物理化学第4章习题课ppt
物理化学电子教案—第四章
响，用（2）式表示，（2）式中 是标准态化学势。
•由于液体体积受压力影响较小，通常忽略积分项，得：
•这就是液体混合物中任一组分化学势的表示式，也 可以作为液体混合物的热力学定义：即任一组分的化
学势可以用该式表示的溶液称为液体混合物。
PPT文档演模板
2020/11/22
物理化学电子教案—第四章
PPT文档演模板
2020/11/22
物理化学电子教案—第四章
单组分体系的摩尔热力学函数值
•摩尔焓（molar enthalpy） •摩尔熵（molar entropy） •摩尔Helmholz自由能（molar Helmholz free energy）
•摩尔Gibbs 自由能（molar Gibbs free energy）
PPT文档演模板
2020/11/22
物理化学电子教案—第四章
4.2 溶液组成的表示法
•2.质量摩尔浓度mB（molality）
• 溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为
溶质B的质量摩尔浓度，单位是
。这个
表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶
液，不受温度影响，电化学中用的很多。
PPT文档演模板
2020/11/22
• 例如：体系只有两个组分，其物质的量和偏摩尔 体积分别为 和 ，则体系的总体积为：
PPT文档演模板
2020/11/22
物理化学电子教案—第四章
偏摩尔量的集合公式
•写成一般式有：
PPT文档演模板
2020/11/22
物理化学电子教案—第四章
Gibbs-Duhem公式
• 如果在溶液中不按比例地添加各组分，则溶液浓 度会发生改变，这时各组分的物质的量和偏摩尔量均 会改变。
物理化学习题课
Vdp
∂V ∆S = − ∫ ( ) p dp p1 ∂ T
p2
∆ A = − ∫ pd V ,
V1
V2
∆ G = ∫ Vd p
p1
△G =V(p2－ p1) T2,p2,V2
（2）理想气体
T1,p1,V1
∆U=CV(T2－T1); ∆H=Cp(T2－T1);
T2 V2 ∆ S = CV ln + nR ln T1 V1
习题课A 习题课A
一. 基本要求： 基本要求：
（1）明确热力学第一、二、三定律的意义，掌握各变化过程 明确热力学第一、 三定律的意义， 的能量转化规律和热功转化的不可逆性，自发变化的共同特征， 的能量转化规律和热功转化的不可逆性，自发变化的共同特征， 克劳修斯不等式及其应用。 克劳修斯不等式及其应用。 （2）掌握U、H、S、A、G的定义及相互关系，物理意义。 掌握U 的定义及相互关系，物理意义。 （3）熟练掌握各变化过程△U、 △H、Q、W 、△S、 的计算及其应用。 △A、△G的计算及其应用。 （4）掌握热力学基本公式及其衍生公式。掌握热力学公式的推导 掌握热力学基本公式及其衍生公式。 过程及方法。 过程及方法。 （5）熟练掌握熵判据、吉布斯自由能判据、亥姆霍兹自由能 熟练掌握熵判据、吉布斯自由能判据、 判据及应用。 判据及应用。
∂U ∂A )S = ( )T − p=( ∂V ∂V
−S =( ∂A ∂G )V = ( )p ∂T ∂T
∂U ∂H )V = ( )p 对应函数关系式 T = ( ∂S ∂S ∂H ∂G V =( )S = ( )T ∂p ∂p
Maxwell关系 Maxwell关系
∂T ∂p ( ) S = − ( )V , ∂V ∂S ∂S ∂p ( )T = − ( )V , ∂V ∂T
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第四次习题课(第九章化学动力学基础)
与阿伦尼乌斯方程
ln k C（常数）
进行对比有：
Ea RT
Ea 2.303 3163 8.314 ＝60.6kJ· mol-1
2
2. 某化合物的分解反应是一级反应，设反应的活化能 Ea=14.43×104J· mol-1，已知557K时该反应的速率常数 k=3.3×10-2 s-1，现要控制反应在10min内转化率达到90%，则 应控制该反应的温度为多少？ 答：一级反应的动力学方程为
11
