物理化学试卷(456)

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1、题目部分，一、计算1．298K,101325Pa下，苯（组分1）和甲苯（组分2）混合组成理想溶液，求下列过程所需的最小功：（1）将1mol苯从x1=0.8（状态I）用甲苯稀释到x1=0.6（状态II）。（2）将1mol苯从状态2分离出来。1．[答案]等温等压下的最小非膨胀功为可逆过程中的（1）状态I：状态II：稀释过程中所需的甲苯量为（）。说明是体系对环境作了功。。说明是环境对体系作功。2．(10分)混合气体A,B,C的组成为：yA=0.4，yB=0.2。在一定温度下等温压缩此混合气体,问：(1)

2、加压至多大时开始有液相析出?液相组成是多少?(2)继续加压至多大压力,此混合气体刚好全部凝结为液体?已知在此温度下,各纯物质的饱和蒸气压分别为pA*=53329Pa;pB*=26664Pa;pc*=13332Pa(设混合气体为理想气体,构成的溶液为理想溶液)。2．(10分)[答案](1)当加压至p时开始有液相析出,成气液平衡,设液相组成为xA,xB,xC,此时气相组成视为不变yA=pA/p=pA*xA/p=0.4yB=pB/p=pB*xB/p=0.2yC=pC/p=pC*xC/p=0.4-----

3、--------(1)xA+xB+xC=1-------------(2)联立(1),(2)式解得：p=22220PaxA=xB=0.1667xC=0.6666(2)当气体全部凝结为液相时,液相组成为：xA=0.4；xB=0.2；xC=0.4,此时平衡蒸气的气相分压为：pA=pA*xA=21332PapB=pB*xB=5333PapC=pC*xC=5333Pap=pA+pB+pC=31998Pa3．(10分)已知二组分A，B体系的相图如下。(1)标出各区的相态，水平线EF，GH及垂线CD上体系的自

4、由度是多少?(2)已知纯A的熔化熵DfusSm=30J·K-1·mol-1,其固体热容较液体热容小5J·K-1·mol-1。低共熔点温度时溶液组成为xA=0.6(摩尔分数),把A作为非理想液体混合物中的溶剂时，求在低共熔点时熔液中A的活度系数γA。3．(10分)[答案](1)各区域相态如下：1.l(熔液)2.l+sA3.l+sC(C为不稳定化合物)4.l+sB5.sA+sC6.sC+sBEF、GH线上：f*=C+1-Φ=2+1-Φ=0CD线上：f*=C+1-Φ=1+1-1=1(2)低共熔温度时，μ

5、(T,p)=μ(T,p)，dμ=dμ-Ss,mdT=-SdT+RTdlnaA(1)(ΔfusSm/RT)dT=dlnaA(ΔfusHm/RT2)dT=dlnaAΔH(T)=ΔH(610K)+=15250+5T(2)T1=610K，T2=T将(2)式代入(1)式并积分得aA=0.4979，γA=aA/xA=0.834．(15分)Mg(熔点924K)和Zn(熔点692K)的相图具有两个低共熔点，一个为641K（Mg的质量分数为0.032），另一个为620K（Mg的质量分数为0.49），在体系的熔点

6、曲线上有一个最高点863K（Mg的质量分数为0.157）。（1）绘出Mg和Zn的T-x图，并标明各区中的相。（2）分别指出含Mg的质量分数为0.80和0.30的两个混合物从973K冷却到573K的步冷过程中的相变。并根据相律予以说明。（3）绘出含Mg的质量分数为0.49的熔化物的步冷曲线。4．(15分)[答案]（1）绘制Mg-Zn的图如下：Znw(Mg)Mg对应于质量分数为0.032、0.49和0.157时Mg的摩尔分数分别为：(Mg)=0.0187,(Mg)=0.7212,x(Mg)=0.333

7、9根据熔点曲线上最高点对应的浓度算得此稳定化合物的化学式为，由此绘得二元体系的图（见上图）。各区中的相列于下表。区1234567相熔化物(1)（2）将含Mg的质量分数分别为0.30和0.80的数值依次用上面方法换算成摩尔分数：x1(Mg)=0.5357,x2(Mg)=0.9150。A、将x1(Mg)=0.5357物系自973K(a点)开始冷却，降至M点之前为单相区(l)，，有2个自由度，因组成已指定，故只有T可任意变化。降至M点时，开始析出C，，温度降至MN区间，两相共存，，当降至N点时，Mg也开

8、始析出，三相平衡共存，，说明两固相与熔化物呈平衡的温度只有一个(620K)，且三者组成也一定。降至NS区间，为C和Mg两固相平衡共存，，只有可变。B、将x2(Mg)=0.9150物系自973K(b点)冷却，情况分析与前分析方法相似（略）。5．(10分)在80.3K下，氧的蒸气压为3.13kPa,氮的蒸气压为144.7kPa,设空气为21%的氧和79%的氮组成(体积分数),并认为液态空气是理想溶液。问在80.3K时，最少要加多大压力才能使空气全部液化?并求液化开始和终止时气相和液相组