物理化学第六章习题解 PPT
物理化学第6章可逆电池电动势习题及答案
物理化学第6章可逆电池电动势习题及答案第六章可逆电池电动势6.1本章学习要求1．掌控对称电池、对称电极的类型、电极电势标准态、电动势、nernst公式及其应用领域；2．掌控对称电池热力学，对称电池电动势的测定方法及其在化学、生命体系及土壤体系等领域中的应用领域；3．了解pe、ph?电势图和生化标准电极电势。
6.2内容概述6.2.1可逆电池1.对称电池(reversiblecell)的条件：电池在充任、振动时出现的反应必须为可逆反应；电池充任、振动时的能量切换必须对称，即为通过电池的电流无限小，并无热功转变。
2.对称电极的类型（1）金属电极由金属浸在含有该金属离子的溶液中构成，包括汞齐电极。
如zn电极zn(s)│znso4(aq)电极电势(electrodepotential)φzn/zn=φ?ln（2）气体电极由惰性金属（通常用pt或au为导电体）插入某气体及其离子溶液中构成的电极，如氢电极，pt，h2(p)│h(ah)电极电势φ=φ?ln（3）金属难溶盐电极将金属表面覆盖一薄层该金属的难溶盐，浸入含有该难溶盐的负离子的溶液中构成。
如银?氯化银电极，ag(s)，agcl(s)│cl(acl)电极电势φagcl，ag，cl=φ?lnacl（4）氧化还原电极由惰性金属（如pt片）插入某种元素两种不同氧化态的离子溶液中构成电极，如sn、sn电极，pt(s)│sn(a)，sn(a)电极电势φ=φ?ln3.电池表示法电池的书面表示所采用的规则：负极写在左方，进行氧化反应（是阳极），正极写在右方，进行还原反应（是阴极）；组成电池的物质用化学式表示，并注明电极的状态；气体要注明分压和依附的不活泼金属，温度，所用的电解质溶液的活度等，如不写明，则指298k，p，a=1；用单垂线“│”表示接触界面，用双垂线“u”表示盐桥（saltbridge）；在书写电极和电池反应时必须遵守物料平衡和电荷平衡。
6.2.2电极电势1.标准氢电极（standardhydrogenelectrode）用镀铂黑的铂片插入氢离子活度为1的溶液中，用标准压力的干燥氢气不断冲击到铂电极上所构成的电极，规定其电极电势为零。
物理化学下册第六章PPT
理想溶液：气相线（或气相组成y）的计算
由液相组成计算出气相组成
PA yA , P * PA PA x A , P P (P P ) xA
* B * A * B
温度不变
（2）看懂相图 ●面：三个面
温度不变
2个面：单相
f * = 2 +1 =2
1个面： 气液两相平衡
f * = 2 +1 （如何理解） =1
相组成（E点）:
nA ( g ) X1 nA ( g ) nB ( g )
● （连）结线
两个互相平衡的相在相图中所代表的点（即相 点）之间的联线称为“连结线”。 DE线称为（等温） 连结线 对二组分体系： 连结线与组成坐 标（即横坐标） 平行。
g
上图中 aa、bb、cc
线均为连结线。
…
μ 1 μ 2 μ 3
… … μ 5
（C-1） - ( -1)C = C-
f = C + 1 +1
T 在保持旧相不消失、新相不 生成的前提下，可以独立变 化的浓度数目 P
（2）看懂相图（二维图） 面：每个面有几个相、各是什么相
• 从图中可以看出，OC线的斜率是负值，这
说明随着压力的增加，水的冰点将降低；
• 例如三相点压力4.58mmHg下的冰点为0.01
C，而1atm 大气中的冰点为 0C。
这是由于克拉贝龙方程：
dP f Hm dT TVm , 冰水
中，Vm ,水 Vm, 冰 Vm, 冰水 0，
将体系加热到温度T2，体系的状态将沿
XY 线而变化。
•由图可以看出， 当温度升高到 N 点时，冰就 开始熔化，此
物理化学第六章化学平衡
对于反应：CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+ H2(g)
rG m (298K )=(-394+137+229)kJm ol-1 =-28kJm ol-1
了一个化学反应，设为：
d D e E fF g G
根据反应进度的定义，可以得到：
d dD n dE n dF n dG n
deΒιβλιοθήκη fg可一般地些为：
d dnB B
dnB Bd
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6.1 化学平衡的条件和反应的亲和势—热 力学基本方程1
d G S d T V d p B d n B
ΔrG =ΔfG (CO)- ΔfG (MnO) =(2686×102-158.37T/K) J·mol-1
ΔrGm=ΔrG +RTlnQp=ΔrG +RTln[p(CO)/p] =(2686×102-270.9 T/K) J·mol-1
在最低还原温度时, ΔrGm=0, 由此可得 T=992 K 当T>992 K时, ΔrGm< 0, 还原反应可以进行, 还原温度为992 K。
物理化学第六章化学 平衡
第1页，本讲稿共85页
第六章 化学平衡
6.1 化学平衡的条件和反应的亲和势
6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式 6.3 平衡常数与化学方程式的关系 6.4 复相化学平衡 6.5 平衡常数的测定和平衡转化率的计算
6.6 标准生成吉布斯自由能
6.8 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响 6.9 同时平衡
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第6章 相平衡习题及解答.
