韩进总结的物理化学习题.docx
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韩进总结的物理化学习题
物理化学
一、是非题
下述各题中的说法是否正确?
正确的在题后括号内画“”,错的画“”。
1.相是指系统处于平衡时,系统中物理性质及化学性质都均匀的部分。
（）
2.依据相律,纯液体在一定温度下,蒸气压应该是定值。
（）
3.依据相律,恒沸温合物的沸点不随外压的改变而改变。
（）
二、选择题
选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。
1NH4HS（s）和任意量的NH3（g）及H2S（g）达平衡时有：
（A）。
（A）C=2，=2，f=2；（B）C=1，=2，f=1；
（C）C=1，=3，f=2；（D）C=1，=2，f=3。
2已知硫可以有单斜硫，正交硫，液态硫和气态硫四种存在状态。
硫的这四种状态__B__稳定共存。
（A）能够；（B）不能够；（C）不一定。
3硫酸与水可形成H2SO4H2O（s），H2SO42H2O（s），H2SO44H2O（s）三种水合物，问在101325Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？
（C）
（A）3种；（B）2种；（C）1种；（D）不可能有硫酸水合物与之平衡共存。
4将固体NH4HCO3（s）放入真空容器中，恒温到400K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡：
NH4HCO3（s）===NH3（g）+H2O（g）+CO2（g）系统的组分数C和自由度数f为：
（C）
（A）Ｃ＝2，f＝2；（B）Ｃ＝2，f＝2；
（C）Ｃ＝2，f＝0；（D）Ｃ＝3，f＝2。
5某系统存在C（s）、H2O（g）、CO（g）、CO2（g）、H2（g）五种物质，相互建立了下述三个平衡：
H2O（g）+C（s）
H2（g）+CO（g）
CO2（g）+H2（g）
H2O+CO（g）
CO2（g）+C（s）
2CO（g）
则该系统的独立组分数C为：
（A）。
（A）3；（B）2；（C）1；（D）4。
三、计算题
习题1
A，B二组分在液态完全互溶，已知液体B在80C下蒸气压力为101.325kPa，汽化焓为30.76kJ·mol-1。
组分A的正常沸点比组分B的正常沸点高10C。
在101.325kPa下将8molA和2molB混合加热到60C产生第一个气泡，其组成为yB=0.4，继续在101.325kPa下恒压封闭加热到70C，剩下最后一滴溶液其组成为xB=0.1。
将7molB和3molA气体混合，在101.325kPa下冷却到65C产生第一滴液体，其组成为xB=0.9，继续定压封闭冷却到55C时剩下最后一个气泡，其组成为yB=0.6。
（1）画出此二组分系统在101.325kPa下的沸点一组成图，并标出各相区；
（2）8molB和2molA的混合物在101.325kPa，65C时，
①求平衡气相的物质的量；
②求平衡液相中组分B的活度和活度因子；
③此混合物能否用简单精馏的方法分离为纯A组分与纯B组分？
为什么？
[题解]：
（1）见图5-1：
（2）①zB点组成为
气相为5mol；
②
，xB=0.9，yB=0.7
组分B在65C时的蒸气压为：
则p*B（65C）=63.66kPa
aB=fBxB=1.2380.9=1.114
③因图中有恒沸点，单纯用精溜方法只能得到纯B及恒沸混合物而不能得到纯A。
[导引]：
为求65C平衡液相中组分B的活度和活度因子；需先用克-克方程求出该温度下纯液体B的饱和蒸气压。
习题2
图5-2为A、B二组分液态完全互溶系统的沸点组成图。
图5-2
（1）在图中标示各相区聚集态及成分（聚集态用g,l,s；成分用A,B,A＋B表示,不要另画图）
（2）在以下题中的“”处填上答案（不要另处作答）
（i）4molA和6molB混合时，70℃时该系统相数为;其中相物质的量n=mol;相物质的量n=mol;前者含n（A）=mol;n（B）=mol;后者含n（A）=mol;n（B）=mol;
（ii）xB＝的A，B二组分混合物其在101325Pa下沸点为70℃.
（iii）70℃时，xB＝0.80的混合物，组分A的活度因子fA＝，活度aA＝.
