多组分系统热力学.docx
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多组分系统热力学
多组分系统热力学
一、判断题:
1克拉佩龙方程适用于纯物质的任何两相平衡。
()
2克—克方程比克拉佩龙方程的精确度高。
()
3一定温度下的乙醇水溶液,可应用克—克方程式计算其饱和蒸气压。
()
4将克—克方程的微分式用于纯物质的液气两相平衡,因为vapHm>0,所以随着温度的升高,液体的饱和蒸气压总是升高的。
()
5二组分理想液态混合物的总蒸气压大于任一纯组分的蒸气压。
()
6理想混合气体中任意组分B的逸度就等于其分压力pB。
()
7因为溶入了溶质,故溶液的凝固点一定低于纯溶剂的凝固点。
()
8溶剂中溶入挥发性溶质,肯定会引起溶液的蒸气压升高。
()
9理想稀溶液中的溶剂遵从亨利定律,溶质遵从拉乌尔定律()
10理想液态混合物与其蒸气成气、液两相平衡时,气相总压力p与液相组成xB呈线性关系。
()
11如同理想气体一样,理想液态混合物中分子间没有相互作用力。
()
12一定温度下,微溶气体在水中的溶解度与其平衡气相分压成正比。
()
13化学势是一广度量。
()
14只有广度性质才有偏摩尔量。
()
15稀溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。
()
16单组分系统的熔点随压力的变化可用克劳休斯-克拉佩龙方程解释。
()
17. 公式dG=-SdT+Vdp只适用于可逆过程。
()
18. 某一体系达平衡时,熵最大,自由能最小。
()
19.封闭体系中,由状态1经定温、定压过程变化到状态2,非体积功W/<0,且有W/>G和G<0,则此变化过程一定能发生。
()
20.根据热力学第二定律
,能得出
,从而得到
。
()
21.只有可逆过程的G才可以直接计算。
()
22.凡是自由能降低的过程一定都是自发过程。
()
23.只做体积功的封闭体系,
的值一定大于零。
()
24.偏摩尔量就是化学势。
()
25.在一个多组分溶液中,只有溶质才有偏摩尔量。
()
26.两组分混合成溶液时,没有热效应产生,此时形成的溶液为理想溶液。
()
27.拉乌尔定律和亨利定律既适合于理想溶液,也适合于稀溶液。
()
28.偏摩尔量因为与浓度有关,因此它不是一个强度性质。
()
29.化学势判据就是Gibbs自由能判据。
()
30.自由能G是一状态函数,从始态
到终态
,不管经历何途径,G总是一定的。
()
31.定温、定压及W/=0时,化学反应达平衡,反应物的化学势之和等于产物的化学势之和。
()
二、填空题:
1、由克拉佩龙方程导出克-克方程的积分式时所作的三个近似处理分别是(i);(ii);(iii)。
2、贮罐中贮有20℃,40kPa的正丁烷,并且罐内温度、压力长期不变。
已知正丁烷的标准沸点是,根据,可以推测出,贮罐内的正丁烷的聚集态是态。
3、氧气和乙炔气溶于水中的亨利系数分别是×107Pa·kg·mol-1和133×108Pa·kg·mol-1,由亨利定律系数可知,在相同条件下,在水中的溶解度大于在水中的溶解度。
4、28.15℃时,摩尔分数x(丙酮)=的氯仿丙酮混合物的蒸气压为29400Pa,饱和蒸气中氯仿的摩尔分数y(氯仿)=。
已知纯氯仿在该温度下的蒸气压为29.57kPa。
以同温度下纯氯仿为标准态,氯仿在该真实液态混合物中的活度因子为;活度为。
5、在温度T时某纯液体A的蒸气压为,当非挥发性组分B溶于A中,形成xA=的液态混合物时,液态混合物中A的蒸气压为,以纯液体A为标准态,则组分A的活度为,活度因子为。
6、某理想稀溶液的温度为T,压力为pΘ,溶剂A的摩尔分数为xA,则组分A的化学势表达式为:
A=_____________________________________。
7、50℃时,液体A的饱和蒸气压是液体B的饱和蒸气压的3倍,A和B构成理想液态混合物。
