2018年物理化学离线作业答案

3. 求0.2mol 273K、100kPa 的O2与0.8mol 273K、100kPa 的N2混合的熵变。 答:△S=4.160J/K

4. 0.50 kg 343K 的水与0.10 kg 303K 的水混合,已知水的 Cp,m=75.29J/( K·mol),求系统的熵变和环境的熵变。

答:0.5*75.29*(343-T)=0.1*75.29*(T-303) T=336.33

△S=Cp,m (T/T0)+Cp,m (T/T1)=2.091J·K-1 △S环=0

5. 在298K和标准状态下,已知金刚石的标准摩尔生成焓为1.90 kJ·mol-1,金刚石和石墨

θΔGrm,并的标准摩尔熵分别为2.38 J·mol-1·K-1和5.74J·mol-1·K-1,求石墨→金刚石的

说明在此条件下,哪种晶型更加稳定? 答:ΔrGθm=2901J/mol ,石墨更稳定。

6. 在25℃和标准状态下,已知CaCO3(s)、CaO(s)和CO2(g) 的标准摩尔生成焓分别为-1206.92 kJ·mol-1、-635.09kJ·mol-1和-393.51 kJ·mol-1,标准摩尔熵分别为92.9 J·mol-1·K-1、39.75 J·mol-1·K-1和213.74J·mol-1·K-1,求:

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

的ΔrHm、ΔrSm和ΔrGm。

答:ΔrHθ=-635.09+(-393.51)-(-1206.92)=178.32 kJ·mol-1 ΔrSmθ=213.74+39.75-92.9=160.59 J·mol-1·K-1

ΔrGθm=ΔrHθ-TΔrSmθ=178.32*1000-(273+25)*160.59=130464 kJ·mol-1=130.46 kJ·mol-1

θθθ第三章多组分系统热力学

一、 填空题

a) 在蔗糖饱和溶液中,蔗糖晶体的化学势等于溶液中蔗糖的化学势 (填“大于”、“小

于”或“等于”)。

b) 已知水的正常凝固点为273.15K,凝固点降低常数kf=1.86K·kg·mol-1,测得0.1000 kg

水中含0.0045kg某非挥发性有机物溶液的凝固点为272.68K。该有机物的摩尔质量为

0.178kg.mol-1。

二、 简答题

1. 什么是混合物?什么是溶液?

答:各组分可按同样方法处理的多组分均相系统称为混合物。各组分不能按同样方法处理的多

组分均相系统称为溶液。

2. 为什么稀溶液不是混合物?

答:稀溶液中的溶剂蒸汽压符合拉乌尔定律,而溶质蒸汽压符合亨利定律,两者的处理方法不

同,所以不是混合物。

3. 0.01mol/kg 葡萄糖水溶液与0.01mol/kg 氯化钠水溶液的渗透压相同吗?为什么? 答:0.01mol/kg葡萄糖水溶液与0.01mol/kg 食盐水溶液的蒸气压不同。虽然两者都是稀溶液且质量摩尔浓度相同,但食盐水溶液中的NaCl是强电解质,电离为Na+和Cl-,溶质分子数(离子数)远大于相同质量摩尔浓度的葡萄糖水溶液中的溶质分子数(离子数),因此,0.01mol/kg葡萄糖水溶液大于0.01mol/kg 食盐水溶液的蒸气压。

4. 水中加入少量乙醇形成稀溶液,沸点一定升高吗?为什么?

答:因为乙醇是挥发性物质,水中加入少量乙醇形成稀溶液,沸点不一定升高。

5. 在冰冻路面撒盐可以融化冰冻,为什么?

答:水的正常凝固点是0℃,大于0℃时才开始融化冰冻。盐是非挥发性物质,使水的凝固点降

低,在冰冻路面撒盐使冰冻在较低温度(低于0℃)就能融化。

三、 计算题

1. 20℃时,质量分数5%的硫酸溶液的密度为1.032g/ml,计算该溶液的硫酸摩尔分数、物质的量浓度和质量摩尔浓度(M水=18.02g/mol,M硫酸=98.06g/mol)。 答:xB=0.00958,mB=0.537mol/kg,cB=0.526mol/L.

