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1、物理化学习题答案（二）一.选择题1.当克劳修斯 _克拉贝龙方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则：(C)(A)p 必随 T 之升高而降低 (B)p 必不随 T 而变(C)p 必随 T 之升高而变大 (D)p 随 T 之升高可变大或减少2.水的三相点，其蒸发热和熔化热分别为44.82 和 5.994kJ mol-1。则在三相点冰的升华热约为：(B)(A)38.83 kJ?mol-1 (B)50.81 kJ?mol-1 (C)-38.83 kJ?mol-1 (D)-50.81 kJ?mol-13.已知苯一乙醇双液体系中，苯的沸点是353.3K，乙醇的沸点是351.6K，两者的共沸组成为：含乙醇47.5%
2、(摩尔分数)，沸点为 341.2K。今有含乙醇77.5%的苯溶液，在达到气、液平衡后，气相中含乙醇为y2，液相中含乙醇为 x2。问：下列结论何者正确？(C )(A)y2 x2 (B)y2=x2 (C)y2 p*B，则：（A）(A)yA xA(B)yA yB(C)xA yA(D)yB yA32.关于亨利系数，下列说法中正确的是：(D)(A)其值与温度、浓度和压力有关(B)其值与温度、溶质性质和浓度有关(C)其值与温度、溶剂性质和浓度有关(D)其值与温度、溶质和溶剂性质及浓度的标度有关33.已知 373K时液体 A的饱和蒸气压为133.24kPa，液体 B的饱和蒸气压为66.62kPa。设 A和
3、B形成理想溶液，当溶液中A的物质的量分数为0.5 时，在气相中A的物质的分数为：(B)(A)1 (B)2/3 (C)1/2 (D)1/3 34.下述说法哪一个正确？某物质在临界点的性质(D)(A)与外界温度有关 (B)与外界压力有关 (C)与外界物质有关 (D)是该物质本身的特性35.2mol A物质和 3mol B 物质在等温等压下混和形成液体混合物，该系统中A和 B的偏摩尔体积分别为1.79 10-5m3mol-1,2.15 10-5m3mol-1,则混合物的总体积为：(C)(A)9.6710-5m3(B)9.8510-5m3 (C)1.00310-4m3 (D)8.9510-5m336.
4、现有 4种处于相同温度和压力下的理想溶液：(1)0.1mol蔗糖溶于80mL水中，水蒸气压力为p1(2)0.1mol萘溶于 80mL苯中，苯蒸气压为p2(3)0.1mol葡萄糖溶于40mL水中，水蒸气压为p3(4)0.1mol尿素溶于80mL水中，水蒸气压为p4这四个蒸气压之间的关系为：(B)(A)p1p2p3p4 (B)p2p1p4p3 (C)p1p2p4(1/2)p3(D)p1p42p3p237.沸点升高，说明在溶剂中加入非挥发性溶质后，该溶剂的化学势比纯剂的化学势：(B)(A)升高(B)降低(C)相等(D)不确定38.液体 B比液体 A易于挥发，在一定温度下向纯A液体中加入少量纯B液体形
5、成稀溶液，下列几种说法中正确的是：(C)(A)该溶液的饱和蒸气压必高于同温度下纯液体A的饱和蒸气压。(B)该液体的沸点必低于相同压力下纯液体A的沸点。(C)该液体的凝固点必低于相同压力下纯液体A的凝固点(溶液凝固时析出纯固态A)。(D)该溶液的渗透压为负值39在 373.15K 和 101325Pa?下水的化学势与水蒸气化学位的关系为(A )(A)(水)(汽)(B)(水)(汽)(C)(水)(汽)(D)无法确定40下列哪种现象不属于稀溶液的依数性（D）(A)凝固点降低（B）沸点升高 (C)渗透压（D）蒸气压升高41真实气体的标准态是：（D）(A)f=p的真实气体 (B)p=p的真实气体 (C)f
