物化习题课-相平衡-统计

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1、1、指出下列平衡系统中的组分数C，相数P，及自由度数F。(1)I2（S）与其蒸气成平衡；(2) CaCO3（s）与其分解产物CaO（s）和CO2（g）成平衡；(3)NH4HS（s）放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3（g）和H2S（g）成平衡；(4)取任意量的NH3（g）和H2S（g）与NH4HS（s）成平衡；(5)I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。解：（1）C＝1；P＝2；f＝1－2＋2＝1（2）C＝2；（∵S＝3；R＝1，∴C＝3－1＝2）；P＝3；f＝2－3＋2＝1（

2、3）C＝S－R－R‘＝3－1－1＝1（浓度限制条件，产物成NH3(g):H2S(g)=1:1）；P=2;f＝1（4）C＝3－1＝2；P＝2；f＝2（5）C＝3；P＝2；f＝C－P＋1＝3－2＋1＝2（凝聚相可以不考虑压力的影响）2、利用下列数据,粗略地描绘出Mg-Cu二组分凝聚系统相图,并标出个区的稳定相。Mg与Cu的熔点分别为648℃，1085℃。两者可形成两种稳定化合物，Mg2Cu，MgCu2，其熔点依次为580℃、800℃。两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔点混合物。低共熔混合物的组成w（Cu）及低

3、共熔点对应为：35%，380℃；66%，560℃；90.6%，680℃。648℃1085℃Mg2CuMgCuMgCu2580℃800℃35%66%90.6%57%81%3、绘出生成不稳定化合物系统液-固平衡相图（见附图）中状态点为a，b，c，d，e，f，g的样品的冷却曲线。ac10.NaCl—H2O所生成的二组分体系，在252K时有一个低共熔点，此时冰、NaCl.2H2O（固）和浓度为22.3%（质量百分数，下同）的NaCl水溶液平衡共存。在264K时不稳定化合物（NaCl.2H2O）分解，生成NaCl和27%的

4、NaCl水溶液。已知无水NaCl在水中的溶解度受温度影响不大（当温度升高时，溶解度略有增加）（1）试绘出相图，并指出各部分存在的相平衡。（2）若有1kg28%的NaCl溶液，由433K冷却到263K，问在此过程中最多能析出多少纯NaCl？NaClH2ONaCl·2H2O（D）252K264K22.3%27%LL+H2O(s)L+D(s)H2O(s)+D(s)L+NaCl(s)D(s)+NaCl(s)解：（1）NaCl·2H2O中NaCl的含量为61.9%，相图如图所示。（2）当1.0kg含NaCl28%的说溶液从

5、433K冷却到263K时，已经开始析出NaCl(S),接近264K时，析出的NaCl的量可用杠杆原理计算:(1-WNaCl)(28-27)=WNaCl(100-28)WNaCl=0.0137kgNaClH2ONaCl·2H2O（D）252K264K22.3%27%LL+H2O(s)L+D(s)H2O(s)+D(s)L+NaCl(s)D(s)+NaCl(s)28%433K4.设有一个极大数目的三维平动子组成的粒子体系，运动于边长为a的立方容器中体系的体积、粒子质量和温度有如下关系：,求处于能级上粒子数目的比值是多少

6、?气体分子平动能的公式式中:nx,ny,nz分别是在x,y,z轴方向的平动量子数nx,ny,nz411141114nx,ny,nz511151155333解：知识要点：9.零族元素（Ar）可看作理想气体，相对分子质量为40，取分子的基态（设其简并度为1）作为能量的零点，第一激发态（设其简并度为2）与基态的能量差为ε，忽略其它高能级。（1）写出氩分子的总的配分函数表示式。（2）设ε=5kT，求在第一激发态上最可几分布的分子数占总分子数的百分数。（3）计算1molAr气在标准状态下的统计熵值。设Ar的核和电子的简并度

7、均为1。解：（3）由于单原子分子内部运动没有转动和振动，所以只有原子核、电子和外部的平动对热力学函数有贡献。14.在298.15K和pΘ压力下，1molO2(g)放在体积为V的容器中，试计算：（1）氧分子的平动配分函数qt。（2）氧分子的转动配分函数qr，已知其核间距r为1.207×10-10m。（3）氧分子的电子配分函数qe，已知电子基态的简并度为3,忽略电子激发态和振动激发态。（4）氧分子的标准摩尔熵值。解：利用Sackur-Tetrode公式计算，因为Nk=R,所以：(O2的对称数)显然，平动熵的贡献最大。

8、1.与分子运动空间有关的配分函数是（）(a)振动配分函数（b）平动配分函数（c）转动配分函数