2. 已知在288K和101.3kPa时,乙醇的质量分数为0.56的乙醇水溶液的乙醇偏摩尔体积为56.58×10-6 m3/mol,水偏摩尔体积为17.11×10-6 m3/mol,求1.000 kg该溶液的体积。 答:1.000 kg该溶液的体积为1.107×10-3 m3/mol

13. 求100℃时,质量分数为 11 的蔗糖水溶液中水的蒸气压。(M蔗糖=18.02g/mol)

答:蒸气压为100.8kPa

4. ℃时,101.3kPa的氧气在100g水中可溶解4.490ml,求氧气溶解在水中的Henry常数kx和km。

答:kx=2.811×109 Pa, km=5.060×107 Pa·kg/mo

5. 已知人的血浆凝固点为 -0.5℃,水的凝固点降低常数kf=1.86 K·mol-1·kg,求37℃时血浆的渗透压(血浆密度近似等于水的密度,为1.00×103kg·m-3)。 答:渗透压为6.932×105 Pa

6. 在33.70g CCl4中溶入0.600g某非挥发性物质,测得沸点为78.26 ℃,已知CCl4的沸点为76.75℃,沸点升高常数kb = 5.16K·kg/mol,求该物质的摩尔质量。 答:摩尔质量为60.84 g/mol

7. 测得浓度为20kg/m3血红蛋白水溶液在298K时的渗透压为763Pa,求血红蛋白的摩尔质量。 答: 血红蛋白的摩尔质量为64.94 mol/kg

第四章化学平衡

一、判断题(正确打√,错误打×)

1. 对于合成氨反应 3H2(g)+N2(g)=2NH3(g),提高压力可以增大平衡常数,从而提高产率。×

G2. r G m ? Δ rG θ 中 Δ r m 表示反应系统中的产物吉布斯能与反应物吉布斯Δm?RTlnQp能之差。√

3. Δ r G θ 表示反应平衡时的产物吉布斯能与反应物吉布斯能之差。× m4. 增加反应物浓度,使ΔrGm减小,有利于反应正向进行。√

5. 某化学反应的ΔrGm?0,在等温等压不做非体积功的条件下,该反应将自发进行。× 二、选择题

θ1. 已知反应N2+3H2= 2NH3的标准平衡常数为Kp,经验平衡常数为Kp,两者的关系为。D θθθθA.Kp?Kp B.Kp?pθKp C.Kp?Kp/pθ D.Kp?(pθ)2Kp

θ2. 已知反应N2+3H2= 2NH3的标准平衡常数为K1θ,反应1N2?3H2?NH3的标准平衡常22θ数为K2,两者的关系为。D

θθθθ2θA.K1θ?K2 B.K1θ?2K2 C.K1θ?1 D.K?(K) K12223. 1000K 时反应Fe(s) + CO2(g) =FeO(s) + CO(g) 的Kp?1.84,当气相中CO2和CO的摩尔数之比为65∶35时,则。B

A.Fe不会被氧化 B.Fe将被氧化

C.正好达化学平衡 D.难于判断其进行方向 4. 当压力增大时,反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g)的ΔrGm。B

A.增大 B.不变 C.减小 D.不确定 5. 反应O2+2H2= 2H2O的ΔrG1与反应1O2?H2?H2O的ΔrG2的关系为。B 2A. ΔrG1?ΔrG2B.ΔrG1?2ΔrG2

θθΔG?(ΔrG2) C. ΔrG1?12ΔrG2D.r1θθθθθθθθθθ2三、填空题

1. 445℃时,Ag2O(s)分解压力为20974kPa,该分解反应Ag2O(s) = 2Ag(s)+?O2(g)的ΔrGm=-15.96kJ·mol-1。

2. 当反应 PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 达平衡时,加入惰性气体,但维持系统总压力不变,向右平衡移动。 四、 简答题

1. 化学反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)必须在高温下进行,请用热力学原理解释之。 答:化学反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 是吸热反应,提高反应温度可以增大平衡常数, 有利于反应正向进行。

2. 乙苯脱氢生成苯乙烯

C6H5C2H5(g)= C6H5CH=CH2(g)+ H2(g)

是吸热反应,通入过热水蒸气(不参加反应)可以提高苯乙烯产率,为什么? 答:乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热反应,提高反应温度有利;该反应也是增加体积的反应,减小

压力有利。通入过热水蒸气既可以提供热量,维持较高的反应温度,同时还由于水蒸气不参加反应,起稀释作用,与减小压力的效果相同。

θ

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