物理化學(xué)打印完整

1、物理化學(xué)核心教程P132. 在兩個(gè)密封、絕熱、體積相等的容器中，裝有壓力相等的某種理想氣體。試問(wèn)，這兩容器中氣體的溫度是否相等？答：不一定相等。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，若物質(zhì)的量相同，則溫度才會(huì)相等。3. 兩個(gè)容積相同的玻璃球內(nèi)充滿氮?dú)?，兩球中間用一玻管相通，管中間有一汞滴將兩邊的氣體分開(kāi)。當(dāng)左球的溫度為273 K，右球的溫度為293 K時(shí)，汞滴處在中間達(dá)成平衡。試問(wèn)：（1）若將左球溫度升高10 K，中間汞滴向哪邊移動(dòng)？（2）若兩球溫度同時(shí)都升高10 K, 中間汞滴向哪邊移動(dòng)？答：（1）左球溫度升高，氣體體積膨脹，推動(dòng)汞滴向右邊移動(dòng)。 （2）兩球溫度同時(shí)都升高10 K，汞滴仍向右邊移動(dòng)。因?yàn)樽筮?/p>

2、起始溫度低，升高10 K所占比例比右邊大，283/273大于303/293，所以膨脹的體積（或保持體積不變時(shí)增加的壓力）左邊比右邊大。P241. 在兩個(gè)容積均為V的燒杯中裝有氮?dú)猓瑹恐g有細(xì)管相通，細(xì)管的體積可以忽略不計(jì)。若將兩燒杯均浸入373 K的開(kāi)水中，測(cè)得氣體壓力為60 kPa。若一只燒瓶浸在273 K的冰水中，另外一只仍然浸在373 K的開(kāi)水中，達(dá)到平衡后，求這時(shí)氣體的壓力。設(shè)氣體可以視為理想氣體。解： 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 化簡(jiǎn)得： 5. 有氮?dú)夂图淄椋ň鶠闅怏w）的氣體混合物100 g，已知含氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.31。在420 K和一定壓力下，混合氣體的體積為9.95。求混合氣體的

3、總壓力和各組分的分壓。假定混合氣體遵守Dalton分壓定律。已知氮?dú)夂图淄榈哪栙|(zhì)量分別為28和16。解： P65一、思考題1. 判斷下列說(shuō)法是否正確，并簡(jiǎn)述判斷的依據(jù)（1）狀態(tài)給定后，狀態(tài)函數(shù)就有定值，狀態(tài)函數(shù)固定后，狀態(tài)也就固定了。答：是對(duì)的。因?yàn)闋顟B(tài)函數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)。（2）狀態(tài)改變后，狀態(tài)函數(shù)一定都改變。答：是錯(cuò)的。因?yàn)橹灰幸粋€(gè)狀態(tài)函數(shù)變了，狀態(tài)也就變了，但并不是所有的狀態(tài)函數(shù)都得變。（3）因?yàn)閁=QV，H=Qp，所以QV，Qp 是特定條件下的狀態(tài)函數(shù)? 這種說(shuō)法對(duì)嗎？答：是對(duì)的。DU，DH 本身不是狀態(tài)函數(shù)，僅是狀態(tài)函數(shù)的變量，只有在特定條件下與QV，Qp的數(shù)值相等，所以QV，Q

4、p不是狀態(tài)函數(shù)。（4）根據(jù)熱力學(xué)第一定律，因?yàn)槟芰坎粫?huì)無(wú)中生有，所以一個(gè)系統(tǒng)如要對(duì)外做功，必須從外界吸收熱量。答：是錯(cuò)的。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，它不僅說(shuō)明熱力學(xué)能（U）、熱（Q）和功（W）之間可以轉(zhuǎn)化，有表述了它們轉(zhuǎn)化是的定量關(guān)系，即能量守恒定律。所以功的轉(zhuǎn)化形式不僅有熱，也可轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能系。（5）在等壓下，用機(jī)械攪拌某絕熱容器中的液體，是液體的溫度上升，這時(shí)H=Qp=0答：是錯(cuò)的。這雖然是一個(gè)等壓過(guò)程，而此過(guò)程存在機(jī)械功，即Wf0，所以HQp。（6）某一化學(xué)反應(yīng)在燒杯中進(jìn)行，熱效應(yīng)為Q1，焓變?yōu)镠1。如將化學(xué)反應(yīng)安排成反應(yīng)相同的可逆電池，使化學(xué)反應(yīng)和電池反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)形同，這時(shí)熱效應(yīng)為Q2

