物理化学习题及答案(6)

2019-04-22 09:36

答:不对。A和B组成的溶液沸腾时应该是A和B的分压之和,即溶液的总压等于101.325Kpa。

197.是否一切纯物质的凝固点都随外压的增大而下降?

答:由Clapeyron方程

dTT?V可知,凝固过程的ΔH总是负值,但ΔV因物质而异,?dp?H若凝固过程体积减小,则ΔV=V(固)-V(液)<0。这时纯物质的凝固点都随外压的增大

而升高。若凝固过程体积增大,则ΔV=V(固)-V(液)>0。这时纯物质的凝固点都随外压的增大而下降,例如水就是如此。

198.是否任何溶质的加入都能使溶液的沸点升高?

答:加入的溶质必须是非挥发性的溶质才使溶液的沸点升高。假如别入的溶质使溶液的蒸气压高于溶剂,就会使溶液的蒸气压在较低的温度达到大气的压力,即101325Pa而使沸点下降。

00

199.参与反应的物质的活度的标准态不同是否会影响反应的ΔG值,平衡常数K值?

0答:若活度所选的标准态不同,?B值就不同,故K会随标准态的不同而不同。

0

200.“p趋近于零时,真实气体趋近于理想气体”。此种说法对吗?“xB趋近于零时,真实溶液趋近于理想溶液”。此种说法对吗?

答:理想气体的基本假设是分子间没有作用力,分子没有体积。任何真实气体当压力趋近于零时,分子间的距离就很大,因此分子间的相互作用将减弱到可以忽略不计。在压力趋近于零时,分子本身所占的体积与与气体的体积相比亦可以忽略不计。因此当p趋近于零时,真实气体趋近于理想气体的说法是正确的。理想溶液的分子假定是组成溶液的分子A和分子B的体积相同,各分子间的相互作用力亦相同。故理想溶液各组成在全部浓度范围内均符合拉乌尔定律。当xB趋近于零时,xA则趋近于1。此时,组分B符合亨利定律,而组分A符合拉乌尔定律。因此,xB趋近于零时,真实溶液趋近于理想溶液的说法是不妥的。溶液是否是理想溶液主要取决于溶液中各组分的性质是否相似而不是溶液的高低。

是非题

201.( )理想溶液与理想气体一样,为了处理问题简单而假想的模型:分子间没有作用力,分子本身体积为零。 202.( )两种液体相溶,且没有吸放热现象,则此混合液必为理想溶液。 203.( )二组分理想溶液在性质上与单组分体系很相似,沸点都是确定不变的温度。 204.( )若溶质服从亨利定律,则溶剂必须服从拉乌尔定律,反之亦然。 205.( )溶质分子在溶剂中和气相中的形态应当相同,如果溶质发生电离、缔合或溶剂化

则不能应用亨利定律。 206.( )温度越高,压力越低(浓度越小)亨利定律越不准确。

207.( )可以利用渗透原理,用半透膜,向海水施压从而达到使海水淡化的目的。 208.( )水中溶解少量乙醇后,沸点一定上升。 209.( )给农作物施加过量的肥料会因为存在渗透压而造成农作物失水而枯萎。

210.( )家里煮饺子的时候在水里加少量的盐是想使水的沸点升高,使饺子尽快熟,从

而避免沸腾时间长,饺子皮不完整。 211.( )由于凝固点和沸点测定方便,所以经常利用测定稀溶液凝固点或沸点的方法确定某些物质(溶质)的摩尔质量。

212.( )在一定温度下,互不相溶两液体混合物的蒸气总压一定大于任一纯组分的蒸气

压。

213.( )互不相溶两液体混合物的沸点低于任一纯组分的沸点。

214.( )向热的油里滴水,会立刻沸腾并溅起来是因为油和水互不相溶,混合后沸点大

降低的缘故。

215.( )所有难溶于水的有机物都必须通过水蒸气蒸馏的方法进行蒸馏。

216.( )如果条件允许,在同样多的萃取剂条件下,使用少量多次的萃取可使萃取更有效。

217.( )依据相律,在一定温度下,纯液体的蒸气压应有定值。

填空题

218.在20℃、标准压力下各为0.5mol的水-乙醇混合物,水和乙醇的偏摩尔体积分别为

--

17.0和57.4 cm3·mol1 , 则该混合物的体积为__(0.5×17.0+0.5×57.4) cm3·mol1 = 37.2

cm3·mol1_。 (2分) 219.化学势?B?就是 B 物质的偏摩尔 _吉布斯函数__ 。(1分)