4. 某气相反应 2A→P 的速率常数为1.0267×10-7Pa-1· s-1， 半衰期为97.4秒，（1）求初始压力；（2）反应至200秒时，反 应物的分压；（3）200秒时的速率。
解：(1)由速率常数单位知其为二级反应 t1/2=1/k· p0 p0=1/(kt1/2)=1/(97.4×1.0267×10-7)=1.0×105Pa （2）根据二级反应的动力学方程 kt=（1/p）－（1/p0） 即1.0267×10-7×200=（1/p）-（1/1.0×105） p=3.275×104Pa （3）r=kp2=1.0267×10-7×(3.275×104)2=10.89Pa· s-1
物理化学 第四次习题课 （化学动力学基础）
一、简答题 二、计算题 三、综合题
2011-05-18
1
一、简答题
1、硝酸异丙烷在水溶液中被碱中和，其反应 速率常数可表示为lgk=11.899-3163/T，该反应的 表观活化能为多少？ 答：上式可写成：
2.303 3163 ln k 2.303 11.899 T
7
7.化学反应级数和反应分子数有何区别?
答：对于基元反应：反应级数和反应分子数是相 同的；反应级数可以是0，1，2，3，分数，负数等， 而反应分子数只能是1，2，3等整数；反应级数是对 宏观化学反应，而反应分子数是对微观上的基元反应。
物理化学核心教程(第二版)沈文霞编科学出版社_课后习题详解第四章
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载物理化学核心教程(第二版)沈文霞编科学出版社_课后习题详解第四章地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容第四章多组分系统热力学三．思考题参考答案1．偏摩尔量与摩尔量有什么异同？答：对于单组分系统，只有摩尔量，而没有偏摩尔量。
或者说，在单组分系统中，偏摩尔量就等于摩尔量。
只有对多组分系统，物质的量也成为系统的变量，当某物质的量发生改变时，也会引起系统的容量性质的改变，这时才引入了偏摩尔量的概念。
系统总的容量性质要用偏摩尔量的加和公式计算，而不能用纯的物质的摩尔量乘以物质的量来计算。
2．什么是化学势？与偏摩尔量有什么区别？答：化学势的广义定义是：保持某热力学函数的两个特征变量和除B以外的其他组分不变时，该热力学函数对B物质的量求偏微分。
通常所说的化学势是指它的狭意定义，即偏摩尔Gibbs自由能，即在等温、等压下，保持除B以外的其它物质组成不变时，Gibbs自由能随B物质的量的改变的变化率称为化学势。
用公式表示为：偏摩尔量是指，在等温、等压条件下，保持除B以外的其余组分不变，系统的广度性质X随组分B的物质的量的变化率，称为物质B的某种广度性质X 的偏摩尔量，用表示。
也可以看作在一个等温、等压、保持组成不变的多组分系统中，当时，物质B所具有的广度性质，偏摩尔量的定义式为化学势与偏摩尔量的定义不同，偏微分的下标也不同。
但有一个例外，即Gibbs自由能的偏摩尔量和化学势是一回事，狭意的化学势就是偏摩尔Gibbs 自由能。
3．Roult 定律和Henry定律的表示式和适用条件分别是什么？答：Roult 定律的表示式为：。
式中为纯溶剂的蒸气压，为溶液中溶剂的蒸气压，为溶剂的摩尔分数。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-第四章至第五章【圣才出
（2）多相多组分系统
3 / 129
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
多相、多组分系统由若干个单相多组分系统组成，用希腊字母表示相。对于系统中任意
相α有
dG S dT V dp B dnB
B
由于系统处于热平衡及力平衡，系统中各相的温度 T 和压力 p 相同。此外，有
dG dG dG
S S
V V
故
dG SdT Vdp
B dnB
B
上式的适用条件为非体积功为零，封闭的多组分多相系统发生 pVT 变化、相变化和化
学变化的过程，同样适用于开放系统。
2．化学势判据及其应用
（1）
B dnB 0 可以作为一个系统是否达到平衡的判据（化学势
说明：
（1）只有广度量才有偏摩尔量，强度量不存在偏摩尔量；
