物理化学上试题

为理想气体。求: (1)溶液中A和B的活度?A,

?G?? (7分) ?B;(2)该混合过程mix物理化学(上)试题

(应用化学、材料化学专业用)

(参考答案)

一、单项选择题(25分)

1. a ;2. d ;3. d ;4. c ;5. d ;6. a ;7. c ;8. a ;9. a ;10. c ;11. d ;12. b ;13. d ;14. c ;15. d ;16. d ;17. a ;18. b ;19. b ;20. b ;21. b ;22. c ;23. d;24. d ;25. d ;

二、填空题(28分)

1. 热力学第二定律的经典表述之一开尔文说法是 不能从单一热源吸热使之完全变为 功而留下其他变化 ;

熵增加原理可表述为 绝热过程的熵永不减少 ;用公式表示为 dS?0 。

**????RTlnx?BBBB2. 理想稀溶液中溶质B化学势的表达式为 ,指 溶质B与溶液相同温度、压力下xB=1且符合Henry定律 状态的化学势。

3. 一定温度压力下,4mol苯和6mol甲苯混合形成理想液态混合物,此混合过程的ΔmixH=

0 ;ΔmixV= 0 ;ΔmixS= 56.0J.K-1 。

4. 15℃时,一定量的非挥发性溶质溶于水,测得溶液的蒸气压为595.8Pa,15℃时纯水的

*pH?1956Pa2O, 则溶液中水的活度为 0.305 ,在溶液中和在纯水中水的化学势的差值是 -2.84kJ 。

dlnp?vapH?RT2,此式适用于 固气或液气 平衡 及气体近5. 克劳修斯—克拉佩龙方程dT似为 理想气体 的条件。

6. 反应C(s)?H2O(g)?CO(g)?H2(g),在400℃时达到平衡,已知

??rHm?133.5kJ?mol?1,为使平衡向右移动,可采取的措施主要有

升温 , 增加 H2O(g) 的量 , 减小压力 , 一定T、P下加入惰性气体 等。

7. 已知A和B形成的溶液产生最大负偏差,一定温度下,其p-x-y相图如下:

pT*pBTp*pAeAzBBA

(1)指出该p-x-y相图中自由度数f=0 的点; 图中f=0 的点:pA,pB,e点

(2)试在右图中画出其T-x-y示意图;

Te*TA*TB**B

pAB

(3)若想通过精馏分离得到纯B组分,对溶液组成有何要求? 总组成z > zB

三、计算题(47分)

1.1mol液体水在100 ?C、101.325kPa下,向真空膨胀变为相同温度压力下的水蒸汽,水蒸

汽可视为理想气体,液体水的体积可忽略。求该过程的W、Q及体系的?U、?H、?S、?F及?G,并判断过程的方向。已知100 ?C、101.325kPa下水的蒸发焓

??vapHm(H2O)?40.6kJ?mol?1 (15分)

psu?01molHO(l)????1molH2O(g) 2解:

100 ?C、101.325kPa 100 ?C、101.325kPa

恒温恒压可逆相变

psu?0∴ W?0

?H?n?vapHm?40.6kJ?U??H??(pV)?37.5kJ?Q

?S?Q?H?108.8J?K?1?S环????100.5J?K?1TT

?Siso??S??S环?8.3J?K?1?0自发过程

?F??U?T?S??3.1kJ?G??H?T?S?0

**p?283.7kPap2. A和B两组分可构成理想溶液,100℃时A, B?50.66kPa。现有3mol

A和5 mol B在100℃、101.325kPa下达到气液两相平衡,求:①该平衡体系的液相组成xA和气相组成yA;②该平衡体系气、液两相的数量分别是多少摩尔?③欲使此体系

全部变成气相,应怎样控制体系的压力? (15分)

**p?px?p(1?xA) AAB解:

101.325kPa?283.7kPaxA?50.66kPa(1?xA)xA?0.22

*pA?pAxA?p?yA

283.7kPa?0.22?101.325kPa?yAyA?0.62

3molzA??0.3753mol?5mol

由杠杆规则:

nL?nG?8mol

nC(zA?yA)?nL(xA?zA)

n?4.90mol联立求解,得到:LnG?3.10mol

欲使体系全部变成气相,体系的压力应小于p`:

pLTp~xp'G*pA*pBp~yBp`处: zA?yA?0.375

A

*p*A?pBp`?*?73.2kPa**pA?(pB?pA)yA?

(CH3)2CHOH(g)?(CH3)2CO(g)?H2(g)在457.4K时的

3.已知理想气体反应

K?,p?0.36(1)导出解:(1)

-1-1??1?C?4.0J?mol?K?H?61.5kJ?mol,rp在298K时的rm反应的。

lnK?p?f(T)的关系式;(2)计算500K时反应的

K?p。 (10分)

?rHm(T)??rHm(298K)????T298K?rCpdT?61.5?103J?mol?1?4.0J?mol?1?K?1(T?298K)?(60308?4.0T/K)J?mol?1

dlnK?p由

dT???rHmRT2?60308?4.0TRT2

lnK?p??60308?4.0?lnT?IRTR

将温度为457.4K时的∴

K?,p?0.36带入上式中,求知 I?11.89

lnK?p?f(T)关系式为:

lnK?p??60308?4.0?lnT?11.89RTR

(2)温度为500K时反应的

K?p:

lnK?p(500K)??60308?4.0?ln500?11.898.314?5008.314?0.38

K?p(500K)?1.464.在300K时,液态A的蒸气压为37.33kPa,液态B的蒸气压为22.66kPa,当2molA和

2molB混合后,液面上蒸气的压力为50.66kPa,在蒸气中A的摩尔分数为0.60。设蒸气为理想气体。求: (1)溶液中A和B的活度?A,?G?? (7分) ?B;(2)该混合过程mix*解:(1) 由 pA?p?yA?pA?A求知

*p?p?y?p?BBBB同理

?A?0.81

?B?0.89

(2)该混合过程

***?mixG?nA(?*A?RTln?a)?nb(?b?RTln?b)?nA?A?nb?b??1.63kJ

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