220.人体血浆可视为稀溶液,密度为103kg·m-3,凝固点为-0.56℃,37℃时人体血浆的渗透压Π= 776.3 kPa。(已知水的Kf =1.86K·kg·mol-1)

221.100℃时 xKCl=0.05的水溶液上方蒸气压P=92.5kPa,以纯水为标准态,该溶液中水的活度a水= 0.913 ,活度系数?水= 0.961 。 222.已知稀溶液中溶质的摩尔分数为0.03,纯溶剂的饱和蒸汽压为91.3kPa,则该溶液中溶剂的蒸汽压为 88.561 kPa。 223.化学势的定义式为μB= GB(或者????G??nB?? 。 ??T,p,nc计算题

224.(10分)101.3 kPa下,苯与甲苯组成的理想液态混合物在 85 ℃时沸腾. 计算此混合物的组成和与之平衡的气相组成.已知 85 ℃下,纯苯和纯甲苯的蒸气压分别为 116.9 kPa和 46.0 kPa.

解: A - 苯, B - 甲苯

p = p?x?+ p?x?= p?x?+ p?( 1-x?) = p? + (p?-p?)x?

x?=( p-p?)/(p?-p?) = (101.3-46.0)/(116.9-46.0) = 0.78 x?= 1-x?= 1-0.78 = 0.22

p?= p?x?= 116.9×0.78 = 91.18 kPa p?= p-p?= 101.3-91.18 = 10.12 kPa y?= p?/p = 91.18/101.3 = 0.90

y?= 1-y?= 1-0.90 = 0.10

225.(12分)设两理想液体混合物①和②;

325.2K时混合物①中含1molA和3molB,蒸气压为78.8kPa; 混合物②中含2molA和2molB,蒸气压为82.7kPa;

求325.2K纯A和纯B的饱和蒸气压PA*和PB*。

??解: ∵ PA xA?PBxB?P总3?1?PB??78.8 6分 ∴ PA44

11?PB??82.7 22?联立求解 得 PA?90.7kPa 6分

?PA?PB?74.7kPa

226.香烟中主要含有尼古丁(Nicotine),是致癌物质。经元素分析得知其中含 9.3% 的 H,

72% 的 C 和 18.7% 的 N。现将 0.6 克尼古丁溶于 12.0 克的水中,所得溶液在

101325Pa 下的凝固点为 -0.62℃,求出该物质的摩尔质量MB并确定其分子式(已知水

的摩尔质量凝固点降低常数为 1.86 K·kg·mol1)。(10分)

解:假设尼古丁的摩尔质量为MB,根据凝固点下降公式 △Tf =Kf bB

6?10-4kg/MB?1 则有 0.62K?1.86K?kg?mol?

0.012kg-

MB = 150 g·mol1 可算出各原子数

C:Mr(B) w(C)/Ar(C)= 150×0.72/12 = 9.0 N:Mr(B) w(N)/Ar(N)= 150×0.1870/14 = 2.0 H:Mr(B) w(H)/Ar(H)= 150×0.093/1 = 13.9 所以分子式为 (C9N2H14)

227.1kg 纯水中,溶解不挥发性溶质B 2.22g,B在水中不电离,假设此溶液具有稀溶液的性质。已知B的摩尔质量为111.0g·mol-1, 水的Kb=0.52K·mol-1

·kg,?vapHm?(H2O)=40.67 kJ·mol-1 为常数,该溶液的密度近似为1 kg·dm-3

。试求: (1) 此溶液的沸点升高值。 (2) 此溶液在25 ℃ 时的渗透压?。 (3) 纯水和此溶液25 ℃时的饱和蒸气压。已知纯水100 ℃ 的饱和蒸气压为101325Pa。(10分)

解:(1) bB=(2.22g/111.0 g〃mol-1)/1kg=0.02mol〃kg-1 ?Tb=KbbB=0.52K〃mol-1〃kg×0.02mol〃kg-1 =0.01K (2) cB≈bB ? ≈0.02mol〃kg-1×1 kg〃dm-3=0.02mol〃dm-3

?= cB RT=0.02×1000 mol〃m-3×8.315J〃K-1〃mol-1×298.15K=49.58kPa (3) 已知T=373.15K时水饱和蒸气压p=101325Pa,利用克-克方程求T’=298.15K时的饱和蒸气压p’: ln(p’/p)= -[?vapHm?(H2O)/R](1/T’-1/T)

ln(p’/101325Pa)=-(40670 J〃mol-1/8.315J〃K-1〃mol-1)×(1/298.15K-1/373.15K) p’=3747Pa

xA= nA/(nA+ nB)=(1000/18)mol/[(1000/18)+(2.22/111)]mol =0.9996 此溶液的饱和蒸气压=pA= p’xA= 3747Pa×0.9996=3745Pa