第五章 相平衡一、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、纯物质在一定温度下两相共存时的自由度数等于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
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＿＿＿＿＿＿＿。
4、设下列化学反应同时共存时并达到平衡（900-1200K ）：()()()g CO s CaO s CaCO 23+=()()()()g O H g CO g H g CO 222+=+()()()g H s CaCO s CaO g CO g O H 232)()(+=++则该系统的自由度数为＿＿＿＿＿＿。
5、含KNO 3和NaCl 的水溶液与纯水达到渗透平衡时，其组分数为＿＿＿＿，相数为＿＿＿， 自由度数为＿＿＿＿。
6、在氢和石墨的系统中，加一催化剂，H 2和石墨反应生成n 种碳氢化合物，此系统的独立 组分数为＿＿＿＿＿＿。
7、完全互溶的双液系中，在x B =0.6处，平衡蒸气压有最高值，那么组成为x B =0.4的溶液在 气液平衡时，x B （g ）、x B （l ）、x B (总)的大小顺序为＿＿＿＿＿＿。
将x B =0.4的溶液进行 精馏时，塔顶将得到＿＿＿＿＿＿。
8、对于渗透平衡系统，相律的形式应写成＿＿＿＿＿＿。
9、NH 4Cl 固体分解达到平衡时，())()(s Cl NH 34g NH g HCl +=，系统的独立组分数为＿＿＿，自由度为＿＿＿。
10、将AlCl 3溶于水中，全部水解，生成Al(OH)3沉淀，此系统自由度数f=＿＿＿＿。
11、已知100o C 时水的饱和蒸气压为101.325KPa,用公式＿＿＿＿＿＿＿＿＿可求出25o C 时 水的饱和蒸气压。
答案1、22、03、24、35、3;2:46、27、x B （g ）>x B (总)>x B （l ） x B =0.6恒沸混合物 8、3+Φ-=k f 9、1;1 10、2 11、⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆=211211lnT T RH p p mr二、单选题1、右图为H 2OA.-(NH 4)2SO 4B.的沸点-组成图。
材料物理化学 第六章 相平衡 习题
第六章 相平衡与相图1、什么是平衡状态？影响平衡的因素有哪些？解：平衡态：不随时间而发生变化的状态称为平衡状态。
影响平衡的因素有：温度、压力、组分浓度等。
2、什么是凝聚系统？什么是介稳平衡？解：凝聚系统：不含气相或气相可以忽略的系统。
介稳平衡：即热力学非平衡态，能量处于较高状态，经常出现于硅酸盐系统中。
3、简述一致熔化合物与不一致熔化合物各自的特点。
解：一致熔化合物是指一种稳定的化合物。
它与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时，所产生的液相与化合物组成相同，故称一致熔融。
不一致熔化合物是指一种不稳定的化合物。
加热这种化合物某一温度便发生分解，分解产物是一种液相和一种晶相，二者组成与化合物组成皆不相同，故称不一致熔融。
4、比较各种三元无变量点（低共熔点、双升点、双降点、过渡点和多晶转变点）的特点，写出它们的相平衡关系。
解：低共熔点：是一种无变量点，系统冷却时几种晶相同时从熔液中析出，或加热时同时融化。
E L A S C →++双升点：处于其相应的副三角形的交叉位的单转熔点。
PL A B S +→+ 双降点：处于其相应的副三角形的共轭位的双转熔点。
RL A B S++→ 5、简述SiO2的多晶转变现象，说明为什么在硅酸盐产品中SiO2经常以介稳状态存在？解：在573℃以下的低温，SiO2的稳定晶型为b －石英，加热至573℃转变为高温型的 a －石英，这种转变较快；冷却时在同一温度下以同样的速度发生逆转变。
如果加热速度过快，则a －石英过热而在1600℃时熔融。
如果加热速度很慢，则在870℃转变为a －鳞石英。
a －鳞石英在加热较快时，过热到1670℃时熔融。
当缓慢冷却时，在870℃仍可逆地转变为a －石英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在163℃转变为介稳态的b －鳞石英，在117℃转变为介稳态的g －鳞石英。
加热时g －鳞石英仍在原转变温度以同样的速度先后转变为b －鳞石英和a －鳞石英。
a －鳞石英缓慢加热，在1470℃时转变为a －方石英，继续加热到1713℃熔融。
物理化学第六章习题答案
习 题1． 在293K 时，把半径为1mm 的水滴分散成半径为1μm 的小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯自由能增加了多少？完成该变化时，环境至少需做功若干？已知293K 时水的表面张力为0.0727N·m －1。