已知A（l）的标准摩尔生成焓为300kJ·mol－1，A（g）的标准摩尔生成焓为328.4kJ·mol－1。
[题解]：
（1）如图5-3所示
（2）（i）系统如图3-22中K点所示，有气、液两个相，相数为2，相点如G，L两点所示，各相物质的的量由杠杆规则：
ng+nl＝10mol（b）
联立（a）,（b）解得
ng＝5.00mol其中ngA＝3.00mol,ngB＝2.00mol
nl＝5.00mol其中nlA＝2.00mol,nlB＝3.00mol
（ii）依据图3-22所示，xB＝0.80的混合物在101325Pa下沸点为70℃。
（iii）p*A（50℃）＝101325Pa
ΔvapHm（A）＝ΔfHm（A,g）－ΔfHm（A,l）
＝（328.4－300）kJ·mol－1
=28.4kJ·mol－1
由克劳休斯-克拉佩龙方程式
解得p*A（70℃）＝187.6kPa
所以
aA＝fAxA＝1.620×0.20＝0.324
[剖析]:
（i）本题要用杠杆规则求算所给系统各相物质的量，准确应用杠杆规则是解题关键；（ii）在求混合物中组分A的活度因子fA时，需求出p*A（70℃），这要运用克-克方程，所需相关数据可从图中获得；（iii）本题把物质A的摩尔汽化焓与气、液态的标准摩尔生成焓联系在一起，并应用克-克方程，求算p*A（70℃），最终计算fA，是非常典型、综合性很强的考研题，较全面考察考生的综合能力。
习题3
A和B固态时完全不互溶，101325Pa时A（s）的熔点为30C，B（s）的熔点为50C，A和B在10C具有最低共熔点，其组成为xBE=0.4，设A和B相互溶解度曲线均为直线。
（1）画出该系统的熔点-组成图（t-xB图）；
（2）今由2molA和8molB组成系统，根据画出的t-xB图，列表回答系统在5C，30C，50C时的相数、相的聚集态及成分、各相的物质的量、系统所在相区的条件自由度数。
[题解]：
熔点-组成图（t-xB图）如图5-4所示。
图5-4
E
系统温度
t/C
相数
相的聚集态及成分
各相物质的量
系统所在相区的条件自由度
5
2
s（A）,s（B）
1
30
2
s（B）,l（A+B）
1
50
1
l（A+B）
2
[导引]：
掌握在不同的条件下求各相物质的量的方法。
习题4
A和B形成相合熔点化合物AB：
A，B，AB在固态时完全不互溶；A，AB，B的熔点分别为200C，300C，400C，A与AB及AB与B形成的两个低共熔点分别为150C，
和250C，
。
（1）画出以上述系统的熔点-组成（t-xB）图；
（2）画出以下两条步冷曲线：
xB=0.1的系统从200C冷却到100C，及xB=0.5的系统从400C冷却到200C；
（3）8molB和12molA混合物冷却到无限接近150C时，系统是哪几相平衡？
各相的组成是什么？
各相物质的量是多少？
[题解]：
（1）如图5-5
图5-5
（2）如图5-5
（3）此时系统为两相平衡，
s（AB）
l（A+B）,s（AB）中为纯AB，xB,l（A+B）=0.2
根据杠杆规则：
nS（AB）+nl（A+B）=20mol
解得，nS（AB）=13.33mol，
nl（A+B）=6.67mol
[导引]：
本题的相图相当于由两个低共熔点（A、AB二组分及AB、B二组分在固态完全不互溶的熔点-组成图）的相图合并而成。
（1）TM，TN，
（2）所处的T，p及气液相组成yB、xB，达两相平衡气液相的相对量不同，（3）0。
一、填空题
1、一定温度下，蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡时的自由度数等于＿＿＿＿2＿＿＿＿＿＿。
