多相多组分系统热力学典型例题.docx
- 文档编号:9739900
- 上传时间:2023-02-06
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:62.81KB
多相多组分系统热力学典型例题.docx
《多相多组分系统热力学典型例题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多相多组分系统热力学典型例题.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
多相多组分系统热力学典型例题
一、选择题
1、下列偏微分中,能称为偏摩尔量的是:
(A)
(A)
(B)
(C)
(D)
2、某溶液由2molA和1.5molB混合而成,总体积为0.42dm3。
该溶液中已知A的偏摩尔体积VA=0.03dm3•mol-1,则组分B的偏摩尔体积VB为(C)
(A)0.20dm3•mol-1(B)0.30dm3•mol-1
(C)0.24dm3•mol-1(D)0.28dm3•mol-1
3、在一定温度和压力下,设纯的A
(1)的化学势为μ*,其标准态化学势为μθ。
若在A中加入另一液相B
(1),形成理想的液态混合物,这时A
(1)的化学势为μA,标准态化学势为μAθ,则两种化学势之间的关系为(B)
(A)μ*=μA,μθ=μAθ(B)μ*>μA,μθ=μAθ
(C)μ*=μA,μθ>μAθ(D)μ*>μA,μθ<μAθ
4*、在298K时,设液体A和B能形成理想的液态混合物,它们的蒸气形成理想的气体混合物。
已知纯A和纯B的饱和蒸气压分别为
,
,若液相中
,则平衡的气相中B的摩尔分数
的值为(A)
(A)yB=0.64(B)yB=0.25
(C)yB=0.50(D)yB=0.40
5、设373K,
时,
的化学势为
;373K,
时,
的化学势为
。
如果两者有如下4个关系式
(1)μ1θ=μ2θ
(2)μ2-μ1=RTln2
(3)μ2-μ1=-RTln2(4)μ2=μ1-RTln0.5
这些关系中正确的是(B)
(A)
(1),
(2)(B)
(1),(3)
(C)(3),(4)(D)
(2),(4)
6、在298K时,已知①
和②
在水中的Henry系数分别为
,
。
在相同的温度和压力下,两者在水中的饱和溶解的量用摩尔分数表示分别为
和
,两者的关系为(B)
(A)
>
(B)
<
(C)
=
(D)无法比较
7、合成了一个新化合物B(s)的质量为
,溶于
纯水中形成非电解质溶液,测得出现冰的温度比纯水凝固点下降了0.015K,已知水的凝固点降低常数
,则该新化合物的摩尔质量
约为(C)
(A)100g•mol-1(B)150g•mol-1
(C)186g•mol-1(D)200g•mol-1
8、等温、等压下,1mol苯和1mol甲苯形成了液态混合物,现在要将两组分完全分离为纯组分,至少要做的非体积功的数值为(C)
(A)RTln0.5(B)2RTln0.5
(C)-2RTln0.5(D)-RTln0.5
9、在等温、等压的条件下,有一个A和B组成的均相系统。
若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加,则B的偏摩尔体积随浓度将(B)
(A)增加(B)减小(C)不变(D)不确定
10*、在等温条件下,有一个B溶于A形成的溶液。
若纯B的摩尔体积大于溶液中B的偏摩尔体积,则增加压力B在A中溶解度将(A)
(A)增加(B)减小(C)不变(D)不确定
增加压力,纯B的化学势变化更大,纯B会继续向溶液转移。
11、在一定的温度和大气压力下,纯溶剂A的饱和蒸气压、化学势和凝固点分别为PA*、μ*和Tf*。
加入少量非挥发性溶质后形成理想的稀溶液,A的蒸气压、化学势和凝固点分别为PA、μA和Tf,两者的关系为(D)