气液平衡时,液相中A的摩尔分数为,则在气相中B的摩尔分数为。
8、写出理想液态混合物任意组分B的化学势表达式:
。
9、0℃,压力下,O2(g)在水中的溶解度为×10-2dm3/kg,则0℃时O2(g)在水中的亨利系数为kx(O2)=Pa。
10、在一定的温度和压力下某物质液气两相达到平衡,则两相的化学势B(l)与B(g);若维持压力一定,升高温度,则B(l)与B(g)都随之;但B(l)比B(g),这是因为。
11、某均相系统由组分A和B组成,则其偏摩尔体积的吉布斯-杜安方程是。
12、克-克方程的适用条件为。
13、偏摩尔熵的定义式为。
14、甲醇-乙醇、乙醇-水、水-盐酸三组混合物或溶液中,可看成理想液态混合物的是。
15、对于理想稀溶液,在一定温度下溶质B的质量摩尔浓度为bB,则B的化学势表达式为。
16、在300K和平衡状态下,某组成为xB=混合物上方B的蒸气压是纯B的饱和蒸气
压的60%,那么:
(i)B的活度是;(ii)B的活度因子是;(iii)同温度下从此溶液中取出1mol的纯B(组成可视为不变)则系统G的变化是。
17、一般而言,溶剂的凝固点降低系数kf与。
18、某非挥发性溶质的溶液通过半透膜与纯溶剂达渗透平衡,则此时溶液的蒸气压一定
纯溶剂的蒸气压。
19、均相多组分系统中,组分B的偏摩尔体积定义VB为。
20、理想气体混合物中任意组分B的化学势表达式为。
21.在绝热定容的容器中,两种同温度的理想气体混合,G,S,H。
22.理想溶液混合时,mixV,mixS,mixG,mixH。
23.在孤立体系中(体积不变),发生剧烈化学反应,使系统的温度及压力明显升高,则该系统的S____、U____、H____、F____。
24.比较水的化学势的大小(此处p=):
(填>、<或=)
μ(l,100℃,p)____μ(g,100℃,p)
μ(l,100℃,p)____μ(l,100℃,2p)
μ(g,100℃,p)____μ(g,100℃,2p)
μ(l,100℃,2p)____μ(g,100℃,2p)
μ(l,101℃,p)____μ(g,101℃,p)
25.非理想溶液溶质的化学势表示式____,其标准态为____。
26.利用G≤0判断自发过程的条件是__________________。
27.在一定的温度及压力下,某物质液汽两相达平衡,则两相的化学势μB(l)与μB(g)______;若维持压力不变,升高温度,则μB(l)和μB(g)都______;但μB(l)比μB(g)______。
28.理想溶液中任意组分B的化学势:
μB=_______________。
29.298K、,有两瓶萘的苯溶液,第一瓶为2升,溶有萘,第二瓶为1升,溶有萘,若以μ1和μ2表示两瓶中萘的化学势,则它们的关系为__________。
三、选择题:
1.将克拉佩龙方程用于H2O的液固两相平衡,因为Vm(H2O,1)<Vm(H2O,s),所以随着压力的增大,则H2O
(1)的凝固点将:
()
(A)上升(B)下降(C)不变
2.克-克方程式可用于()
(A)固-气及液-气两相平衡(B)固-液两相平衡(C)固-固两相平衡
3.液体在其T,p满足克-克方程的条件下进行汽化的过程,以下各量中不变的是:
()
(A)摩尔热力学能(B)摩尔体积
(C)摩尔吉布斯函数(D)摩尔熵
4.特鲁顿(Trouton)规则(适用于不缔合液体)。
(A)21J·mol-1·K-1(B)88J·K-1(C)109J·mol-1·K-1
5、在a、b两相中都含有A和B两种物质,当达到相平衡时,下列三种情况正确的是:
()
6、100℃,101325Pa的液态H2O(l)的化学势ml,100℃,101325Pa的气态H2O(g)的化学势mg,二者的关系为()
(A)ml>mg(B)ml7、由A及B双组分构成的a和b两相系统,则在一定T、p下,物质A由a相自发向b相转移的条件为()