5、，焓變?yōu)镠2，則H1=H2。答：是對(duì)的。Q是非狀態(tài)函數(shù)，由于經(jīng)過(guò)的途徑不同，則Q值不同，焓（H）是狀態(tài)函數(shù)，只要始終態(tài)相同，不考慮所經(jīng)過(guò)的過(guò)程，則兩焓變值DH1和DH2相等。5. 用熱力學(xué)概念判斷下列各過(guò)程中功、熱、熱力學(xué)能和焓的變化值。第一定律數(shù)學(xué)表示式為U = Q + W。（1） 理想氣體自由膨脹（2） van der Waals氣體等溫自由膨脹（3） Zn（s）+ 2HCl（l）= ZnCl2 + H2 （g）進(jìn)行非絕熱等壓反應(yīng)（4） H2（g）+ Cl2（g）= 2HCl（g） 在絕熱鋼瓶中進(jìn)行 （5） 常溫、常壓下水結(jié)成冰（273.15 K，101.325kPa）答：（1）W = 0

6、 因?yàn)樽杂膳蛎浲鈮簽榱恪?Q = 0 理想氣體分子間沒(méi)有引力。體積增大分子間勢(shì)能不增加，保持溫度不變，不必從環(huán)境吸熱。 DU = 0 因?yàn)闇囟炔蛔儯硐霘怏w的熱力學(xué)能僅是溫度的函數(shù)。 DH = 0 因?yàn)闇囟炔蛔?，理想氣體的焓也僅是溫度的函數(shù)。（2）W = 0 因?yàn)樽杂膳蛎浲鈮簽榱恪?Q 0 范氐氣體分子間有引力。體積增大分子間勢(shì)能增加，為了保持溫度不變，必須從環(huán)境吸熱。 DU 0 因?yàn)閺沫h(huán)境所吸的熱使系統(tǒng)的熱力學(xué)能增加。 DH 0 根據(jù)焓的定義式可判斷，系統(tǒng)的熱力學(xué)能增加，焓值也增加。（3）W 0 放出的氫氣推動(dòng)活塞，系統(tǒng)克服外壓對(duì)環(huán)境作功。Q 0 反應(yīng)是放熱反應(yīng)。DU 0 系統(tǒng)既放熱又對(duì)外作

7、功，熱力學(xué)能下降。DH 0 因?yàn)槭窃诮^熱剛瓶中發(fā)生的放熱反應(yīng)，氣體分子數(shù)沒(méi)有減少， 鋼瓶?jī)?nèi)溫度升高，壓力也增高，根據(jù)焓的定義式可判斷焓值是增加的。（5）W 0 常溫、常壓下水結(jié)成冰，體積變大，系統(tǒng)克服外壓對(duì)環(huán)境作功。Q 0 水結(jié)成冰是放熱過(guò)程。DU 0 系統(tǒng)既放熱又對(duì)外作功，熱力學(xué)能下降。DH vapUm 等溫等壓條件下系統(tǒng)膨脹導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功。14. 在373K和101.325kPa時(shí)，有1glH2O經(jīng)（l）等溫、等壓可逆氣化；（2）在恒溫373K的真空箱中突然氣化，都變?yōu)橥瑴?、同壓的H2O（g）。分別計(jì)算兩個(gè)過(guò)程的Q、W、U和H的值。已知水的氣化熱2259Jg-1，可以忽略液態(tài)水的體積。