（2）只有恒温、恒压下系统的广度量随某一组分的物质的量的变化率才能称为偏摩尔
1 / 129
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
量，其他任何条件下（如恒温、恒容等）下的变化率不是偏摩尔量； （3）当温度、压力、组分发生变化时，B 组分的偏摩尔量也将发生变化。
圣才电子书
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
第 4 章 多组分系统热力学
4.1 复习笔记
一、偏摩尔量 1．问题提出 一般说来，真实液态混合物在混合前后体积发生变化，即 V≠nBVm，B*＋nCVm，C*（真实混合液） 真实多组分系统的体积与系统中各组分物质的量及该纯组分的摩尔体积的乘积不再具 有线性关系。系统的其他广度量存在同样的结论。
5 / 129
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
物理化学第四章PPT
B K (C RT / P )
二、平衡常数的各种表示法 （2）用摩尔分数表示的平衡常数 K y
PB PyB K
( PyB / P )
B
B
B B (P / P ) yB
B
令 K y yB
B
B
K
B K y (P / P )
' g ' h (P / P ) ( P / P ) G H JP ' ( PA / P )a ( PB' / P )b
r Gm RT ln J P RT ln K
范特霍夫等温方程
一、 理想气体反应的标准平衡常数
r Gm
JP RT ln K
K Jp
$ p
r Gm 0 r Gm 0
CaCO3 (s) CaO(s) CO2 ( g )
三、有纯态凝聚相参加的理想气体反应的 K
r Gm B B 0
B
r Gm CO2 CaO CaCO3 0
B B RT ln( PB / P )
RT ln( P / P )
反应向右自发进行 反应向左自发进行 反应达平衡
K$ p Jp
K Jp
$ p
r Gm 0
一、 理想气体反应的标准平衡常数
例题 有理想气体反应 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),在2000K 时，已知 K=1.55×107。
（1）计算H2和O2分压各为1.00 ×104 Pa，水蒸气分压为1.00 ×105 Pa的混合气中，计算上述反应的△rGm，并判断反应自发 进行的方向； （2）当H2和O2的分压仍然分别为1.00 ×104 Pa时，欲使反应不 能正向自发进行，水蒸气的分压最少需要多大？
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第4章 多组分系统热力学习题及答案
第三章多组分系统热力学一、填空题1、只有系统的＿＿＿＿性质才具有偏摩尔量。
而偏摩尔量自身是系统的＿＿＿＿性质。
偏摩尔量的值与系统中各组分的浓度＿＿＿＿。
混合适物系统中各组分的同一偏摩尔量间具有两个重要的性质，分别是＿＿＿＿与＿＿＿＿。
2、如同温度是热传导的推动力一样，化学势是＿＿＿＿传递的推动力。
在恒温恒压下多相平衡的条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
以焓表示的组分i的化学势可写成µi=＿＿＿＿。
3、混合理想气体中任一组分B的化学势＿＿＿＿＿＿＿＿；理想溶液中任一组分B的化学势＿＿＿＿＿＿＿＿；稀溶液中溶剂A的化学势＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、由纯组分在恒温恒压下组成理想混合物时，△mix S=＿＿0；△mix G＿＿0；△mix H＿＿0；△ix V＿＿0。
5、理想溶液混合时，∆mix V ，∆mix S ，∆mix G ，∆mix H 。
6、比较水的化学势的大小（此处p=101.325kPa）：（填>、< 或=）①μ(l,100℃,p)____μ(g,100℃,p)②μ(l,100℃,p)____μ(l,100℃,2p)③μ(g,100℃,p)____μ(g,100℃,2p)④μ(l,100℃,2p)____μ(g,100℃,2p)⑤μ(l,101℃,p)____μ(g,101℃,p)7、非理想溶液溶质的化学势表示式____，其标准态为____。
