多组分系统热力学化学平多相平衡习题课共25页文档
04 多组分系统热力学 习题课(含答案)
多组分系统热力学习题课1、“偏摩尔量与化学势是一个公式的两种不同说法。
”这种理解对吗？ 解答：不正确。
偏摩尔量的定义是：Z B = B)(C ,,B C ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂np T n Z 。
式中，Z 代表系统的任一容量性质。
它表示在等温、等压及除了组分B 意外的其余组分的物质的量均保持不变的情况下，1 mol 组分B 对系统容量性质Z 的贡献。
只有组分B 的偏摩尔Gibbs 自由能才能称为化学势，其他偏摩尔量不是化学势。
化学势是偏摩尔量，偏摩尔量不一定是化学势。
2、关于化学场与化学势。
−−−−→−pT,恒 移去隔板，自发混合至均匀−−−−−←⨯自发−−−−→−pT,恒 石块消失，自发反应 −−−−−←⨯自发这种自发变化单向性的实例不胜枚举。
在排除了其他外场之后，体系内部仍存在一个保守场，这个场使得自然界的变化都有单向性，这个场即称为“化学场”，它所造成的方向总是使得体系在一定条件下倾向能量最低的状态。
化学势的定义： μB = B)(C ,,B C ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂nV S n U = B)(C ,,B C ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂np S n H= B)(C ,,B C ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂nV T n A = B)(C ,,B C ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂np T n G化学势是强度性质。
化学势所解决的问题： 在多组分体系中，每一组分的行为与各组分单独存在时不一样。
这种差别所产生的的原因是由于不同种类的分子间的相互作用与同类分子间的相互作用不同。
由此可见，这种差别不仅随组成体系的物质种类不同而异，而且还是浓度的函数。
组分A + 组分B ，形成混合物：A-A ，B-B ，A-B热力学不研究微观粒子的行为及其相互作用。
为了描述多组分体系中的每一种物质的实际行为，引进了化学势的概念。
化学势是一种宏观量，它将各组分间的所有影响因素都包括在其中了。
化学势是以实际应用为背景引入的一个概念，有很强的实践性。
化学势的物理意义：μB = B)(C ,,B C ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂np T n G = 偏摩尔Gibbs 自由能G B它表示在T 、p 和其他组分的含量不变的条件下，增加1 mol 组分B 对于体系总Gibbs自由能的贡献。
多组分系统热力学、化学平、多相平衡习题课
（D）
12.在298K时，气相反应H2 + I2 === 2HI 的△rGm = -16778J· mol-1 ，则反应的标准平衡常数k为 A. 2.0×1012 C. 873 B. 5.91×106 D. 18.9 （C）
13.在一定温度下，一定量的PCl5(g)在某种条件下的解离度为 α ，欲使α 增加则需采用 （ C ）
4. 某一反应在一定条件下最大转化率为30%，在同样条件 下，加入催化剂后，其转化率将 （C）
A. 大于30%； B. 小于30%； C. 等于30%； D. 不确定 5.已知373K时，液体A的饱和蒸汽压为5x104Pa，液体B的饱和 蒸汽压为105Pa，A和B构成理想液态混合物，当A在溶液中的 物质的量分数为0.5时，气相中B物质的量分数为 （ A ） A . 1/1.5; B. 1/2; C. 1/2.5; D. 1/3 6. 主要取决于溶解在溶液中粒子数目，而不取决于这些粒子的 性质的特性较 （ B ）
据平衡移动原理，在恒压下加入惰性组分平衡要向生成产
物的方向移动，也就是增加惰性组分后有利于气体的物质 的量增大的反应。因此对于该反应，通入水蒸气生产上可 以提高转化率。