8、解：（1）水在同溫同壓條件下的蒸發(fā)Q p=H = mvapHm = 12259 = 2.26kJW = -pVg = -ngRT = =-8.314373 = -172.3JU = Q + W = 2259 172.3 = 2.09 kJ（2）在真空箱中，pe = 0，故W = 0U、H 為狀態(tài)函數(shù)，即只要最終狀態(tài)相同，則數(shù)值相等，即有：H = 2.26kJ U = Q =2.09 kJ15. 在298K時(shí)，有酯化反應(yīng)，計(jì)算酯化反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變。已知，。解： =20. 在標(biāo)準(zhǔn)壓力和298K時(shí)，H2（g）與O2（g）的反應(yīng)為：H2（g）+ O2（g）= H2O（g）。設(shè)參與反應(yīng)的物質(zhì)均可作

9、為理想氣體處理，已知，它們的標(biāo)準(zhǔn)等壓摩爾熱容（設(shè)與溫度無(wú)關(guān)）分別為，。試計(jì)算：298K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變和熱力學(xué)能變化；（2）498K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變。解：（1） = -240.58（2） = = -241.82 + （33.58-28.82-0.529.36）（498-298）10-3= 243.80P104一、思考題1. 自發(fā)過(guò)程一定是不可逆的，所以不可逆過(guò)程一定是自發(fā)的。這說(shuō)法對(duì)嗎？答： 前半句是對(duì)的，后半句卻錯(cuò)了。因?yàn)椴豢赡孢^(guò)程不一定是自發(fā)的，如不可逆壓縮過(guò)程。2. 空調(diào)、冰箱不是可以把熱從低溫?zé)嵩次?、放給高溫?zé)嵩磫?，這是否與第二定律矛盾呢？答： 不矛盾。Claususe說(shuō)的是

10、“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化”。而冷凍機(jī)系列，環(huán)境作了電功，卻得到了熱。熱變?yōu)楣κ莻€(gè)不可逆過(guò)程，所以環(huán)境發(fā)生了變化。4. 某系統(tǒng)從始態(tài)出發(fā)，經(jīng)一個(gè)絕熱不可逆過(guò)程到達(dá)終態(tài)。為了計(jì)算熵值，能否設(shè)計(jì)一個(gè)絕熱可逆過(guò)程來(lái)計(jì)算？答：不可能。若從同一始態(tài)出發(fā)，絕熱可逆和絕熱不可逆兩個(gè)過(guò)程的終態(tài)絕不會(huì)相同。反之，若有相同的終態(tài)，兩個(gè)過(guò)程絕不會(huì)有相同的始態(tài)，所以只有設(shè)計(jì)除絕熱以外的其他可逆過(guò)程，才能有相同的始、終態(tài)。5. 對(duì)處于絕熱瓶中的氣體進(jìn)行不可逆壓縮，過(guò)程的熵變一定大于零，這種說(shuō)法對(duì)嗎？ 答： 說(shuō)法正確。根據(jù)Claususe不等式，絕熱鋼瓶發(fā)生不可逆壓縮過(guò)程，則。6. 相變過(guò)程的熵

11、變可以用公式來(lái)計(jì)算，這種說(shuō)法對(duì)嗎？答：說(shuō)法不正確，只有在等溫等壓的可逆相變且非體積功等于零的條件，相變過(guò)程的熵變可以用公式來(lái)計(jì)算。9. 下列過(guò)程中，Q ，W，U，H，S，G和A的數(shù)值哪些為零？哪些的絕對(duì)值相等？（1）理想氣體真空膨脹；（2）實(shí)際氣體絕熱可逆膨脹；（3）水在冰點(diǎn)結(jié)成冰；（4）理想氣體等溫可逆膨脹；（5）H2（g）和O2（g）在絕熱鋼瓶中生成水；（6）等溫等壓且不做非膨脹功的條件下，下列化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡：H2（g）+ Cl2（g） 2HCl（g）答： （1）（2）（3）（4）（5）（6）， P1076. 在300K時(shí)，有物質(zhì)的量為nmol的單原子分子理想氣體由始態(tài)100kPa、12

