东华大学物理化学复习

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练习

1.下列说法对吗?为什么?

(1)在一给定的体系中,独立组分数是一个确定的数。

(2)单组分体系的物种数一定等于1。

(3)相律适用于任何相平衡体系。

(4)在相平衡体系中,如果每一相中的物种数不相等,则相律不成

立。提示

解 (1)对(2)错,组份数等于1 (3)错。在有电场、重力场、磁场、或渗透质存在时,不适用,必须加以修正。(4)错,由相律得出的结论与每一相中的物种数无关。

2.请论证

(1)在一定温度下,某浓度的 NaCl 水溶液只有一个确定的蒸气压;

(2)在一定温度下,草酸钙分解为碳酸钙和一氧化碳时只能有一个确定的

CO 压力。提示

解 (1) 浓度、温度一定,=1则f=1-1+1=1 (2) f=2-3+2=1 当T一定时,f=0

3.试求下述体系的自由度并指出变量是什么?

(1)在压力下,液体水与水蒸气达平衡;

(2)液体水与水蒸气达平衡;

(3)25℃ 和压力下,固体 NaCl 与其水溶液成平衡;

(4)固态 NH

4HS 与任意比例的 H

2

S 及 NH

3

的气体混合物达化学平衡;

(5)I

2

(s)与 I2(g)成平衡。提示

解 (1) f=1-2+1=0, (2) f=1-2+2=1 温度或压力(3)f=2-2+0,温度和压力(4)f=2-2+2=2,温度和压力

4.Na

2CO

3

与水可形成三种水合物 Na

2

CO

3

·H

2

O(s),Na2CO3·7H2O(s)和

Na

2CO

3

·10H

2

O(s)。问这些水合物能否与 Na2CO3水溶液及冰同时平衡共

存?提示

解不能,只能与冰或水或水溶液共存。

5.根据碳的相图,回答下列问题:

(1)点 O 及曲线 OA,OB 和 OC 具有什么含义?

(2)试讨论在常温常压下石墨与金刚石的稳定性;

(3)2000K 时,将石墨变为金刚石需要多大压力?

(4)在任意给定的温度和压力下,金刚石与石墨哪个具有较高的密

度?提示

解 (1) 点O为石墨、金刚石、液态碳三相平衡点。OA为石墨与金刚石两相平衡线,OB、OC留给读者自己考虑。(2)石墨稳定(3)约

(4)dp/dT>0,Δ金刚石密度大。

6.在 1949~2054K 之间,金属 Zr 的蒸气压方程为

请得出 Zr 的摩尔升华焓与温度T的关系式。并估算 Zr 在溶点2128K 时的摩尔升华焓和蒸气压。提示

答案:

7.某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示:

(固体)(1)

(液体)(2)

试求其:

(1)摩尔升华焓

(2)正常沸点

(3)三相点的温度和压力

(4)三相点的摩尔熔化熵提示

答案:〔(1) 35.71kJ·mol-1,(2) 298.7K,(3) 260.0K,19.13kPa,(4)

30.3JK-1mol-1〕

8.在海拔 4500m 的西藏高原上,大气压力只有 57.329kPa,水的沸点为

84℃,求水的气化热。提示

答案:(39.45KJ·mol-1)

9.一冰溪的厚度为 400m,其比重为 0.9168,试计算此冰溪底部冰的熔点。

设此时冰溪的温度为 -0.2℃,此冰溪能向山下滑动否?提示

答案:(-0.26℃)

10.下列说法对吗?为什么?

(1)杠杆规则只适用于T~X图的两相平衡区。两相的量可以物质的量或

质量表示。

(2)通过精馏的方法总可以将二元互溶液系分离成两个纯组分。

(3)一般有机物可以用水蒸气蒸馏法提纯,当有机物质的饱和蒸气压和摩

尔质量越大时,提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少,燃料越省。

(4)恒沸物是化合物。因为其组成不变。提示

解 (1) 对(2) 错,若形成共沸物,则无法完全分离。(3)对,

11.为什么水和三乙基胺部分互溶体系会出现低临界溶解温度?提示

解低温时,易形成分子间氢鍵或弱鍵络合物。

12.已知甲苯、苯在90℃ 下纯液体的饱和蒸气压分别为 54.22kPa 和

136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。

取 200.0g 甲苯和 200.0g 苯置于带活塞的导热容器中,始态为一定压力下90℃ 的液态混合物。在恒温90℃ 下逐渐渐低压力,问:

(1)压力降到多少时,开始产生气相,此气相的组成如何?

(2)压力降到多少,液相开始消失,最后一滴液相的组成如何?

(3)压力为 92.00kPa 时,体系内气、液两相平衡,两相的组成如何?两

相的物质的量各为多少?提示

答案:〔(1) 98.54kPa,y B =0.7476,(2) 80.40kPa,X B =0.3197

(3) y B =0.6825,x B =0.4613,n G =1.709mol,n L =3.022mol〕

13.四氢萘 C

10H

12

在207.3℃、下沸腾。假定可以使用特鲁顿规则、即摩

尔蒸发熵为88J·K-1·mol-1。试粗略估计在下用水蒸气蒸馏四氢萘时,每 100g 水将带出多少克四氢萘?提示

答案:(34g)

14.热分析法绘制相图的原理是什么?如何从冷却曲线的形状来断别体系的

相变情况?实验过程中应注意哪些问题?提示