2、纯物质在一定温度下两相共存时的自由度数等于＿＿＿＿＿＿＿0＿＿＿。
3、NaCl（S）和含有稀盐酸的NaCl饱和水溶液的平衡系统，其独立组分数是＿＿＿＿＿2＿＿。
4、设下列化学反应同时共存时并达到平衡（900-1200K）：
则该系统的自由度数为＿＿＿＿3＿＿。
5、含KNO3和NaCl的水溶液与纯水达到渗透平衡时，其组分数为＿＿＿3＿，相数为＿2＿＿，自由度数为＿＿4＿＿。
6、在氢和石墨的系统中，加一催化剂，H2和石墨反应生成n种碳氢化合物，此系统的独立组分数为＿＿＿＿2＿＿。
7、完全互溶的双液系中，在xB=0.6处，平衡蒸气压有最高值，那么组成为xB=0.4的溶液在
气液平衡时，xB（g）、xB（l）、xB（总）的大小顺序为＿＿＿xB（g）>xB（总）>xB＿＿＿。
将xB=0.4的溶液进行精馏时，塔顶将得到＿＿xB=0.6恒沸混合物＿。
8、对于渗透平衡系统，相律的形式应写成＿＿＿
＿＿＿。
9、NH4Cl固体分解达到平衡时，
，系统的独立组分数为＿＿1＿，自由度为＿＿1＿。
10、将AlCl3溶于水中，全部水解，生成Al（OH）3沉淀，此系统自由度数f=＿＿2＿＿。
11、已知100oC时水的饱和蒸气压为101.325KPa,用公式＿＿＿
＿＿＿＿＿＿可求出25oC时水的饱和蒸气压。
一．选择
1.在α、β两相中均有A和B两种物质，达到相平衡时，下列各式正确的是
（1）。
（1）μαB=μβB
（2）μαA=μβA
（3）μαB=μαA（4）μαB=μβA
2．组分B从α相扩散到β相中，则下列说法中正确的是（4）。
（1）总是从浓度高的相扩散到浓度低的相
（2）平衡时两相的浓度相等
（3）总是从浓度低的相扩散到浓度高的相（4）总是从高化学势移向低化学势
3.室温下氨基甲酸铵分解反应为NH2CO2NH4（s）====2NH3（g）+CO2（g）
若在300K时向系统中加入一定量的氨基甲酸铵固体，则此系统的物种数S和组分数C应为（3）。
（1）1，1
（2）3，2（3）3，1（4）3，3
4．将克拉贝龙方程应用于水的液固两相，随压力的增长，水的凝固点将
（2）。
（1）上升
（2）下降（3）不变（4）无法判断
5.在一定温度下，在水和CCl4组成的互不相溶的系统中，向水层中加入1:
1的KI和I2，此系统的自由度是
（2）。
（1）1
（2）2（3）3（4）4
6.对于二组分系统，能平衡共存的最多相数为（4）。
（1）1
（2）2（3）3（4）4
7.对于恒沸混合物，下列说法中错误的是（4）。
（1）不具有确定的组成
（2）平衡时气相和液相组成相同
（3）其沸点随外压的改变而改变
（4）与化合物一样具有确定的组成
例4.A和B固态时完全不互溶，101325Pa时A（s）的熔点为30°C，B（s）的熔点为50°C，A和B在10°C具有最低共熔点，其组成为xB,E=0.4，设A和B相互溶解度曲线均为直线。
（1）画出该系统的熔点-组成图（t-xB图）；
（2）今由2molA和8molB组成系统，根据画出的t-xB图，列表回答系统在5°C，30°C，50°C时的相
数、相的聚集态及成分、各相的物质的量、系统所在相区的条件自由度数。
[题解]：
熔点-组成图（t-xB图）如下图所示。
系统温度
t/°C
相数
相的聚集态及成分
各相物质的量
系统所在相区的条件自由度
f'
5
2
s（A）,s（B）
1
30
2
s（B）,l（A+B）
1
50
1
l（A+B）
2
[导引]：
掌握在不同的条件下求各相物质的量的方法。
5-20、A、B两种液体形成理想混合物，在80℃、体积为15dm3的容器中，加入0.3molA和0.5molB，混合物在容器内形成气、液两相平衡态，测得系统的压力为102.655kPa，液相中B的摩尔分数