6、=p的理想气体 (D)p=p的理想气体42以下各系统中属单相的是（C）(A)极细的斜方硫和单斜硫混合物 (B)漂白粉 (C)大小不一的一堆单斜硫碎粒 (D)墨汁43NaCl(s)，NaCl 水溶液及水蒸汽平衡共存时,系统的自由度（B）(A)0 (B)1 (C)2 (D)344对于相律,下面的陈述中正确的是（B）(A)相律不适用于有化学反应的多相系统 (B)影响相平衡的只有强度因素(C)自由度为零意味着系统的状态不变 (D)平衡的各相中,系统包含的每种物质都不缺少时相律才正确45关于三相点,下面的说法中正确的是（D）(A)纯物质和多组分系统均有三相点 (B)三相点就是三条两相平衡线的交点(C)三
7、相点的温度可随压力改变 (D)三相点是纯物质的三个相平衡共存时的温度和压力所决定的相点46二组分系统的最大自由度是（C）(A)1 (B)2 (C)3 (D)447区别单相系统和多相系统的主要根据是（D）(A)化学性质是否相同 (B)物理性质是否相同(C)物质组成是否相同(D)物理性质和化学性质是否都相同48 Clapeyron方程不适用于（D）(A)纯物质固()纯物质固()可逆相变 (B)理想溶液中任一组分的液-气可逆相变(C)纯物质固-气可逆相变 (D)纯物质在等温等压下的不可逆相变49对于下述结论,正确的是（D）(A)在等压下有确定沸点的液态系统一定是纯物质 (B)任何纯固体物质都有熔点(
8、C)在一定温度下,纯液体的平衡蒸气压与液体所受外压力无关(D)纯固体物质的熔点可以有很多个因熔点是与压力有关。50下面的表述中不正确的是（C）(A)在定压下,纯固体物质不一定都有确定的熔点 (B)在定压下,纯液态物质有确定的唯一沸点(C)在定压下,固体混合物都不会有确定的熔点 (D)在定温下,液体的平衡蒸气压与外压有关答案：C。共熔混合物在定压下有确定的熔点。51组分 A(高沸点)与组分 B(低沸点)形成完全互溶的二组分系统，在一定温度下，向纯 B中加入少量的A，系统蒸气压力增大，则此系统为：(C )。(A)有最高恒沸点的系统；(B)不具有恒沸点的系统；(C)具有最低恒沸点的系统。52将固体N
9、H4HCO3(s)放入真空容器中，等温在400 K，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|为：(C )。(A)，|；(B)，|；(C)，|；(D)，|。二.填空题1.40公斤乙醇和60 公斤水的混合物在某温度成气液两相平衡，乙醇在气、液相中的重量百分数分别为60%和 20%，那么气相混合物的重量W气 =W液（液相混合物重量）。(填、=)2.在 101325Pa 下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点 、=)3.理想液态混合物定温p-xB(yB)相图最显著的特征是液相线为直线。4.CO2的三相点
10、为216.15K，5.1 p，可见固体CO2（干冰）升华的压力是p 、xB(总)xB(1)。将 xB=0.4 的溶液进行精馏,塔顶将得到 xB=0.6 的恒沸混合物。11.已知 A、B两组分可构成理想液体混合物，且该混合物的正常沸点为373.15K。若 A、B两组分在373.15K时的饱和蒸气压为106658Pa 和 79993Pa，则该理想液体混合物的液相组成为：xA=_0.8_，平衡气相的组成为：yA=_0.842_。12.在 313K 时，液体A的饱和蒸气压是液体B的饱和蒸气压的21 倍，A和 B形成理想液体混合物，当气相中 A和 B的物质的量相等时，液相A和 B的组成分别为xA=_0.