4. 对于合成氨反应：N2 + 3H2(g) === 2NH3(g).在实际生产过程中 ，未反应完全的原料气N2，H2混合物要循环使用。在循环中，不断 加入新的原料气，N2和H2不断反应，而其中惰性组分，如甲烷、氩 等因不起反应而不断地积累，含量逐渐增高，要定期放空一部分惰
明理由？ 答：在101.325KPa及-10℃条件下，H2O(l)→H2O(s)为自发过 程，据化学势判据，相变过程自发向化学势低的方向进行， 因此有μ*（l）>μ*（s）
3.乙苯脱氢制苯乙烯的反应：
第五章多组分系统热力学与相平衡
第五章多组分系统热力学与相平衡（一）主要公式及其适用条件某1、拉乌尔定律pApA某A某式中pA是与溶液在同一温度下纯A液体的饱和蒸气压。
此式适用于理想液态混合物中的任一组分或理想稀溶液中的溶剂A。
2、亨利定律pBk某,B某B式中k某,B为溶液的组成用摩尔分数某表示时溶质B的亨利系数，其值与溶质、溶剂的性质及温度有关。
亨利定律也可以cB、bB等表示，但相应的亨利系数的大小和单位皆不相同。
此式只适用于理想稀溶液中的性质。
3、理想液态混合物中任一组分B的化学势表示式BBRTln某B在理想液态混合物的温度下，p=p=100kPa的纯B(l)的状态定为B的标准态，相应的化学势B称为B的标准化学势。
4、理想稀溶液化学势的表示式（1）溶剂AAARTln某A温度为T、p=p=100kPa下，纯（A）的状态定为溶剂的标准状态。
（2）溶质BBB,某RTln某BB,cRTln(cB/c)=B,bRTln(bB/b)同一种溶质B在温度T、p=p=100kPa下，用不同的组成表示化学势时，标准状态不同，B不同，但B为定值。
5、稀溶液的依数性某某某（1）蒸气压降低pA/pA(pApA)/pA某B式中某B为溶质B的摩尔分数。
此式适用于只有A和B两个组分形成的理想液态混合物或稀溶液中的溶剂。
（2）凝固点降低Tf=KfbB式中KfR(Tf某)2MA/fuHm,A，称为溶剂A的凝固点降低常数，它只与溶剂A的性质有关。
此式适用于稀溶液且凝固时析出的为纯A()，即无固溶体生成。
（3）沸点升高Tb=KbbB式中KbR(Tb某)2MA/vapHm,A，称为沸点升高常数，它只与溶剂的性质有关。
此式适用于溶质不挥发的稀溶液。
（4）渗透压cBRT85此式称为范特霍夫渗透压公式，适用于在一定温度下，稀溶液与纯溶剂之间达到渗透压平衡时溶液的渗透压及溶质的物质的量浓度cB的计算。
6、真实液态混合物中任一组分B活度aB及活度系数fB的定义在常压下BB(T)RTlnaB;BBRTlnfB某B在常压下气体为理想气体时，可采用下式计算真实液态混合物中任一组分B的活度及活度系数，即某某aBpB/pB,fBaB/某BpB(pB某B)7、真实溶液的活度、活度系数（1）溶剂A（同6）（2）溶质B（a）组成用bB表示，b=1mol·kg1某aApA/pA,fAaA/某Aab,BpB/(kb,Bb);BpB/(kb,BbB)ab,B/(bB/b)（b）组成用cB表示，c=1mol·dm3ac,BpB/(kc,Bc);BpB/(kc,BbB)ac,B/(bB/c)（b）组成用某B表示，某B=1，纯B(l)为标准态a某,BpB/k某,B;BpB/(k某,B某B)a某,B/某B8、分配定律KccB()/cB/()此式适用于常压下的稀溶液两相平衡，并要求溶质B在、两相中具有相同的分子形式。
物理化学课件04章_多组分系统热力学
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2020/3/19
§4.2 多组分系统的组成表示法
1.B的质量浓度 B
B def m(B) /V
即用B的质量 m(B) 除以混合物的体积V。
B 的单位是： kg m3
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§4.2 多组分系统的组成表示法
2. B的质量分数 wB
§4.1 引言
溶液（solution） 广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或
离子状态均匀混合所形成的系统称为溶液。
溶液以物态有固态溶液和液态溶液之分，但没 有气态溶液。根据溶液中溶质的导电性又可分为电 解质溶液和非电解质溶液。
本章主要讨论液态的非电解质溶液。
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偏摩尔量的定义