12、2dm3反抗50 kPa的外壓，等溫膨脹到50kPa。試計(jì)算：（1）U、H、終態(tài)體積V2以及如果過(guò)程是可逆過(guò)程的熱QR和功WR；（2）如果過(guò)程是不可逆過(guò)程的熱Q1和功W1；（3）Ssys、Ssur和Siso。解：（1）理想氣體等溫可逆膨脹過(guò)程：即有：U=H=0。 p1V1= p2V2 QR=-WR= =8.46kJ（2）理想氣體等溫恒外壓過(guò)程：U=H=0。Q1=-W1 = peV =pe（V2-V1）= 5010103（244-122）10-3 = 6.10 kJ（3）Ssys = 28.17JK-1Ssur = -20.33JK-1Siso = Ssys + Ssur = 28.17 -20

13、.33 = 7.84JK-111. 1mol 理想氣體在 273 K 等溫地從 1000 kPa 膨脹到100 kPa，如果膨脹是可逆的，試計(jì)算此過(guò)程的Q，W以及氣體的U，H，S，G，A 。 解：理想氣體等溫可逆膨脹，T = 0 ，U = 0 ，H =0 W = -5.23 kJ Q = -W = 5.23 kJ S = = 19.16 JK-1 = -5.23 kJ14. 在 373 K ，101.325 kPa條件下，將2mol的液態(tài)水可逆蒸發(fā)為同溫、同壓的水蒸氣。計(jì)算此過(guò)程的Q，W，U，H和S，已知 101.325 kPa, 373 K 時(shí)水的摩爾汽化焓為 40.68 kJmol-1。

14、水蒸氣可視為理想氣體，忽略液態(tài)水的體積。 解：水在正常溫度和壓力的可逆相變化，則： Qp= vapH= = 2 mol 40.68 kJmol-1 = 81.36 kJ vapU =vapH - p(Vg- Vl) vapH - nRT = 81.36 28.31437310-3 = 75.16 kJW= vapU - Qp = 75.16 81.36 = -6.20 kJ vapS = = 218.12 JK-1 16. 1mol理想氣體在122K等溫的情況下反抗恒定的外壓，從10dm3膨脹到終態(tài)。已知在該過(guò)程中，系統(tǒng)的熵變?yōu)?9.14JK-1，求該膨脹過(guò)程系統(tǒng)反抗外壓pe和終態(tài)的體積V2，

15、并計(jì)算U、H、G、A、環(huán)境熵變Ssur和孤立系統(tǒng)的熵變Siso。解：理想氣體等溫可逆膨脹：T = 0 ，U = 0 ，H =0 QR =-WR = 即：Ssys = =19.14JK-1 V2=100dm3pe=p2=10.14kPaG= A= - TS =-12219.14= -2.34 kJ理想氣體等溫恒外壓膨脹： Q =-W = peV= pe(V2-V1)=10.14(100-10)=912.6JSsur = -7.48JK-1Siso = Ssys + Ssur = 19.14 -7.48 = 11.66JK-1 20. 在溫度為 298 K 的恒溫浴中，某2mol理想氣體發(fā)生不可逆

16、膨脹過(guò)程。過(guò)程中環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功為 3.5 kJ，到達(dá)終態(tài)時(shí)體積為始態(tài)的10倍。 求此過(guò)程的Q，W及氣體的U，H，S，G，A。 解：因?yàn)樵诤銣卦≈羞M(jìn)行，理想氣體的 U = H = 0 Q = - W = -3.5 kJ 設(shè)計(jì)一個(gè)始、終態(tài)相同的可逆過(guò)程，S= QR/T = nRln10 = 38.3 JK-1 G = A = -TS = -11.41 kJ P1689工業(yè)上，制水煤氣的反應(yīng)方程式可表示為： 設(shè)反應(yīng)在673 K時(shí)達(dá)到平衡，討論下列因素對(duì)平衡的影響。 增加碳的含量；提高反應(yīng)溫度；增加系統(tǒng)的總壓力；增加水氣分壓；增加氮?dú)夥謮骸４穑?只要碳是純的固態(tài)，則它的活度等于1，它的化學(xué)勢(shì)就等于標(biāo)準(zhǔn)