11、0455_，xB=_0.9545_。13 含有 KNO3和 NaCl 的水溶液与纯水达渗透平衡时，其组分数为 _3_，相数为 _2_，自由度数为 _4_。14101时，水在多大外压沸腾？101.3kPa。(填、Vm(H2O,l)，所以随着压力的增大，则H2O(l)的凝固点将下降。(填上升、下降或不变)三.计算题1、已知固体苯的蒸汽压在273.15K 时为 3.27kPa，293.15K 时为 12.303kPa，液体的蒸汽压在293.15K 时为 10.021kPa，液体苯的摩尔蒸汽热为34.17kJ mol-1。求（1）303.15K 时，液体苯的蒸汽压；（2）苯的摩尔升华热。解（1）3va
12、pm2112(303.15 C)34.17 10(303.2293.2)ln0.4623(293.15 C)8.314 293.2 303.2HTTppRTT(303.15 C)ln0.462310.02kPa(303.15 C)15.90kPapp，（2）31subm318.314273.2293.212.3010lnJ mol293.2273.23.27 1044.12kJmolH2、固态氨的饱和蒸气压为3754ln(/kPa)21.01/KpT，液态氨的饱和蒸气压为3065ln(/kPa)17.47/KpT试求（1）三相点的温度、压力；（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。解：（1）三相
13、点的T，p：3754306321.0117.47/K/KTT，T=195.2 K3754ln(/kPa)21.011.778195.2p，p=5.92 kPa（2）把lnHpCRT,与蒸气压式比较得subm3754KHRsubmH=3754 8.314 J mol-1=31.21 kJ mol-1vapmH=3063 8.314 J mol-1=25.47 kJmol-1fusmH=submHvapmH=5.74 kJ mol-13、已知甲苯和苯在90下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和 136.12kPa，两者可形成理想液态混合物。取 200.0g 甲苯和 200.0g 苯于带活塞
14、的导热容器中，始态为一定压力下90的液态混合物。在恒温90下逐渐降低压力，问：(1)压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？(2)压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？解：以 A代表甲苯，B代表苯，系统总组成为：AABB()/200/92200/784.7380molnmMmM总AAA,0B,0/200/920.4588()4.73800.5412mMxnx总(1)刚开始产生气相时,可认为平衡液相的组成与系统总组成相等AABB()(54.220.4588136.120.5412)kPa98.54kPapp xp x总AAAB/()54.220.4588/98.540.2
15、524,0.7476yp xpy总(2)只剩最后一滴液相时,可认为平衡气相组成与系统总组成相等AA,0AAAABBABAABB0.4588/()0.6803,0.3197()80.40kPayxp xp xp xxxpp xp x解得对应总压总4、已知 100kPa 下，纯苯（A）的标准沸点和蒸发焓分别为353.3K 和 30762Jmol-1，纯甲苯（B）的标准沸点和蒸发焓分别为383.7K 和 31999Jmol-1。苯和甲苯形成理想液态混合物，若有该种液态混合物在100kPa，373.1K 沸腾，计算混合物的液相组成。解：在373.1K苯 的 饱 和 蒸 气 压 为*,2Ap，则5557
16、0335311373131483076212.ln*,*,AAppPapA521074331.*,在 373.1K 甲苯的饱和蒸气压为*,2Bp，则28500738311373131483199912.ln*,*,BBppPapB521075200.*,在液态混合物沸腾时（100kPa 下）：ABAABBAAxpxpxpxpp12222*,*,*,*,250.Ax750.Bx5、A 和 B 两液体混合物为理想液态混合物，在80下，将0.3mol A液体与0.5mol B液体放入到15dm3的真空容器中，此混合物蒸发达到平衡时，测得系统的压力为102.66kPa，气相组成yB=0.6644，求液