(A)PA*>PA,μ*<μA,Tf* (C)PA*>PA,μ*<μA,Tf*>Tf(D)PA*>PA,μ*>μA,Tf*>Tf 12、在298K时,从大量的等物质量的对二甲苯(A)与邻二甲苯(B)的理想液态混合物中,分离出1mol对二甲苯(A)所需做的最小功等于(A) (A)-RTln0.5(B)RTln0.5 (C)-2RT(D)2RT 13、在一定的温度和压力下,反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)达到平衡的条件是(C) (A)μ(H2,g)=μ(O2,g)=μ(H2O,l) (B)μ(H2,g)+μ(O2,g)=μ(H2O,l) (C)μ(H2,g)+0.5μ(O2,g)=μ(H2O,l) (D)μ(H2,g)=0.5μ(O2,g)=μ(H2O,l) ///// 14、在某反应条件下,反应SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)的标准平衡常数Kθ1=0.54。 保持反应条件不变,反应2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)的标准平衡常数Kθ2应该等于(D) (A)0.54(B)1.08 (C)0.735(D)0.2916 15、在298K、100kPa时,反应1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)的标准摩尔Gibbs自由能的变化值ΔrGθm=-16.5kJ•mol-1。 在该反应条件下,将1molN2(g)、3molH2(g)与2molNH3(g)混合,则反应将(B) (A)自发向左进行了(B)自发向右进行 (C)达到平衡状态(D)无法判断,因无值 16、设某反应的ΔrGm与温度的关系式可表示为 ΔrGm/(J•mol-1)=-4500+11T/K 若要阻止该反应发生,温度应控制在(A) (A)高于409K(B)低于409K (C)低于136K(D)在136K至409K之间 17、已知下列反应的平衡常数(D) (1)H2(g)+S(s)=H2S(g)Kθ1 (2)S(s)+O2(g)=SO2(g)Kθ2 则反应H2(g)+SO2(g)=H2S(g)+O2(g)的标准平衡常数为 (A)Kθ1+Kθ2(B)Kθ1-Kθ2 (C)Kθ1•Kθ2(D)Kθ1/Kθ2 18*、390K与510K的温度区间内,甲醇脱氧反应的平衡常数与温度的关系为(B) 则甲醇脱氧反应在该温度区间内的标准摩尔反应焓变ΔrHθm等于 (A)-88.077kJ•mol-1(B)88.077kJ•mol-1 (C)44.038kJ•mol-1(D)38.247kJ•mol-1 19、已知反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)是放热反应,当达到平衡后,分别对系统 (1)增加压力, (2)减少NO2(g)分压,(3)增加O2分压,(4)升高温度,(5)加入催化剂,以上哪些措施有利于产物的生成? (A) (A) (1), (2),(3)(B) (2),(3),(4) (C)(3),(4),(5)(D) (1), (2),(5) /// 20、在温度T时,反应A(g)+2B(g) 2C(g)达到达到平衡,标准平衡常数Kθ=1。 现在在一个温度为T的真空容器中引入这3种气体,使它们的分压都等于100kPa,这时反应将(C) (A)自发向左进行了(B)自发向右进行 (C)达到平衡状态(D)无法判断 21、Ag2O(s)的分解反应及其标准平衡常数可用如下两个方程表示(D) (1)Ag2O(s)→2Ag(s)+1/2O2(g)Kθ1 (2)2Ag2O(s)→4Ag(s)+O2(g)Kθ2 设气相为理想气体,而且已知反应是吸热的,试问下列结论正确的是 (A)Kθ1=Kθ2(B)Kθ1=(Kθ2)2 (C)O2(g)平衡压力与方程的写法无关(D)Kθ1随温度降低而减小。 22、 (1)处于标准态的CO2(g)和O2(g),其标准摩尔燃烧焓值为零;(对) (2)因为ΔrGθm=-RTlnKθ,而Kθ是由平衡时的组成表示的,所以ΔrGθm表示平衡时产物的Gibbs自由能与反应物的Gibbs自由能之差;(不对,ΔrGθm是标准态时的数值) (3)水在25℃,Pθ下蒸发,计算熵变的公式为 ;(对) (4)在恒温、恒压下,可逆电池反应,计算熵变的公式为 。 