8、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)______。
9、理想溶液中任意组分B的化学势：μB=_______________。
10、298K、101.325kPa，有两瓶萘的苯溶液，第一瓶为2升，溶有0.5mol萘，第二瓶为1升，溶有0.25mol 萘，若以μ1和μ2表示两瓶中萘的化学势，则它们的关系为__________。
物理化学中国石油大学课后习题答案第4
氧的质量摩尔浓度
同理可得，氮的质量摩尔浓度 氩的质量摩尔浓度 由亨利定律： pB = k B mB
mAr = 1.50 × 10−3 mol ⋅ kg −1
! p = kO2 ⋅ mO2 ′ 2 = 0.21mO2 = 0.292 × 10−3 mol ⋅ kg -1 ⇒ mO ! ′2 0.21× p = kO2 ⋅ mO
1
气相组成 对C6 H 5 Cl
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 炣
物理化学习题解答
5. 液体A与液体B形成理想溶液。在343.15 K 时，l mol A和 2 mol B所成溶液的蒸气压 为50.663 kPa，若在溶液中再加入3 mol A，则溶液的蒸气压增加到70.928 kPa，试求： （1）pA* 和 pB*； （2）对第一种溶液，气相中 A、B 的摩尔分数各为若干？ 解：（1） p = p A x A + pB xB
* *
1 * 2 * p A + pB = 50.663kPa, 3 3
4 * 2 * p A + pB = 70.928kPa 6 6 p* B = 30.40kPa
由以上两式可解出 p* A = 91.19kPa, （2）气相组成 y A = p A p* x = A A = 0.6 p p
y B = 1 − y A = 0.4 6. 苯和甲苯在293.15 K 时蒸气压分别为 9.958 和 2.973 kPa， 今以等质量的苯和甲苯在 293.15 K 时相混合，试求（1）苯和甲苯的分压力；（2）液面上蒸气的总压力（设溶液 为理想溶液）。 解：（1）以 A 代表苯，B代表甲苯。 MA＝78.1，MB＝92.1 x苯 = W / M苯 = 0.541 W / M 苯 + W / M 甲苯
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
溶液部分计算题举例 １. 10 分 (1761)液体A 和B 可形成理想液态混合物。
把组成为y A =0.400的二元蒸气混合物放入一带有活塞的气缸中进行恒温压缩。
已知该温度时p *A和p B*分别为40 530 Pa和121 590 Pa 。
（1）计算刚开始出现液相时的蒸气总压； （2）求A 和B 的液态混合物在上述温度和101 325 Pa 下沸腾时液相的组成。
[答] （1）B B py p =60.0/590121//B B B B B B x y x p y p p ===*（1）B B A B A )53040590121(53040)(x x p p p p -+=-+=*** （2）联立（1），（2）式解得：Pa 8.58367;3336.0B ==p x （6分）（2）B )53040590121(53040325101x -+= 750.0B =x250.0A =x (4分)２. 10 分 (1784)将一瓶含有萘的苯溶液 A （萘的物质的量分数为0.01）与另一瓶已混入相当多数量的水的苯溶液 B 接通（假设水与苯完全不互溶），用一定量的N2气缓缓地先通入A瓶后再经B瓶逸出到大气中（所通N2气与液体都充分接触），试验后发现A瓶液体减重0.500 g，B 瓶液体减重0.0428 g，最后逸出到大气(p =p ) 中的气体混合物内，苯的物质的量分数为0.055，试求出在实验室温度下苯与水的饱和蒸气压各为多少Pa ？（萘当作不挥发溶质，在通N2气过程中 A 瓶中萘的浓度基本不变，B瓶内苯与水一直同时存在，计算中还可作合理的近似假设）。