8、某物质溶于互不相溶的两液相a和b中,该物质在a相以A的形式存在,在b相以A2形式存在,则定温定压下,两相平衡时()
9、理想液态混合物的混合性质是()
(A)mixV=0,mixH=0,mixS>0,mixG<0
(B)mixV<0,mixH<0,mixS<0,mixG=0
(C)mixV>0,mixH>0,mixS=0,mixG=0
(D)mixV>0,mixH>0,mixS<0,mixG>0
10、稀溶液的凝固点Tf与纯溶剂Tf*的凝固点比较,Tf(A)溶质必须是挥发性的(B)析出的固相一定是固溶体
(C)析出的固相是纯溶剂(D)析出的固相是纯溶质
11、若使CO2在水中的溶解度为最大,应选择的条件是()
(A)高温高压(B)低温高压(C)低温低压(D)高温低压
12、25℃时,CH4(g)在H2O(l)和C6H6(l)中的亨利系数分别为×109Pa和57×106Pa,则在相同的平衡气相分压p(CH4)下,CH4在水中与在苯中的平衡组成()
(A)x(CH4,水)>x(CH4,苯),(B)x(CH4,水)(C)x(CH4,水)=x(CH4,苯)
13、在一定压力下,纯物质A的沸点、蒸气压和化学势分别为Tb*、pA*和mA*,加入少量不挥发性的溶质形成溶液之后分别变成Tb、pA和mA,因此有()
(A)Tb*(B)Tb*>Tb,pA*>pA,,mA*>mA
(C)Tb*>Tb,pA*mA
(D)Tb*pA,,mA*>mA
14、已知环己烷、醋酸、萘、樟脑的凝固点降低系数kf分别是、、及·kg·mol-1。
今有一未知物能在上述四种溶剂着溶解,欲测定该未知物的相对分子质量,最适宜的溶剂是()
(A)萘(B)樟脑(C)环己烷(D)醋酸
15、在20℃和大气压力下,用凝固点降低法测物质的相对分子质量。
若所选的纯溶剂是苯,其正常凝固点为5.5℃,为使冷却过程在比较接近于平衡状态的情况下进行,冷浴内的恒温介质比较合适的是()
(A)冰-水(B)冰-盐水(C)干冰-丙酮(D)液氨
16、二组分理想液态混合物的蒸气总压()
(A)与溶液的组成无关(B)介于两纯组分的蒸气压之间
(C)大于任一纯组分的蒸气压(D)小于任一纯组分的蒸气压
17、A和B两组分在定温定压下混和形成理想液态混合物时,则有:
()。
(A)mixH=0(B)mixS=0(C)mixA=0(D)mixG=0
18、指出关于亨利定律的下列几点说明中,错误的是()
(A)溶质在气相和在溶剂中的分子状态必须相同
(B)溶质必须是非挥发性的
(C)温度愈高或压力愈低,溶液愈稀,亨利定律愈准确
(D)对于混合气体,在总压力不太大时,亨利定律能分别适用于每一种气体,与其他气体的分压无关
19、40℃时,纯液体A的饱和蒸气压是纯液体B的两倍,组分A和B能构成理想液态混合物。
若平衡气相中组分A和B的摩尔分数相等,则平衡液相中组分A和B的摩尔分数之比xA:
xB=()
(A)1:
2(B)2:
1(C)3:
2(D)4:
3
20、组分A和B形成理想液态混合物。
已知在100℃时纯组分A的蒸气压为,纯组分B的蒸气压为,当A和B的两组分液态混合物中组分A的摩尔分数为时,与液态混合物成平衡的蒸气中,组分A的摩尔分数是()
(A)1(B)3/4(C)2/3(D)1/2
21、在25℃时,·dm-3糖水的渗透压力为Π1,·dm–3食盐水的渗透压为Π2,则()。
(A)Π1>Π2(B)Π1=Π2(C)Π1<Π2(D)无法比较
22、氯仿
(1)和丙酮
(2)形成非理想液态混合物,在T时,测得总蒸气压为29398Pa,蒸气中丙酮的摩尔分数y2=,而该温度下纯氯仿的饱和蒸气压为29571Pa,则在液相中氯仿的活度a1为()
(A)(B)(C)(D)
23、在一定温度、压力下,A和B形成理想液态混合物,平衡时液相中的摩尔分数xA/xB=5,与溶液成平衡的气相中A的摩尔分数yA=,则A、B的饱和蒸气压之比为()
(A)5(B)1(C)(D)
24.下列化学势是偏摩尔量的是。
A.