=0.55，求两纯液体在80℃时的饱和蒸汽压
、
。
解：
首先计算气相物质的量：
则液相物质的量应为
液相中B物质的量
气相中B物质的量
气相中B物质的分压
气相中A物质的分压
由拉乌尔定律：
一、判断题（说法正确否）：
1．溶液的化学势等于溶液中各组分化学势之和。
2．系统达到平衡时，偏摩尔量为一个确定的值。
3．对于纯组分，化学势等于其吉布斯函数。
4．在同一稀溶液中组分B的浓度可用xB、mB、cB表示，因而标准态的选择是
不相同的，所以相应的化学势也不同。
5．水溶液的蒸气压一定小于同温度下纯水的饱和蒸气压。
6．将少量挥发性液体加入溶剂中形成稀溶液，则溶液的沸点一定高于相同压
力下纯溶剂剂的沸点。
溶液的凝固点也一定低于相同压力下纯溶剂的凝固点。
7．纯物质的熔点一定随压力升高而增加，蒸气压一定随温度的增加而增加，沸点一定随压力的升高而升高。
8．理想稀溶液中溶剂分子与溶质分子之间只有非常小的作用力，以至可以忽略不计。
9．当温度一定时，纯溶剂的饱和蒸气压越大，溶剂的液相组成也越大。
10．在一定的温度和同一溶剂中，某气体的亨利系数越大，则此气体在该溶剂中的溶解度也越大。
11．在非理想溶液中，浓度大的组分的活度也大，活度因子也越大。
12．在298K时0.01mol·kg-1的蔗糖水溶液的渗透压与0.01mol·kg-1的食盐水的渗透压相同。
13．物质B在α相和β相之间进行宏观转移的方向总是从浓度高的相迁至浓度低的相。
14．在相平衡系统中，当物质B在其中一相达到饱和时，则其在所有相中都达到饱和。
二、单选题：
1、A和B能形成理想液体混合物，已知某一温度下，
，当A和B的二原液体中
与其平衡的气相中A的摩尔分数是
（A）1（B）3/4（C）2/3（D）1/2
2、在25℃A和B两种气体在同一溶剂中的亨利系数为
当A和B的压力相同时，液相中A和B的浓度之间的关系是
（A）
（B）
（C）
（D）不确定
3、已知300
时，溶液中B的偏摩尔吉布斯自由能与纯B的摩尔吉布斯自由能只差为
，此时B的活度为
（A）0.8（B）0.7（C）0.6（D）0.4
4、恒温时在A和B的二元液系中，若增加A组分可使
分压上升，则B组分在气相中的分压将
（A）上升（B）不变（C）下降（D）不确定
5．25℃时，A与B两种气体的亨利常数关系为kA>kB，将A与B同时溶解
在某溶剂中达溶解到平衡，若气相中A与B的平衡分压相同，那么溶液中
的A、B的浓度为：
（A） mAmB；
（C）mA=mB； （D）无法确定。
6．下列气体溶于水溶剂中，哪个气体不能用亨利定律：
（A） N2； （B）O2； （C）NO2； （D）CO。
7．在恒温密封容器中有A、B两杯稀盐水溶液，盐的浓度分别为cA和
cB（cA>cB），放置足够长的时间后：
（A） A杯盐的浓度降低，B杯盐的浓度增加；
（B） A杯液体量减少，B杯液体量增加；
（C） A杯盐的浓度增加，B杯盐的浓度降低；
（D） A、B两杯中盐的浓度会同时增大。
8．在298.2K、101325Pa压力下，二瓶体积均为1dm3的萘溶于苯的溶液，
第一瓶中含萘1mol；第二瓶中含萘0.5mol。
若以μ1及μ2分别表示二瓶
萘的化学势，则：
（A） μ1>μ2；（B）μ1<μ2；
（C）μ1=μ2；（D）不能确定。
9．298K、101.325kPa下，将50ml与100ml浓度均为1mol·dm-3萘的苯
溶液混合，混合液的化学势μ为：
（A） μ=μ1+μ2 ；
（B）μ=μ1+2μ2；
（C）μ=μ1=μ2；
（D）μ=?
μ1+?