17、相组成 xB与纯 B在 80下的饱和蒸气压。(设液体体积忽略不记，气体视为理想气体)解：忽略液体的体积5245015353314810151026603.RTpVng275505245080.gBAlnnnnBgBlBynxnn550.BxBBBBxpypp*kPapB01124.*6、已知甲苯的正常沸点是383.15，平均摩尔气化焓为187433molkJ.，苯的正常沸点是353.15，平均摩尔气化焓为10330molkJ.。有一含有苯100g 和甲苯200g 的理想液态混合物，在373.15K，101.325kPa 下达到气液平衡，求（1）在 373.15K 时苯和甲苯的饱和蒸气压（2）平
18、衡时液相和气相的组成解：（1）121211TTRHppmvap*ln15353153731535315373314830030325101.ln*苯pkPap30175.*苯15383153731538315373314833874325101.ln*甲 苯pkPap2076.*甲苯(2)甲苯甲苯苯苯总xpxpp*25350.苯x74650.甲 苯x43860325101253503175.*总苯苯苯pxpy56140.甲 苯y7、根据图(a)，图(b)回答下列问题（1）指出图(a)中，K点所代表的系统的总组成，平衡相数及平衡相的组成；（2）将组成x(甲醇)=0.33的甲醇水溶液进行一次简单蒸
19、馏加热到85 C 停止蒸馏，问馏出液的组成及残液的组成，馏出液的组成与液相比发生了什么变化？通过这样一次简单蒸馏是否能将甲醇与水分开？（3）将(2)所得的馏出液再重新加热到78 C，问所得的馏出液的组成如何？与(2)中所得的馏出液相比发生了什么变化？（4）将(2)所得的残液再次加热到 91 C，问所得的残液的组成又如何？与(2)中所得的残液相比发生了什么变化？欲将甲醇水溶液完全分离，要采取什么步骤？解：（1）如图(a)所示，K点代表的总组成x(CH3OH)=0.33 时，系统为气、液两相平衡,L点为平衡液相,x(CH3OH)=0.15，G点为平衡气相，y(CH3OH)=0.52；（2）由图(b
20、)可知，馏出液组成yB,1=0.52，残液组成xB,1=0.15。经过简单蒸馏，馏出液中甲醇含量比原液高，而残液比原液低，通过一次简单蒸馏，不能使甲醇与水完全分开；（3）若将(2)所得的馏出液再重新加热到78，则所得馏出液组成yB,2=0.67，与(2)所得馏出液相比，甲醇含量又高了；（4）若将(2)中所得残液再加热到91，则所得的残液组成xB,2=0.07，与(2)中所得的残相比，甲醇含量又减少了；（5）欲将甲醇水溶液完全分离，可将原液进行多次反复蒸馏或精馏。8、A 和 B两种物质的混合物在101 325Pa 下沸点-组成图如图，若将1 molA 和 4 molB 混合，在 101325 P
21、a下先后加热到t1=200 C，t2=400 C，t3=600 C，根据沸点-组成图回答下列问题：（1）上述3 个温度中，什么温度下平衡系统是两相平衡？哪两相平衡？各平衡相的组成是多少？各相的量是多少(mol)？（2）上述 3 个温度中，什么温度下平衡系统是单相？是什么相？解：(1)t2=400C 时，平衡系统是两相平衡。此时是液-气两相平衡。各平衡相的组成，如下图所示，为xB(l)=0.88,yB=0.50)g()l(nn=KLGK=8.088.050.08.0n(g)+n(l)=5 mol 解得：n(l)=4.0mol；n(g)=1.0 mol (2)t1=200 C 时，处于液相；t3=
22、600 C 时，处于气相。9、根据2CO的相图，回答如下问题。（1）说出 OA,OB和 OC三条曲线以及特殊点O点与 A点的含义。（2）在常温常压下，将2CO()l高压钢瓶的阀门慢慢打开一点，喷出的2CO呈什么相态？为什么？（3）在常温常压下，将2CO高压钢瓶的阀门迅速开大，喷出的2CO呈什么相态？为什么？（4）为什么将2CO()s称为“干冰”？2CO()l在怎样的温度和压力范围内能存在？解：（1）OA线是2CO()l的饱和蒸气压曲线。OB线是2CO()s的饱和蒸气压曲线，也就是升华曲线。OC线是2CO()s与2CO()l的两相平衡曲线。O点是2CO的三相平衡共存的点，简称三相点，这时的自由度