偏摩尔量ZB的定义为：
ZB def
Z ( nB )T , p,nC (CB)
代入下式并整理得
k Z
dZ B=1 ( nB )T , p,nC (CB) dnB
上一内容
Z1dn1 Z2dn2 Zkdnk
k
ZBdnB B=1
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wB def
m(B) mA
A
即B的质量 m(B) 与混合物的质量之比。
wB 的单位为1。
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§4.2 多组分系统的组成表示法
3. B的浓度 cB （又称为 B的物质的量浓度）
cB def
nB V
即B的物质的量与混合物体积V的比值。
第02章--多相多组分系统热力学--习题及答案
第02章--多相多组分系统热⼒学--习题及答案第⼆章多相多组分系统热⼒学习题及答案§2. 1 均相多组分系统热⼒学（P68）1. ⽔溶液（1代表溶剂⽔，2代表溶质）的体积V 是质量摩尔浓度b 2的函数，若V = A +Bb 2+C (b 2)2(1)试列式表⽰V 1和V 2与b 的关系； (2)说明A 、B 、A/n 1的物理意义； (3)溶液浓度增⼤时V 1和V 2将如何变化解：(1) 由b 2的定义“1kg 溶剂中所含溶质的物质的量”，因此本题中可视溶剂⽔为1kg ，从⽽认为将 b 2=n 2。
★112222,,,,2T P n T P n V V V B Cb n b===+ ? ?据偏摩尔量的集合公式V=n 1V 1+n 2V 2，★V 1 =2211()V n V n -=2211()V b V n - =22222211[A+Bb +C(b )-Bb -2C(b )]n =2211[A-C(b )]n = 2211A C(b )n n - (2)20lim b V A →=，故A 表⽰当b 2→0，纯溶剂的体积，即1kg 溶剂⽔的体积；220lim b V B →=，故B 表⽰当b 2→0，⽆限稀溶液中溶质的偏摩尔体积；2101lim b AV n →=，A/n 1表⽰溶剂⽔的摩尔体积。
(3)由以上V 1和V 2 的表达式可知，溶液浓度（b 2）增⼤时，V 2 增⼤，V 1减⼩。
2. 哪个偏微商既是化学势⼜是偏摩尔量哪些偏微商称为化学势但不是偏摩尔量答：化学势表达式： ,,c B B T P n G n µ= ?= ,,c B T V n F n ?= ,,c B S P n H n ?= ,,cB S V n U n ??偏摩尔量： ,,c B B T P n G G n = ?，,,c B B T P n F F n = ?，,,c B B T P n H H n = ?，,,c B B T P n U U n ??=可见，只有偏微商,,c B T P n G n ??? ????既是化学势⼜是偏摩尔量，,,c B T V n F n ??? ????、,,c B S P n H n ??、,,cB S V n U n ??称为化学势，但不是偏摩尔量。
第5章 多组分系统热力学和相平衡(一)
解 （1）由拉乌尔定律得：
pCHCl3 p x 2.654 10 Pa 0.5 1.327 10 Pa * pCCl4 =pCCl4 xCCl4 1.527 104 Pa 0.5 7.635 103 Pa p pCHCl 3 pCCl 4 由分压定律得：
* A( l )
RT ln xA
* A (T , p)的物理意义是：恒温、恒压时，纯溶剂 A( xA 1)
的化学势，它不是标准态。
当p与p相差不太大时，
$ A(l ) A (l ) RT ln xA
xA =
nA nA +
å
nB
=
mA MA mA + MA
B
å
B
nB
nB mA = 1 1 + M A å bB
mHCl 100 mol 36.5 g mol1 78 1 104 Pa +2.38 105 Pa mHCl mHCl 100 100 mol mol 1 1 78 78 36.5 g mol 36.5 g mol 1.013 105 Pa
解得： mHCl=1.87 g
* B(l) $ B(l)
dB(l) $ V
p
p
* m,B(l)
dp
* B(l)
