万洪文《物理化学》教材习题解答 下载本文

(3) 找出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式。

解:(1) lg ( p* / Pa) = -1353 /( 273.15-56.6)+11.957=5.709,三相点的压力为5.13×105Pa

(3) =2.303×1353×8.314 J mol-1; = - =17.58 kJ mol-1 , 再利用三相点温度、压力便可求出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式:

lg ( p* / Pa)= -918.2 /( T / K)+9.952。

2-7 在40℃时,将1.0 mol C2H5Br和2.0 mol C2H5I的混合物(均为液体)放在真空容器中,假设其为理想混合物,且p*(C2H5Br) =107.0 kPa , p*(C2H5I)=33.6 kPa,试求:

(1)起始气相的压力和组成(气相体积不大,可忽略由蒸发所引起的溶液组成的变化);

(2)若此容器有一可移动的活塞,可让液相在此温度下尽量蒸发。当只剩下最后一滴液体时,此液体混合物的组成和蒸气压为若干?

解:(1)起始气相的压力p = xBr p* (C2H5Br)+(1-xBr )p*(C2H5I)=58.07kPa。

起始气相的组成yBr= p/〔xBr p* (C2H5Br)〕=0.614

(2) 蒸气组成 yBr=1/3 ;yBr=xBr p* (C2H5Br)/〔xBr p* (C2H5Br)+(1-xBr )p*(C2H5I)〕

解出 xBr=0.136 ,p =43.58kPa

2-8 在25℃, 时把苯(组分1)和甲苯(组分2)混合成理想液态混合物,求1摩尔C6H6从

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x1=0.8(I态)稀释到x1=0.6(Ⅱ态)这一过程中ΔG。

解:ΔG= 1(Ⅱ)- 1(I)=RT ln[x1(Ⅱ) /x1(I)]=8.314×298.15 ln[0.6 /0.8]=-713 J

2-9 20℃时溶液A的组成为1NH3·8H2O,其蒸气压为1.07×104Pa,溶液B的组成为1NH3·21H2O,其蒸气压为3.60×103Pa。

(1)从大量的A中转移1molNH3到大量的B中,求ΔG。

(2)在20℃时,若将压力为 的1molNH3(g)溶解在大量的溶液B中,求ΔG。

解:(1)ΔG= (B)- (A)=RT ln[x (B) /x (A)]=8.314×298.15 ln(9 /22)=-2.18 kJ

(2) ΔG= (B)- *=RT ln[x (B)]=8.314×298.15 ln(1 /22)=-7.53 kJ

2-10 C6 H5 Cl和C6 H5 Br相混合可构成理想液态混合物。136.7℃时,纯C6 H5 Cl和纯C6 H5 Br的蒸气压分别为1.150×105 Pa和0.604×105 Pa。计算:

(1)要使混合物在101 325Pa下沸点为136.7℃,则混合物应配成怎样的组成?

(2)在136.7℃时,要使平衡蒸气相中两个物质的蒸气压相等,混合物的组成又如何?

解:(1) 101 325=1.150×105 (1-xBr)+ 0.604×105 xBr , 求出xBr=0.250。

(2) 1.150×105 (1-xBr)=0.604×105 xBr,求出xBr=0.656

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2-11 100℃时,纯CCl4及SnCl4的蒸气压分别为1.933×105 Pa及0.666×105 Pa。这两种液体可组成理想液态混合物。假定以某种配比混合成的这种混合物,在外压为1.013×105 Pa的条件下,加热到100℃时开始沸腾。计算:

(1)该混合物的组成;

(2)该混合物开始沸腾时的第一个气泡的组成。

解:(1)该混合物中含CCl4为 x,101 325=0.666×105 (1-x)+ 1.933×105 x,求出x=0.274。

(2)第一个气泡中含CCl4为 y=1.933×105 x/101 325=0.522。

2-12 xB=0.001的A-B二组分理想液态混合物,在1.013×105Pa下加热到80℃开始沸腾,已知纯A液体相同压力下的沸点为90℃,假定A液体适用特鲁顿规则,计算当xB=0.002时在80℃的蒸气压和平衡气相组成。

解: (A)≈88(273.15+90)=31957 J mol-1, 纯A液体在1.013×105Pa下沸点为90℃, 所以 ln ( p* / Pa)= -3843.7 /( T / K)+22.11。可以求出p* (A)=74.7 kPa , p* (B) =26674.7 kPa ,蒸气总压p= p* (A)(1- xB)+ p* (B) xB=128 kPa , yB= pB/ p=0.417

2-13 20℃时,当HCl的分压为1.013×105 Pa,它在苯中的平衡组成x(HCl)为0.0425。若20℃时纯苯的蒸气压为0.100×105Pa,问苯与HCl的总压为1.013×105Pa时,100g苯中至多可溶解HCl多少克。

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解:p(总)= p* (苯)(1- x HCl)+kx x HCl , kx=1.013×105/ 0.0425 Pa , 求出x HCl=0.038466 , 所以100g苯中至多可溶解HCl 1.87克。

2-14 樟脑的熔点是172℃,kf = 40K kg mol-1 (这个数很大,因此用樟脑作溶剂测溶质的摩尔质量,通常只需几毫克的溶质就够了)。今有7.900mg酚酞和129 mg樟脑的混合物,测得该溶液的凝固点比樟脑低8.00℃。求酚酞的相对分子质量。

解:△T= kf b , b=(106/129)7.9×10-3/M , 所以酚酞的相对分子质量M=306 g mol-1

2-15 在15℃时1摩尔NaOH溶于4.6摩尔H2O中所形成的溶液蒸气压为596.5Pa,在此温度下纯水的蒸气压力1705Pa,设纯水活度为1。试计算:

(1)溶液中水的活度因子;

(2)水在溶液中的化学势与纯水化学势之差。

解:(1) pA = xA p* (A), =596.5/[1705×(4.6/5.6)]=0.426 。

(2) ΔG= (H2O, xA)- *( H2O)=RT ln[ xA]= -2.514kJ

2-16 研究C2H5OH(A) - H2O(B)混合物。在50℃时的一次实验结果如下: xA P/Pa

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