[答]p*苯= p y苯= 100 000 Pa×0.055 = 5573 Pa (１分) p苯= p*苯x苯= 5573 Pa (1-0.01) = 5517 Pa (１分) p*苯/p苯= m/0.500 g m= 0.5051 g (2分)第二瓶失苯质量为0.5051 g - 0.500 g = 0.0051 g (2分)第二瓶失水质量为0.0428 g - 0.0051 g = 0.0377 g (2分)p*水/ p*苯= n水/n苯p*水/5573 Pa = (0.0377 g/18 g·mol-1)/(0.5051g/78 g·mol-1)p*水= 1803 Pa (2分)３. 10 分(2108)Na 在汞齐中的活度a2符合ln a2= ln x2+ 35.7x2，x2为汞齐中Na 的摩尔分数，求x2= 0.04 时，汞齐中Hg 之活度a1（汞齐中只有Na 及Hg）。
(2108)[答] 已知ln a2= ln x2+ 35.7x2dln a2= dln x2+ 35.7d x2= -(d x1/x2) - 35.7d x1(2分) 因为x1dln a1+ x2dln a2= 0(2分) 所以dln a1= -(x2/x1)×dln a2= -(x2/x1)[-(d x1/x2) - 35.7d x1](2分)111111111111dln (d /)35.7[(1)/]d a x x a x x x x x =+-⎰⎰⎰ln a 1= ln x 1+ 35.7ln x 1- 35.7(x 1-1) = 36.7ln x 1- 35.7(x 1-1) (2分) 将 x 1= 1 - x 2= 1 - 0.04 = 0.96 代入上式 a 1= 0.932 (2分)４. 10 分 (2177)在1000 K ，101 325 Pa 下，金属物质A 的物质的量n A =5000 mol ，金属物质B 的物质的量为n B = 40 mol ，混合形成溶液。
已知溶液的吉布斯自由能与温度及物质的量的关系为：G /J = (n A G m*,A /J)+(n B G m*,B /J)-0.0577(n A /mol)27.95(n B /mol)3-2.385(T /K)若将此溶液与炉渣混合，设炉渣可视为理想液体混合物，其中含 B 的摩尔分数为 0.001，求：(1) 金属液中物质 B 的活度和活度系数； (2) 这种炉渣能否将合金中的 B 除去一部分。
(2177)[答] (1) μB = (∂G /∂n B )A,,T p n = *B μ- 23.852B n(μB -*B μ)/J·mol -1 = -23.85(2B n ·mol -2)）＝ＲＴln a Bln a B = -4.59 (4分) a B = 0.010 15 (2分) γB = a B /x B = 0.010 15/(40/5040) = 1.28 (2) 视炉渣为理想液体混合物：Bγ'= 1 B a '= x B = 0.001 a B > Ba ' 则 μB > Bμ'B 在合金中的化学势大于炉渣中的化学势，B有从合金进入炉渣的趋势。
所以炉渣可以将合金中的 B 除去一部分。
(4分)５. 10 分 (2178)在 660.7 K 时，金属 K 和 Hg 的蒸气压分别是433.2 kPa 和170.6 kPa ，在 K 和 Hg 的物质的量相同的溶液上方，K 和Hg 的蒸气压分别为142.6 kPa 和 1.733 kPa ，计算：(1) K 和 Hg 在溶液中的活度和活度系数； (2) 若K 和Hg 分别为0.5 mol ，计算它们的Δmix G m , Δmix S m 和Δmix H m 。
2178[答] (a) a k= p k/p*(K)= 0.329 (1分)γ= a k/x k= 0.658 (1分)ka(Hg) = p(Hg)/p*(Hg) = 0.010 16(1分)γ(Hg) = a(Hg)/x(Hg) = 0.0203(1分)(b) ∆mix G m= RT[n k ln a k+n(Hg)ln a(Hg)]= -15.66 kJ·mol-1(2分) ∆mix S m= -R[n k ln x k+n(Hg)ln x(Hg)]= 5.763 J·mol-1Ｋ－１(2分)∆mix H m= -11.85 kJ·mol-1(2分) 6. 