17、態(tài)時(shí)的化學(xué)勢(shì)，在復(fù)相化學(xué)平衡中，純固態(tài)不出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達(dá)式中，則增加碳的含量對(duì)平衡無(wú)影響。 提高反應(yīng)溫度會(huì)使平衡向右移動(dòng)，因?yàn)檫@是一個(gè)吸熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度對(duì)正反應(yīng)有利。 增加系統(tǒng)的總壓力，雖然不影響平衡常數(shù)的數(shù)值，但是會(huì)影響平衡的組成。因?yàn)檫@是一個(gè)氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，增加壓力，會(huì)使平衡向體積變小的方向移動(dòng)，會(huì)使平衡向左方移動(dòng)，不利于正向反應(yīng)。所以，工業(yè)上制備水煤氣時(shí)，一般在常壓下進(jìn)行。 水是反應(yīng)物，增加水氣的分壓，會(huì)使平衡向正向移動(dòng)。 氮?dú)庠谶@個(gè)反應(yīng)中是惰性氣體，增加氮?dú)怆m然不會(huì)影響平衡常數(shù)的數(shù)值，但會(huì)影響平衡的組成。因?yàn)檫@是個(gè)氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，增加惰性氣體，使氣態(tài)物質(zhì)的總的物質(zhì)的

18、量增加，相當(dāng)于將反應(yīng)系統(tǒng)中各個(gè)物質(zhì)的分壓降低了，這與降低系統(tǒng)的總壓的效果相當(dāng)，起到了稀釋、降壓的作用，可以使產(chǎn)物的含量增加，對(duì)正向反應(yīng)有利。10 五氯化磷的分解反應(yīng)為 ，在一定溫度和壓力下，反應(yīng)達(dá)平衡后，改變?nèi)缦聴l件，五氯化磷的解離度將如何變化？并解釋為什么？設(shè)所有氣體均為理想氣體。 (1) 降低系統(tǒng)的總壓； (2) 通入氮?dú)?，保持壓力不變，使體積增加一倍； (3) 通入氮?dú)?，保持體積不變，使壓力增加一倍； (4) 通入氯氣，保持體積不變，使壓力增加一倍。答：（1） 降低總壓有利于正向反應(yīng)，使五氯化磷的解離度增加，因?yàn)檫@是一個(gè)氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)。 （2）通入氮?dú)猓３謮毫Σ蛔?，這對(duì)氣體分子數(shù)

19、增加的反應(yīng)有利，相當(dāng)于起了稀釋、降壓的作用，所以五氯化磷的解離度會(huì)增加。 （3） 通入氮?dú)?，因保持體積不變，壓力和氣體的總物質(zhì)量同時(shí)增加，它們的比值不變，所以平衡組成也不變，五氯化磷的解離度亦不變。（4） 通入氯氣，增加了生成物的含量，使平衡向左移動(dòng)，對(duì)正向反應(yīng)不利，會(huì)使五氯化磷的解離度下降。P1701在973 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，反應(yīng)的 。試根據(jù)如下兩種情況，分別判斷反應(yīng)的方向。(1) 反應(yīng)系統(tǒng)中各組分的分壓都是。(2) 反應(yīng)系統(tǒng)中，。解：(1) 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)等溫式 ，正向反應(yīng)是不自發(fā)的，而逆向反應(yīng)是自發(fā)的。 (2) P2091. 硫氫化銨的分解反應(yīng)：（1） 在真空容器中分解；（2） 在充有一定