上述说法正确的是(不对)(C) (A) (1), (2)(B) (2),(3) (C) (1),(3)(D)(3),(4) 23、在定温下,在一抽空容器中放入过量的A(s),发生的分解反应为A(s)=B(s)+3D(g),达平衡时,测得D(g)的分压PD=1.20kPa,则反应的平衡常数Kθ等于(D) (A)Kθ=1.20kPa(B)Kθ=(1.20kPa)2 (C)Kθ=1.20kPa/100kPa(D)Kθ=(1.20kPa/100kPa)3 24、在定温下,有一理想气体反应为A(g)+B(g) 2C(g),在如下的几个压力和摩尔分数的组成中,哪个可以用ΔrGθm来判断变化的方向和限度? (B) (A)P总=100kPa,χA=χB=χC=1/3 (B)P总=300kPa,χA=χB=χC=1/3 (C)P总=400kPa,χA=χB=1/4,χC=1/2 (D)任意压力和组成都可以 25、将NH2CO2NH4(s)放入真空容器中分解,达如下分解平衡 NH2CO2NH4(s) 2NH3(g)+CO2(g) 则系统的组分数C等于(A) (A)1(B)2 (C)3(D)4 26*、FeCl3(s)与H2O(l)可以生成FeCl3•2H2O(s)、FeCl3•5H2O(s)、FeCl3•6H2O(s)和FeCl3•7H2O(s)四种固体水合物,则该平衡系统的组分数C和能够平衡共存的最大相数P为(C) (A)C=3,P=3(B)C=3,P=4 (C)C=2,P=3(D)C=3,P=5 f=C-P+2,C=2,凝聚相受压力影响小,f*=C-P+1,f*=0,P=3 27*、298K时,蔗糖稀水溶液与纯水达到渗透平衡,系统的组分数、相数和自由度数分别为(B) (A)C=2,P=2,f*=1(B)C=2,P=2,f*=2 (C)C=2,P=1,f*=2(D)C=2,P=1,f*=3 膜两边的压力不等,f=c-P+3,温度一定,有浓度不同的两液相,所以,f*=2-P+2=2-2+2=2 28、在大气压下,I2(s)在H2O(l)和CCl4(l)两个完全不互溶的液相系统中达分配平衡。 设平衡时I2(s)已不存在,则该系统的组分数和自由度数分别为(C) (A)C=2,f*=1(B)C=2,f*=2 (C)C=3,f*=2(D)C=3,f*=3 压力一定,N=3,f=3-2+1=2 29、对于二组分气液平衡系统,哪一个可以用蒸馏或精馏的方法将两个组分分离成纯组分? (A) (A)接近于理想的液体混合物 (B)对Raoult定律产生最大正偏差的双液系 (C)对Raoult定律产生最大负偏差的双液系 (D)部分互溶的双液系 30、某反应系统中共有的物种为Ni(s)、NiO(s)、H2O(l)、H2(g)、CO(g)和CO2(g),它们之间可以达成如下3个化学平衡 (1)NiO(s)+CO(g) Ni(s)+CO2(g) (2)H2O(l)+CO(g) H2(g)+CO2(g) (3)NiO(s)+H2(g) Ni(s)+H2O(l) 该反应的组分数和平衡常数之间的关系为(B) (A)C=3,KθP,1=KθP,2/KθP,3(B)C=4,KθP,3=KθP,1/KθP,2 (C)C=3,KθP,3=KθP,1/KθP,2(D)C=4,KθP,3=KθP,2/KθP,1 (1)- (2)=(3),C=6-2=4, 31、在大气压力下,Na3PO4在H2O(l)中可以发生三级电离,则Na3PO4的不饱和水溶液的组分数和自由度分别为(A) (A)C=2,f*=2(B)C=3,f*=3 (C)C=4,f*=4(D)C=2,f*=3 32、在大气压力下,NaNO3和KCl在H2O(l)中形成不饱和水溶液,该系统的组分数为(C) (A)C=1(B)C=2 (C)C=3(D)C=4 33、在大气压力下,Na+、SO2-4、K+、Cl-在H2O(l)中达成平衡,该系统的组分数为(D) (A)C=1(B)C=2 (C)C=3(D)C=4 34*、将纯H2O(l)放入抽空、密闭的石英容器中,不断加热容器,可以观察到哪种现象? (D) (A)沸腾现象(B)三相共存现象 (C)升华现象(D)临界现象 