B.
C.
D.
。
25.在-10℃,p时,1mol过冷的水结成冰时,下述表示正确的是。
A.G<0,S体>0,S环>0,S孤>0;
B.G>0,S体<0,S环<0,S孤<0;
C.G<0,S体<0,S环>0,S孤>0;
D.G>0,S体>0,S环<0,S孤<0。
26.下述化学势的公式中,不正确的是。
A.
;B.
;
C.
;D.
。
27.在,10132Pa,
与
的关系是。
A.
>
; B.
=
;
C.
<
; D.无法确定。
28.只做膨胀功的封闭体系,
的值。
A.大于零; B.小于零; C.等于零; D.无法确定。
29.某一过程G=0,应满足的条件是。
A.任意的可逆过程;
B.定温定压且只做体积功的过程;
C.定温定容且只做体积功的可逆过程;
D.定温定压且只做体积功的可逆过程。
30.1mol理想气体经一定温可逆膨胀过程,则。
A.G=FB.G>FC.G<FD.无法确定
31.纯液体在正常相变点凝固,则下列量减小的是。
A.S;B.G;
C.蒸汽压;D.凝固热。
32.图中点是稀溶液溶质的标准态。
A.a点;B.b点;
C.c点;D.d点。
33.温度为T时,纯液体A的饱和蒸汽压为pA*,化学势为μA*,在1p时,凝固点为
,向A中加入少量溶质形成稀溶液,该溶质是不挥发的,则pA、μA、Tf的关系是。
A.pA*<pA,μA*<μA,
<Tf;B.pA*>pA,μA*<μA,
<Tf;
C.pA*>pA,μA*<μA,
>Tf;D.pA*>pA,μA*>μA,
>Tf。
34.在p下,当过冷水蒸气凝结为同温度的水,在该过程中正、负号无法确定的量是。
A.GB.SC.HD.U
35.实际气体的化学势表达式为
,其中标准态化学势为。
A.逸度f=p的实际气体的化学势B.压力p=p的实际气体的化学
C.压力p=p的理想气体的化学势D.逸度f=p的理想气体的化学势
36.理想气体的不可逆循环,∆G。
A.<0B.=0C.>0;D.无法确定
37.在α、β两相中含A、B两种物质,当达平衡时,正确的是。
A.
B.
C.
38.多组分体系中,物质B的化学势随压力的变化率,即
的值。
A.>0B.<0C.=0D.无法确定
四、计算题:
1、400K,1mol理想气体由105Pa定温可逆压缩至106Pa,求该过程的Q、W、H、S、G、U。
2、计算:
100℃,H2O(l)→100℃,2×H2O(g)的G
3、若纯A物质nAmol,纯B物质nBmol,两者混合为同温同压下的理想溶液,求在此过程中的G
4、298K,p苯和甲苯组成的x苯=的理想溶液,现将1mol苯从x苯=的溶液中转移到x苯=的溶液中,求该过程∆G的变化。
(设不引起浓度上的改变)
5、298K及p下,将1mol苯溶于x苯=的苯和甲苯的大量溶液中,求此过程中G的变化。