20、氨氣的容器中分解，兩種情況的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)是否一樣?答：兩種獨(dú)立組分?jǐn)?shù)不一樣。 在（1）中，C =1。因?yàn)槲锓N數(shù)S 為3，但有一個(gè)平衡限制條件和1個(gè)濃度限制條件；在（2）中， C =2，濃度限制條件被破壞，所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為 2。2. 純的碳酸鈣固體在真空容器中分解，這時(shí)獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為多少?答：獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為2。因?yàn)槲锓N數(shù)為3，有一個(gè)平衡限制條件，但沒(méi)有濃度限制條件。因?yàn)檠趸}與二氧化碳不處在同一個(gè)相，沒(méi)有摩爾分?jǐn)?shù)累加和等于1的限制條件，所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為 2。4. 在抽空容器中，氯化銨的分解平衡，指出該系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)、相數(shù)和自由度？NH4Cl（s） NH3（g）+ HCl（g） 答：反應(yīng)中有三個(gè)物種，

21、一個(gè)平衡限制條件，一個(gè)濃度限制條件，所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為1，相數(shù)為2。根據(jù)相律，自由度為1。即分解溫度和分解壓力兩者之中只有一個(gè)可以發(fā)生變化。5. 在含有氨的容器中氯化銨固體分解達(dá)平衡，指出該系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)、相數(shù)和自由度？NH4Cl（s） NH3（g）+ HCl（g） 答： 反應(yīng)中有三個(gè)物種，一個(gè)平衡限制條件，沒(méi)有濃度限制條件。所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為2，相數(shù)為2，自由度為2。P2111. 將 N2（g），H2（g）和NH3（g）三種氣體輸入 773 K、3.2 107 kPa 的合放有催化劑的合成塔中，指出下列三種情況系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)（催化劑不屬于組分?jǐn)?shù)）。 （1）N2（g），H2（g）和NH3（g）

22、三種氣體在輸入合成塔之前； （2）三種氣體在塔內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)； （3）開(kāi)始只充入 NH3（g），合成塔無(wú)其它氣體，待其反應(yīng)達(dá)平衡后。 解：（1）進(jìn)入塔之前，三種氣體沒(méi)有反應(yīng)，故C=3 。（2）在塔內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，系統(tǒng)的物種數(shù)為3，但有一個(gè)化學(xué)平衡條件，故C=2 。（3）只充入 NH3氣，NH3氣分解達(dá)平衡，系統(tǒng)的物種數(shù)為3，但有一個(gè)化學(xué)平衡條件和一個(gè)濃度限制條件，故C =1 。2. 指出下列平衡系統(tǒng)中的物種數(shù)，組分?jǐn)?shù)，相數(shù)和自由度： （1）CaSO4的飽和水溶液； （2）5氨氣通入1 dm3水中，在常溫常壓下與蒸氣平衡共存。解：（1）S = 2；C = 2；P = 2。根據(jù)相律f = 2，在一

23、定的溫度和壓力的范圍內(nèi)，能維持固、液兩相不變。（2）S = 3（氨氣，水和水合氨，又稱為氫氧化銨）；因?yàn)橛幸粋€(gè)平衡，故C = 2 ；有氣、液兩相，P = 2 ；根據(jù)相律f = 2，在一定的溫度和壓力的范圍內(nèi)，能維持固、氣兩相不變。12在大氣壓力下，液體與液體部分互溶，互溶程度隨溫度的升高而增大。液體和對(duì)Raoult定律發(fā)生很大的正偏差，在它們的的氣-液相圖上，在出現(xiàn)最低恒沸點(diǎn)，恒沸混合物的組成為。液體與液體的的氣-液相圖，與液體與部分互溶形成的帽形區(qū)在時(shí)重疊，在的水平線上有三相共存：液體中溶解了的溶液，其；液體中溶解了的溶液，其；以及組成為的氣-液組成相同的恒沸混合物。根據(jù)這些數(shù)據(jù)：（1）畫(huà)出