35*、将纯H2O(l)的放入抽空、密闭的石英容器中,将容器不断冷却,可以观察到以下哪种现象? (B) (A)沸腾现象(B)三相共存现象 (C)升华现象(D)临界现象 36、设组分A(s)和B(s)可以形成A2B(s)、AB(s)、AB2(s)和AB3(s)四种稳定化合物,则该等压相图上可以观察到几个低共熔点? (C) (A)3个(B)4个 (C)5个(D)6个 二、简答题: 1、碳酸钠与水可组成下列几种化合物: Na2CO3•H2O,Na2CO3•7H2O,Na2CO3•10H2O,试说明: (1)在101325Pa下与碳酸钠的水溶液和冰共存的含水盐最多可有几种; (2)在303.15K时可与水蒸汽平衡共存的含水盐最多可有几种; 提示: (1)c=2,f*=2-Ф+1=3-Ф,Фmax=3,已有两相,所以含水盐最多只能有一种 (2)最多只能有两种(选自清华大学教材) 三、相图题( 1、Mg(熔点924K)和Zn(熔点692K)的相图具有两个低共熔点,一个为641K(3.2%Mg,质量百分数,下同),另一个为620K(49%Mg),在体系的熔点曲线上有一个最高点863K(15.7%Mg)。 (1)绘出Mg和Zn的T-Χ图,并标明各区中的相。 (2)分别指出含80%Mg和30%Mg的两个混合物从973K冷却到573K的步冷过程中的相变,并根据相律予以说明。 (3)绘出含49%Mg的熔化物的步冷曲线。 提示: 将质量百分数转换成摩尔分数(15.7%correspondsto0.334);确定熔点曲线上最高点组成为MgZn2 四、计算题 1、A和B能形成液态混合物,已知两纯组分的饱和蒸汽压PA*=40kPa,PB*=120kPa。 现在把A和B的气相混合物,其中的含量yA=0.4,放在一带活塞的气缸内,保持温度不变,慢慢推进活塞将气体压缩。 请计算: (1)到达露点时,即开始有液体出现时的总蒸汽压; (2)在总压为100kPa时,液相的组成. 说明: 刚出现液体时,认为气相的组成不变,有yA=PA*xA/P,P=PA+PB=PA*xA+PB*xB,解出XA=0.667,P=66.64kPa (2)同理 2*、298K和标准压力下,苯(组分A)与甲苯(组分B)可以形成液态混合物,求下列过程所需做的可逆非膨胀功。 (1)将1mol苯从始态混合物xA,1=0.8,用甲苯稀释到终态xA,2=0.6; 解: 始态1mol苯应加上1/4mol甲苯;终态为1mol苯加上2/3mol甲苯;在稀释过程中,加了2/3-1/4=5/12mol甲苯; G前=ΣnBμB=[1(μA*+RTln0.8)+1/4(μB*+RTln0.2)]+5/12μB* G后=ΣnBμB=1(μA*+RTln0.6)+2/3(μB*+RTln0.4) ΔG=-1.23kJ,W=-1.23kJ (2)从 (1)中xA,2=0.6的终态混合物中分离出1mol纯的苯。 (1mol苯+2/3mol甲苯)→1mol苯+2/3mol甲苯 ΔGmix=ΣnBRTlnXB=-2.78kJ,W=2.78kJ 3、在298K和101.325kPa的大气压力下,将0.05的非电解质溶于1.0kg纯水中,所得溶液的凝固点下降了0.093K,求: (1)冰的摩尔升华焓变ΔsubHm(50.01kJ•mol-1)。 已知水在298K时的摩尔气化焓变ΔvapHm=44.01kJ•mol-1,Tf*=273.15K. 说明: ΔsubHm=ΔfusHm+ΔvapHm,先求Kf,在求ΔfusHm 4、20℃某有机酸在水和乙醚中的分配系数为0.4,今有该有机酸5g溶于100cm3水中,并设乙醚在萃取前已被水饱和,萃取时不在有乙醚溶于水。 请计算: (1)每次用20cm3乙醚萃取,连续萃取两次,计算留在水中有机酸的质量 (2)若用40cm3乙醚萃取一次,求留在水中有机酸的质量 说明: 根据萃取的计算公式,设在V1溶液中含有溶质的质量为m,n为萃取的次数,每次新鲜萃取剂的量为V2,则剩余在溶液中有机酸的质量为mn: K为分配系数 提示: (1) =2.22g (2)m1=2.5g
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 多相 组分 系统 热力学 典型 例题