解：半径为1.0×10-3m 水滴的表面积为A ，体积为V 1，半径为R 1；半径为1×10-6m 的水滴的表面积为A 2，体积为V 2，半径为R 2，因为1V =NV 2，所以32313434R N R ππ⋅=，式中N 为小水滴的个数。
936332110100.1100.1=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=--R R N 1000100.1100.110442369212212=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⋅=--R R N A A ππ ΔG A =γΔA=()21224R NR -πγ={0.0727×4×3.14×[109×（1.0×10-6）2-（1.0×10-3）2]}J =9.13×10-4J W f = -ΔG A =-9.13×10-4J2．293K 时，根据下列表面张力的数据：试计算下列情况的铺展系数及判断能否铺展：（1）苯在水面上（未互溶前）；（2）水在汞面上；（3）苯在汞面上。
解：（1）γ（水-气）-[γ（苯-气）+γ（苯-水）] =[（72.7-28.9-35）×10-3] N·m -1=8.8×10-3 N·m -1＞0所以在苯与水未互溶前，苯可在水面上铺展。
当苯部分溶于水中后，水的表面张力下降，则当苯与水互溶到一定程度后，苯在水面上的铺展将会停止。
（2）γ（汞-气）-[γ（水-气）+γ（汞-水）] =[（486-72.7-375）×10-3]N·m -1 =38.3×10-3N·m -1＞0水在汞面上能铺展。
物理化学习题解答(六)
物理化学习题解答(六) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN物理化学习题解答(六)习题 p389~3931、反应CO(g)+H 2O(g)==H 2(g)+CO 2(g)的标准平衡常数与温度的关系为lg K p ө=2150K/T -2.216，当CO ， H 2O ，H 2，CO 2的起初组成的质量分数分别为0.30，0.30，0.20和0.20时，总压为101.3kPa 时，问在什么温度以下(或以上)反应才能向生成物的方向进行？解：x CO =0.30/28 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.081214x H 2O =0.30/18 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.12633x H 2=0.20/2 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.758x CO 2=0.20/44/(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.034454Q p = △G =-RTln K p ө+RT ln Q p =-RTln 10(2150/T -2.216)+RT ln Q p=-8.314×2.30258×2150+8.314×2.30258×2.216T+8.314T ×ln2.54549 = -41158.8+50.19T<0，T <820K2、PCl 5(g)的分解反应为PCl 5(g)==PCl 3(g)+Cl 2(g)，在523K 和100kPa 下达成平衡，测得平衡混合物的密度ρ=2.695kg·m -3，试计算：(1) PCl 5(g)的解离度；(2) 该反应的K p ө和△r G өm 。
解：(1) PCl 5(g) ==PCl 3(g) + Cl 2(g)起始时mol ： x 0 0平衡时mol ： x (1- α) αx αxn 总= x (1+α)，m 总= x (1- α)×208.2388+αx ×137.3328+αx ×70.90654549.212633.0081214.0034454.0758.0222222=⨯⨯==OH CO H CO O H CO H CO x x x x p p p pp 总V 总=n 总RT ，p 总=m 总RT /(V 总M 均)=ρRT/M 均M 均=ρRT/p 总= (2.695×103×8.314×523) /(100×103)=117.1846 g·mol -1M 均= m 总/ n 总=[ x (1- α)×208.2388+αx ×137.3328+αx ×70.906]/ [x (1+α)]=[(1- α)×208.2388+α×137.3328+α×70.906]/ (1+α)= 