24、液體與液體在等壓下的的相圖示意圖。設(shè)液體的沸點(diǎn)為，液體的沸點(diǎn)為。（2）在各相區(qū)中，標(biāo)明平衡共存的相態(tài)和自由度。（3）在大氣壓力下，將由液體和液體組成的物系緩緩加熱，在加熱到接近（而沒(méi)有到達(dá)）時(shí)，分別計(jì)算和兩個(gè)液體的質(zhì)量。解：（1）根據(jù)題意，所畫(huà)的相圖示意圖如下， （2）線以上，是和的混合氣體單相區(qū)，對(duì)于二組分系統(tǒng)，根據(jù)相律，條件自由度；線以左，是液體中溶解了的溶液，單相區(qū)，；線之內(nèi)，是氣體與溶液的兩相平衡共存區(qū)，；線以右，是液體中溶解了的溶液，單相區(qū)，；線之內(nèi)，是氣體與溶液的兩相平衡共存區(qū)，；線以下，是溶液與溶液的兩相平衡共存區(qū)，；（3）在由液體和液體組成的物系中， 在的物系加熱到接近時(shí)，還是

25、兩個(gè)溶液組成的兩相區(qū)，近似利用時(shí)兩液相的組成，以為支點(diǎn)，利用杠桿規(guī)則，計(jì)算和兩個(gè)液相的質(zhì)量解得， ， 13乙酸（A）與苯（B）的相圖如下圖所示。已知其低共熔溫度為265 K，低共熔混合物中含苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（1）指出各相區(qū)所存在的相和自由度。（2）說(shuō)明CE，DE，F(xiàn)EG三條線的含義和自由度。（3）當(dāng)和的熔液，自298 K冷卻至250 K，指出冷卻過(guò)程中的相變化，并畫(huà)出相應(yīng)的步冷曲線。解： （1）CED線以上，是熔液?jiǎn)蜗鄥^(qū)，根據(jù)相律，條件自由度為 CFE線之內(nèi)，乙酸固體與熔液兩相共存，條件自由度。 EDG線之內(nèi)，苯固體與熔液兩相共存，條件自由度。 在FEG線以下，苯的固體與乙酸固體兩相共存，條件自

26、由度。 （2）CE線，是乙酸固體的飽和溶解度曲線，條件自由度； DE線，是苯固體的飽和溶解度曲線，條件自由度； 在FEG線上，苯固體、乙酸固體與組成為E的熔液三相共存，條件自由度。（3）自298 K，從點(diǎn)開(kāi)始冷卻，溫度均勻下降，是熔液?jiǎn)蜗?。與CE線相交時(shí)，開(kāi)始有乙酸固體析出，溫度下降斜率變小，步冷曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)冷卻，當(dāng)與FEG線相交時(shí)，乙酸固體與苯固體同時(shí)析出，熔液仍未干涸，此時(shí)三相共存，條件自由度，步冷曲線上出現(xiàn)水平線段，溫度不變。繼續(xù)冷卻，熔液干涸，乙酸固體與苯固體兩相共存，溫度又繼續(xù)下降。從點(diǎn)開(kāi)始冷卻的步冷曲線與從點(diǎn)開(kāi)始冷卻的基本相同，只是開(kāi)始析出的是苯固體，其余分析基本相同。P35

27、12. 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨著電解質(zhì)濃度的增加有什么變化？答： 強(qiáng)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨著濃度的增加而升高。當(dāng)濃度增加到一定程度后，由于正、負(fù)離子之間的相互作用力增大，解離度下降，離子運(yùn)動(dòng)速率降低，電導(dǎo)率也降低，如HCl，KOH溶液。中性鹽如KCl由于受飽和溶解度的限制，濃度不能太高。 弱電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨濃度變化不顯著，因解離平衡常數(shù)不變，濃度增加，其解離度下降，粒子數(shù)目變化不大。3. 電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率隨著電解質(zhì)濃度的增加有什么變化？答：摩爾電導(dǎo)率由于溶液中導(dǎo)電物質(zhì)的量已給定，都為1mol，所以，當(dāng)濃度降低時(shí)，粒子之間相互作用減弱，正、負(fù)離子遷移速率加快，溶液的摩爾電導(dǎo)率必定升高。但不