μ2。
10．已知在318K时纯丙酮的的蒸气压为43.063kPa，今测得氯仿的摩尔分数
为0.30的丙酮－氯仿二元溶液上丙酮的蒸气压为26.77kPa，则此溶液：
（A） 为理想液体混合物； （B）对丙酮为负偏差；
（C） 对丙酮为正偏差； （D）无法确定。
11．对于实际稀溶液中的溶剂与溶质的活度系数，下列说法中正确的是：
（溶质用xB表示组成）：
（A） 当xA→0，γA→0；当xB→0，γB→1；
（B） 当xA→0，γA→1；当xB→0，γB→1；
（C） 当xA→1，γA→1；当xB→0，γB→1；
（D） 当xA→1，γA→1；当xB→1，γB→1。
12．苯（A）与甲苯（B）形成理想混合物，当把5mol苯与5mol甲苯混合形成
溶液，这时与溶液相平衡的蒸汽中，苯（A）的摩尔分数是：
（A） yA=0.5； （B）yA<0.5；
（C）yA>0.5； （D）无法确定。
13．二组分理想溶液的沸点的论述正确的是：
（A） 沸点与溶液组成无关；
（B） 沸点在两纯组分的沸点之间；
（C） 小于任一纯组分的沸点；
（D）大于任一纯组分的沸点。
14．等温等压下，1molC6H6与1molC6H5CH3形成了理想溶液，现要将两种
组分完全分离成纯组分，则最少需要非体积功的数值是：
（A） RTln0.5； （B）2RTln0.5；
（C）-2RTln0.5； （D）-RTln0.5。
15．由A及B二种液体组成理想溶液，A、B的饱和蒸气压分别为p*A、p*B，
x为液相组成，y为气相组成，若p*A>p*B则：
（A） xA>xB； （B）xA>yA；
（C）无法确定； （D）xA16．对于液态非理想混合物中的溶质B的活度系数γB，下列判断正确的是：
（A） 当xB→0，γB→1；
（B）当xB→1，γB→1；
（C） 当xB→0，γB→0；
（D）当xB→1，γB→0。
17．液体A与B混合形成非理想混合物，当A与B分子之间作用力大于
同种分子之间作用力时，该混合物对拉乌尔定律而言：
（A） 产生正偏差；
（B）产生负偏差；
（C）不产生偏差；
（D）无法确定。
18．冬季建筑施工时，为了保证施工质量，常在浇筑混凝土时加入盐类，为达
到上述目的，现有下列几种盐，你认为用哪一种效果比较理想？
（A） NaCl； （B）NH4Cl；
（C）CaCl2； （D）KCl。
19．B物质在α相中浓度大于在β相中的浓度，当两相接触时：
（A） B由α相向β相扩散；
（B）B由β相向α相扩散；
（C） B在两相中处于扩散平衡；
（D）无法确定。
一、判断题答案：
1．错，对溶液整体没有化学势的概念。
2．错，不同相中的偏摩量一般不相同。
3．错，纯组分物质的化学势应等于摩尔吉布斯函数。
4．错，化学势与标准态、浓标的选择无关。
5．错，当溶质不挥发时才一定成立。
6．错，因加人挥发性溶质，沸点不一定升高。
凝固点是否降低要看溶质是否析出。
7．第一个结论错，如水的熔点随压力增大而降低。
后两个结论都正确。
8．错，两种分子之间的作用力和同种分子之间的作用力都较大，不可忽略。
9．错，液相组成与纯溶剂的蒸气压无关。
10．错，当压力一定时，溶解度与亨利系数成反比。
11．错，一般而言，浓度大活度也大，但活度因子不一定大。
12．错，食盐因电离；溶液中粒子数多，渗透压大.
13．错，相变的方向是以化学势的大小而不是以浓度的大小来判断。
达平衡时，两相的浓度一般不相等。
14．对，因平衡时，同一物质在各相中的化学势相等。
二、单选题答案：
1.C； 2.C； 3.B；4.C； 5.A； 6.C； 7.A 8.A；9.C； 10. 11.C； 12.D 13.B； 14.C； 15.D； 16.A；17.B；18.C； 19.D
在－59℃时，过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0460MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0434MPa，问在上述温度时，将1mol过冷液态CO2转化为固态CO2时，G为多少？
设气体服从理想气体行为。
解：
此过程为不可逆相变，故设计过程：
不可逆相变
13
2
G=G1+G2+G3
过程1，3为可逆相变，即G1=G3=0
过程2为等温可逆膨胀
=104J
G=G2=－104J
试证明：
证明：
.............................................（1分）
4mol某理想气体，其
=2.5R，由始态600K，1000kPa依次历经下列过程：
（1）反抗600kPa恒定的环境压力，绝热膨胀至平衡态；
（2）再恒容加热至800kPa；
（3）最后绝热可逆膨胀至500kPa的末态。
试求整个过程的Q，W，ΔU，ΔH，ΔS。
解：
已知条件：
n=4mol，
，过程如下：
（T1=600K，p1=1000kPa）→（
，
，
）→（
，
，
，
）→（
，可逆，
，
）
..................................................................（0.5分）
①.............................（1分）
②............................（1分）
式①和②联立，得：
解出：
...................................................................（0.5分）
所以
...................................................（1分）
............................................................
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