1936试计算300 K时,从大量的等物质的量的C2H4Br2和C3H6Br2的理想混合物中分离出1 mol纯C2H4Br2过程的ΔG1,若混合物中各含 2 mol C2H4Br2和C3H6Br2,从中分离出1 mol纯C2H4Br2时ΔG2又为多少?1936[答] (1) ΔG 1= μA * -μA =-RT ln x A = -8.314×300 ln 0.5= 1729 J (2分) (2) 设计如下过程求算：Δmax G (1)= RT ∑=ni n 1B ln x B= 8.314×300×[2ln0.5+2ln0.5] = -6916 J (2分) Δmax G (2)=RT [1ln(1/3)+ 2ln(2/3)]= -4763 J(2分)ΔG 2= Δmax G (2)- Δmax G (1)=2152 J (1分) 7. 2012在262.5 K 时，饱和KCl 溶液（100 g 水中含0.030mol KCl ）与纯冰平衡共存。
已知水的凝固热为60103J mol -⋅，若以纯水为标准态，试计算饱和溶液中水的活度及活度系数。
已知M (KCl)=74.63g mol -⋅。
2012[答] ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=6.26212.2731314.8601011ln *f fm fus A T T R H a θ8987.0O H A 2==a a (6分）9439.0KClO H O H O H 222=+=n n n x (2分)9521.0OH O H O H 222==x a γ (1分)8. 10 分 (2236)298 K 时苯和CCl 4形成正规溶液，该正规溶液的混合自由能为：m i x 112Δ(l n l n )G R T n x n x =+ 1212()n n x x ω++。
实验测得ω=324 1J m o l -⋅，ω随温度的变化率为-0.368 11J K mol --⋅⋅，若苯（组分1）和CCl 4（组分2）以等物质的量浓度混合。
计算混合焓mix m ΔH 和超额熵E mS 。
(2236)[答] 对真实溶液：)(remixre mixTG S ∂∂∆-=∆ )()()ln ln (21212211T x x n n x n x n R ∂∂ω+-+-=对理想溶液：)(idmixid mixTG S ∂∂∆-=∆ )]ln ln ([2211x n x n RT T+-=∂∂)ln ln (2211x n x n R +-=（1）摩尔超额熵为 id m mix re m mix E mSS S∆-∆=112121K J 092.0mol )()(--⋅=+-=Tx x n n ∂∂ω（6分）（2）摩尔混合焓m mix m mix m mix S T G H ∆-∆=∆=112121mol J 4.108mol )]([)(--⋅=∂∂ω-ω+TT x x n n （4分）9. 15 分 (2272)有一密闭抽空的抽空容器，如图所示。
纯水与溶液间用半透膜隔开，298.15 K 时纯水蒸气压为3.169 kPa 。
溶液中溶质B 的物质的量分数为0.001。
试问：（1）298.15 K 体系达渗透平衡时，液面上升高度∆h 为多少？（2）298.15 K 时，此液面上方蒸气压为多少？（3）纯水蒸气压大于溶液蒸气压。
根据力学平衡原理，水气将从左方流向右上方，且凝聚于溶液中，渗透平衡受到破坏，因而在密闭容器下不能形成渗透平衡，此结论对吗？何故？15 分 (2272)[答](1）)1ln()O H (ln B 2m O H m O,H 22x V RT x V RT--≈-=π Pa 1028376.15⨯= （5分）()m 0437.14/==∆g h ρπ(2分)（2） 222H O H O H O () 3.16383kPa p p x *==右 (3分)（3）在不考虑重力场作用时的力学平衡原理为：同一容器内压力处处相等。
在液面上升高度为14.0437 m 时,就不能忽略重力场作用了。
此时，在高度h 2处左面水面上方的压力应为：kPa 83163.3)/exp()(O H O H 22=-=*RT Mgh p p 左（5分）说明了在高度h 2处，左右气压完全相等。