$ B(l)
$V
p
p
* m,B(l)
dp
将上式代入：
得：
B(l)
$ B(l)
* B(l)
RT ln xB
p p
B(l)
* RT ln xB $ Vm,B(l)dp
pB kb,BbB
《多组分系统热力学》习题及答案.doc
(A)纯理想气体的标准状态就是标准压力P(100KPa)T 的状态 (B)纯液体物质的标准状态就是标准压力P (lOOKPa)下的纯液体(C) 纯固体物质的标准状态就是标准压力P (lOOKPa)下的纯固体(D) 不同的物质在相同温度下都处于标准状态时，它们的同一热力学函数值都应相同 答案：D 6.稀溶液的依数性包括蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压，下面的陈述都与它 们有关，其中正确的是(A)只有溶质不挥发的稀溶液才有这些依数性 正比 (0所有依数性都与溶剂的性质无关 答案：B7. 关于亨利系数，下面的说法中正确的是 (A)其值与温度、浓度和压力有关 (0其值与溶剂性质、温度和浓度大小有关 度等因素都有关答案：D8. 定义偏摩尔量时规定的条件是 (A)等温等压(B)等嫡等压(C)等温，溶液浓度不变(D)等温等压，溶液浓度不变答案：D9. 关于偏摩尔量，下面的说法中正确的是 (A)偏摩尔量的绝对值都可求算(B)(0同一系统的各个偏摩尔量之间彼此无关 答案：B10. 关于偏摩尔量，下面的叙述中不正确的是 (A)偏摩尔量是状态函数，其值与物质的数量无关(0纯物质的偏摩尔量等于它的摩尔量 (B)所有依数性都与溶液中溶质的浓(D)所有依数性都与溶质的性质有(B)(D其值只与温度、溶质性质和浓度标度有关 其值与温度、溶剂和溶质的性质及浓度标系统的容量性质才有偏摩尔量 没有热力学过程就没有偏摩尔量 (D(B)系统的强度性质无偏摩尔量(D)偏摩尔量的数值只能为整《多组分系统热力学》习题及答案选择题1. 在373. 15K 和101325Pa 下水的化学势与水蒸气化学位的关系为(A) u (水)=p(汽)(B) u (水)< P (汽)(C) 11(水)>口(汽)(D)无法确定 答案：A 。
两相平衡，化学势相等。
2. 下列哪种现象不属于稀溶液的依数性(A)凝固点降低 (B)沸点升高 (C)渗透压 (D)蒸气压升高 答案：D 。
习题课——多组分系统热力学及其在溶液中的应用
2. 273.15K、101325Pa下，1dm3 水中能溶解49mol 的氧气或者23.5mol 的氮气，在标准情况下1dm3 水中能溶解多少空气？（ ） A. 25.5mol C. 96mol B. 28.6mol D. 72.5mol
3. 一封闭钟罩中放一杯纯水a和一杯糖水b，静置 足够长时间后发现 A. B. C. D. a杯水减少，b杯水满后不再变化 a杯水变成空杯，b杯水满后溢出 b杯水减少，a杯水满后不再变化 b杯水减少至空杯，a杯水满后溢出
The chemical potential of a solvent in the presence of solute. The lowering of the liquid’s chemical potential has greater effect on the freezing point than on the boiling point because of the angles at which the lines intersect.
5. 试证明：当二组分理想混合物形成时，等物质的 量A、B相混合，摩尔混合熵最大。
6. 在378.5℃时，钾和汞的蒸气压分别为433 Pa和 1.71×105Pa， 在0.5 mol 钾和0.5 mol 汞混合制成的 钾汞齐中钾和汞的蒸气分压分别为143 Pa和1733 Pa。 求混合过程的 Δ mix G
3. 水和乙酸乙酯部分互溶，在310.7 K时有两个平衡 共存的液相。其中一个含有6.75%(质量分数)乙酸 乙酯，另一个含有3.79%(质量分数)水，假定拉乌 尔定律适用于各相中的溶剂，在310.7 K时纯乙酸 乙酯的蒸气压为22131.5 Pa，而纯水的蒸气压为 6399.5 Pa。水和乙酸乙酯的相对分子量为18.02和 88.10。 求在310.7 K时水和乙酸乙酯部分互溶液体的 (1) 酯的蒸气压 (2) 水的蒸气压 (3) 总蒸气压。