117.1846(1-α)×208.2388+α×137.3328+α×70.906=117.1846 (1+α)(208.2388+117.1846-137.3328-70.906)α=208.2388-117.1846117.1846α=91.0542，α=0.777(2) x PCl 5= x (1- α)/ x(1+α)= (1- α)/ (1+α)=(1-0.777)/(1+0.777)= 0.125483x PCl 3= x Cl 2=αx / x (1+α)= α/(1+α)=0.777/(1+0.777)= 0.437259K p ө= =△r G өm =-RT ln K p ө=-8.314×523ln1.5237=-1831.4 J·mol -13、373K 时，2NaHCO 3(s)==Na 2CO 3(s)+CO 2(g)+H 2O(g)反应的K p ө=0.231。
物理化学第六章课后答案完整版
第六章相平衡6.1(1)(2)(3)(4)(5)解：指出下列平衡系统中的组分数G相数P及自由度尸。
島(S)与其蒸气成平衡；CaC03 (s)与其分解产物CaO (s)和C02 (g)成平衡；NHJIS (s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH$ (g)和H2S (g)成平衡；取任意量的NH, (g)和泾(g)与NH<HS (s)成平衡。
L作为溶质在两不互溶液体氏0和CCh中达到分配平衡(凝聚系统)。
(1) C=1,P = 2,F = C - P+2=l-2 + 2= 1・(2) C = 3- l = 2,P = 3,F = C- P + 2 = 2 ・3 + 2= 1・(3) C = 3- l- l = l,P=2,F = C- P + 2= l- 2 + 2=l.(4) C = 3- l = 2,P = 2,F = C- P + 2 = 2- 2 + 2 = 2.(5) C = 3,P = 2,F = C- P+ l= 3- 2+ l = 2・6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90°C时的饱和蒸气压分别为卩；二54-22kPa和讥二l36.12kPa。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为So二的甲苯 -苯混合物5 mol,在90 °C下成气-液两相平衡，若气相组成为沟二°4%6求：(1)平衡时液相组成忑及系统的压力a(2)平衡时气、液两相的物质的量从8丄皿）解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此"兀2；+恶卩;卫;十&; ■ pix0.4556X54.22珑■◎訂加為136J2- (136.12- 54.22>0.4556P = “; + 裨;=0.75X54.22+ 0.25X136.12= 74.70 kPa(2)系统代表点花。
二°6根据杠杆原理(y B.g一U H = (m一m )叫n l +— = 0.5（0.4556 —0.3”. = （0.3-0.25 Xii K = 1.216/?/<?/ n t =3.784加o/6.3 单组分系统的相图示意如右图。
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6.9 题
6.9 恒压下二组分液态部分互溶系统气－液平衡的温 度－组分图如附图，指出四个2 A-B二组分液态部分互 溶系统的液－固平衡相图如 附图，试指出各个相区的相 平衡关系，各条线所代表的 意义，以及三相线所代表的 相平衡关系。
6.12 题
解：
6.12 题
a1E1 A的凝固点下降曲线 b1E2 B的凝固点下降曲线 c1E1 B的凝固点下降曲线 c1CE2 B的凝固点下降曲线 a2E1b3 A(s)、 B(s)和组成为E1点的液相三相平衡
A( s)B (s ) l
c1E2b2 A(s)、 B(s)和组成为E1点的液相三相平衡
l1 B( s ) l2
6.6 101.325kPa下水（A）－醋酸（B）系统的气－ 液平衡数据如下。
t /℃
xB
yB
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
6.6 题
（1）画出气－液平衡的温度－组成图； （2）从图上找出组成为xB 0.800 的液相的泡点； （3）从图上找出组成为 yB 0.800 的气相的露点； （4）105.0℃时气－液平衡两相的组成是多少？ （5）9kg水与30kg醋酸组成的系统在105.0℃达到平衡 时，气、液两相的质量各为多少？
（1）平衡时液相组成 x B 及系统的压力p； （2）平衡时气、液两相的物质的量n(g)，n(l)。
6.2 题
解：(1)
yB
pB p
pB *xB pA * xApB *xB