28、同的電解質(zhì)，摩爾電導(dǎo)率隨濃度降低而升高的程度也大不相同。7. 在電解質(zhì)溶液中，如果有i 種離子存在，則溶液的電導(dǎo)用如下那個(gè)式子計(jì)算？答： 應(yīng)該用（1）式計(jì)算。因?yàn)槿芤旱目傠妼?dǎo)等于各個(gè)離子電導(dǎo)的加和。在溶液中離子是并聯(lián)存在，不是串聯(lián)存在，不能把它們的電阻累加。10. 某電池反應(yīng)可以寫成如下兩種形式，則所計(jì)算出的電動(dòng)勢(shì)E，標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs自由能變化值和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)值是否相同？答：電動(dòng)勢(shì)E是相同的，但是摩爾Gibbs自由能的變化值和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)值不同：11. 如果規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)為1 V，則各可逆電極的還原氫標(biāo)電勢(shì)值有什么變化？電池的電動(dòng)勢(shì)有什么變化？答： 各電極的還原電極電勢(shì)值也增加1

29、V。電池電動(dòng)勢(shì)是兩個(gè)電極電勢(shì)之差，仍保持不變。4. 在某電導(dǎo)池內(nèi)裝有兩個(gè)直徑為0.04m并相互平行的圓形銀電極，電極之間的距離為0.12m。若在電導(dǎo)池內(nèi)盛滿濃度為0.1moldm-3的AgNO3溶液，施以20V的電壓，則所得電流強(qiáng)度為0.1976A。試計(jì)算該電導(dǎo)池的電池常數(shù)、AgNO3溶液的電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率。解： 5. 298 K 時(shí)，0.1 moldm-3 的 KCl 的電導(dǎo)率為 1.289 Sm-1，用某一電導(dǎo)池測(cè)得0.1 moldm-3 的 KCl 的電阻為 24.69 W，0.01 moldm-3的 HAc 溶液的電阻為 1982 W。試求該 HAc 溶液的摩爾電導(dǎo)率和解離常數(shù)

30、。已知：L(HAc) = 390.7210-4 Sm2mol-1。 解：用已知電導(dǎo)率的KCl溶液測(cè)定電導(dǎo)池的電阻，主要是測(cè)定電導(dǎo)池常數(shù)， 相同的電導(dǎo)池，電導(dǎo)池常數(shù)也相同，則電導(dǎo)率之比等于電阻的反比， 要計(jì)算解離常數(shù)，首先要計(jì)算解離度 8. 分別計(jì)算下列各溶液的離子強(qiáng)度：NaCl；MgCl2；CuSO4；LaCl3；NaCl和LaCl3的混合溶液，質(zhì)量摩爾濃度各位0.025molkg-1。社所有電解質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度各位0.025molkg-1，并假設(shè)這些電解質(zhì)都能完全電離。解：據(jù)離子強(qiáng)度的計(jì)算式， 對(duì)于1-1價(jià)電解質(zhì)，其離子強(qiáng)度等于質(zhì)量摩爾濃度。同理：0.075molkg- 0.10 molkg

31、-1 0.15molkg-1 0.1756molkg-1 9. 298K時(shí)，某溶液含CaCl2的濃度為 0.002molkg-1，含ZnSO4的濃度亦為0.002molkg-1，試用Debye-Huckel極限公式求 ZnSO4的離子平均活度系數(shù)。已知：A = 0.509(molkg-1) -1/2解：對(duì)于混合電解質(zhì)溶液，計(jì)算離子強(qiáng)度時(shí)，要把所有的離子都計(jì)算在內(nèi)。但在計(jì)算離子平均活度系數(shù)時(shí)，只用到相關(guān)電解質(zhì)離子的價(jià)數(shù)。10. 298K時(shí)，MgCl2和ZnSO4的濃度均為0.025molkg-1，并假設(shè)它們都能完全電離。試計(jì)算這兩種溶液的離子強(qiáng)度I；離子平均質(zhì)量摩爾濃度m；離子平均活度因子，已知：A = 0.509(molkg-1) -1/2；電解質(zhì)的離子平均活度a和電解質(zhì)的活度aB。解： 同理ZnSO4離子強(qiáng)度I：0.10 molkg-1 同理ZnSO4離子平均質(zhì)量摩爾濃度m：molkg-1 同理ZnSO4離子平均活度因子：0.227 同理Zn