228.(10分)20 ℃下,将不挥发性溶质 A 溶于水中,形成 x?= 0.05的水溶液 (可看作理想混合物).已测得此溶液的蒸气压为 2.23 kPa: (1)计算 20 ℃下水的蒸气压;

(2)估算 101.3 kPa下,该溶液的沸点; (3)估算 20~100℃之间,水的摩尔气化焓.

已知水的沸点升高常数 K?= 0.52 K.mol?.kg.

解: (1) p(H2O) = p*(H2O)x(H2O) = p*(H2O)( 1-x?)

p*(H2O) = p(H2O)/( 1-x?) = 2.23/(1-0.05) = 2.35 kPa (2) b?= 0.05×1000/(0.95×18) = 2.92 mol.kg? ?△Tb= Kb·b?= 0.52×2.92 = 1.52 K

*

Tb?= Tb?? + △Tb? = 373.2 + 1.52 = 374.72 K (3)?△vapHm = [RT?T?/( T?-T?)]ln( p?/p?) = [8.314×293×373/(373-293)]ln(101.3/2.35)

= 42747 J.mol?≈ 42.75 kJ.mol?

229.已知甲苯的摩尔质量为 92?10-3 kg·mol-1,沸点为383.15K,平均摩尔气化焓为 33.84kJ·mol-1;苯的摩尔质量为 78?10-3 kg·mol-1,沸点为353.15K,平均摩尔气化焓为 30.03kJ·mol-1。有一含苯 100g 和甲苯 200g 的理想液态混合物,在373.15K,101.325 kPa下达气液平衡。求

(1)373.15K 时苯和甲苯的饱和蒸气压; (2)平衡时液相和气相的组成;

(3)由两组分物质形成该理想液态混合物时的混合焓和混合熵。

第四章 化学平衡 选择题

230.下面的叙述中违背平衡移动原理的是

(A) 升高温度平衡向吸热方向移动 (B) 增加压力平衡向体积缩小的方向移动

(C) 加入惰性气体平衡向总压力减少的方向移动 (D) 降低压力平衡向增加分子数的方向移动

答案:C。加入惰性气体平衡向总压力增大的方向移动

231.要使一个化学反应系统在发生反应后焓值不变, 必须满足的条件是

(A) 温度和内能都不变 (B) 内能和体积都不变 (C) 孤立系统 (D) 内能, 压力与体积的乘积都不变

答案:D。因ΔH=ΔU+Δ(pV)

-1

232.在等温等压下,当反应的?rGm? = 5kJ·mol时,该反应能否进行?

(A) 能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行 (C) 不能判断 (D) 不能进行

答案:C。应该用?rGm?判断而不是?rGm??。 233.已知反应 2NH3 = N2 + 3H2,在等温条件下,标准平衡常数为0.25,那么,在此条件下,氨的合成反应1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3 的标准平衡常数为: (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1 答案:C。

-1

234.反应 2C(s) + O2(g) ?? 2CO(g),其?rGm? /(J·mol) = -232600 - 167.7T/K,若温度升高,则:

(A) ?rGm? 变负,反应更完全 (B) Kp? 变大,反应更完全 (C) Kp? 变小,反应更不完全 (D)无法判断 答案:C

235.对于气相反应,当体系总压力p变化时

(A) 对Kf? 无影响 (B) 对Kr无影响 (C) 对Kp? 无影响 (D) 对Kf? 、Kr、Kp? 均无影响

答案:A。理想气体的Kp??不受压力的影响而真实气体的Kp??将随压力而变。 236.理想气体反应CO(g)+2H2(g) = CH3OH(g)的?rGm?与温度T 的关系为:

?rGm? = -21660+52.92T,若要使反应的平衡常数Kp? >1,则应控制的反应温度: (A) 必须低于409.3℃????????(B) 必须高于409.3K (C) 必须低于409.3K (D) 必须等于409.3K 答案:C

237.某化学反应在298K时的标准吉布斯自由能变化为负值,则该温度时反应的Kp?将是: (A)Kp?= 0 (B) Kp??< 0 (C) Kp? > 1 (D) 0 < Kp? < 1 答


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