yA
pA p
pA * xA pA * xApB *xB
y yA Bp pA * B *x xB A 1 yB yBpA *(p1B * xB xB)
6.1 题
解：
6.2 题
6.2 已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在90℃时的饱和 蒸气压分别为 pA * 54.22kPa和 pB * 136.12kPa。两者 可形成理想液态混合物。今有系统组成为xB,0 0.3的甲 苯－苯混合物5mol，在90℃下成气－液两相平衡，若 气相组成 yB 0.4556求：
解： (1)
6.17 题
6.17 题
(2) 三相线 abc线
l(s)(s)
0.7045
6.6 题
根据杠杆规则 mg wB(l)wB m wB(l)wB(g)
气相的质量为
mg
wB(l)wB m0.79910.769239 wB(l)wB(g) 0.79910.7045
12.32kg 液相的质量为
m l 3 9 1 2 .3 2 2 6 .6 8 k g
6.7 题
6.7 已知水－苯酚系统中30℃液－液平衡时共轭溶 液的组成w苯酚为：L1 （苯酚溶于水），8.75％；L2 （水溶于苯酚），69.9％。 （1）在30℃，100g苯酚和200g水形成的系统达液－ 液平衡时，两液相的质量各为多少？ （2）在上述系统中若再加入100g苯酚，又达到相平 衡时，两液相的质量各变到多少？
6.7 题
(2) 根据杠杆规则
mL2 m
苯 酚 （ 苯酚 L2） 苯 酚 （ 苯酚 （ L1） L1）
mL2 苯 酚 （ 苯酚 L2）苯 酚 （ 苯酚 （ L1） L1）m
0.50000.0875400269.8g 0.69900.0875
m L 1 4 0 0 2 6 9 .8 1 3 0 .2 g
(5)
系统的总组成为
wB
30 0.7692 309
6.6 题
液相的组成为
wB(l)xAM xA BM xBBMB0.416108..504145600.5 .0454260.052
0.7991
气相的组成为
wB(g)yAM yA B M yBBMB0.583108..401175 600.4 .0157260.052
6.16 题
6.16 某A-B二组分凝聚系统相图如图所示。 (1) 指出各相区稳定存在的相；
(2) 指出图中的三相线。在三相线 上哪几个相成平衡？三者之间的 相平衡关系如何？ (3) 绘出图中状态点为a，b，c三 个样品的冷却曲线，并注明各阶 段时的相变化。
解： (1)
6.16 题
6.16 题
6.7 题
解：(1) 根据杠杆规则
mL2 m
苯 酚 （ 苯酚 L2） 苯 酚 （ 苯酚 （ L1） L1）
mL2 苯 酚 （ 苯酚 L2）苯 酚 （ 苯酚 （ L1） L1）m
0.33330.0875300120.6g 0.69900.0875
m L 1 3 0 0 1 2 0 .6 1 7 9 .4 g
xB 0.25 p74.70kPa
6.2 题
(2) n(g) xB,0 xB
n
yB xB
n(g)xB,0xBn( 0.30.25 5)mol yBxB 0.45560.25
1.22mol
n(l)yBxB,0n(0.45560.305)mol yBxB 0.45560.25
3.78mol
6.6 题
(2) 三相线 mon线
l(s)(s)
fed线
(s)l(s)
(3) 冷却曲线 a点组成的熔体
6.16 题
(3) 冷却曲线 b点组成的熔体
6.16 题
(3) 冷却曲线 c点组成的熔体
6.16 题
6.17 题
6.17 某A-B二组之凝聚系统相图如图所示。指出各相 区的稳定相，三相线上的相平衡关系。
物理化学习题
解答
6.1 题
6.1 指出下列平衡系统的组分数C，相数P及自由度 数F。 （1）I2(s)与其蒸气成平衡； （2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡； （3）NH4HS(s)放入一抽空容器中，并与其分解产物 NH3(g)和H2S(g)成平衡； （4）取任意量的NH3(g)和H2S(g) 与NH4HS(s)成平衡； （5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分 配平衡(凝聚系统)。
6.6 题
解：(1) 120
116
112
108
104
100
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
6.6 题
(2) 由上图可得，xB 0.800 时溶液的泡点为110.2℃
(3) 由上图可得，yB 0.800 时气体的露点为112.8℃
(4) 105.0℃时气－液平衡两相的组成分别为 液相的组成为xB 0.544 气相的组成为yB 0.417