23、等于零，温度和压力由系统自定。A点是2CO的临界点，这时气-液界面消失，只有一个相。在A点温度以上，不能用加压的方法将2CO()g液化。（2）2CO喷出时有一个膨胀做功的过程，是一个吸热的过程，由于阀门是被缓慢打开的，所以在常温、常压下，喷出的还是呈2CO()g的相态。（3）高压钢瓶的阀门迅速被打开，是一个快速减压的过程，来不及从环境吸收热量，近似为绝热膨胀过程，系统温度迅速下降，少量2CO会转化成2CO()s，如雪花一样。实验室制备少量干冰就是利用这一原理。（4）由于2CO三相点的温度很低，为216.6K，而压力很高，为518KPa。我们处在常温、常压下，只能见到2CO()g，在常压低温下，
24、可以见到2CO()s，这时2CO()s会直接升华，看不到由2CO()s变成2()COl的过程，所以称2CO()s为干冰。只有在温度为216.6K 至 304K，压力为 518KPa至 7400KPa的范围内，2()COl才能存在。所以，生活在常压下的人们是见不到2()COl的。10、固体 CO2的饱和蒸气压与温度的关系为：1353lg11.957pPaTK已知其熔化焓18326fusmHJ mol，三相点温度为-56.6。(1)求三相点的压力；(2)在 100kPa 下 CO2能否以液态存在?(3)找出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式。解：(1)lg(p*/Pa)=-1353/(273.1
25、5-56.6)+11.957=5.709，三相点的压力为5.13 10Pa(3)*msubH=2.303 13538.314 J mol-1；*mVaPH=*msubH-*mfusH=17.58 kJ mol-1，再利用三相点温度、压力便可求出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式：lg(p*/Pa)=-918.2/(T/K)+9.952。11、在40时，将251mol C H Br和252mol C H I的混合物(均为液体)放在真空容器中，假设其为理想混合物，且25p(C H Br)=107.0KPa，25p(C H I)=33.6KPa，试求：(1)起始气相的压力和组成(气相体积不大，可忽
26、略由蒸发所引起的溶液组成的变化)；(2)若此容器有一可移动的活塞，可让液相在此温度下尽量蒸发。当只剩下最后一滴液体时，此液体混合物的组成和蒸气压为若干?解：(1)起始气相的压力p=xBr p*(C2H5Br)（1-xBr）p*(C2H5I)58.07kPa。起始气相的组成yBr=p/xBr p*(C2H5Br)0.614(2)蒸气组成yBr1/3；yBrxBr p*(C2H5Br)/xBr p*(C2H5Br)（1-xBr）p*(C2H5I)解出xBr=0.136，p=43.58kPa12、结霜后的早晨冷而干燥，在-5，当大气中的水蒸气分压降至266.6 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗?若要使
27、霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为273.16 K和 611 Pa，水的摩尔气化焓1vapm45.05 kJ molH，冰的摩尔融化焓1fusm6.01 kJ molH。设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是常数。解：冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和，submvapmfusmHHH11(45.056.01)kJ mol51.06 kJ mol用 Clausius-Clapeyron 方程，计算268.15 K（-5）时冰的饱和蒸气压(268.15K)51 06011ln611 Pa8.314273.16268.15p解得(268.15K)401.
28、4 Pap而 268.15 K（-5）时，水蒸气的分压为266.6 Pa，低于霜的水蒸气分压，所以这时霜要升13、C6 H5 Cl 和 C6 H5 Br 相混合可构成理想液态混合物。136.7 时，纯C6 H5 Cl 和纯 C6 H5 Br 的蒸气压分别为 1.150 105 Pa 和 0.604 105 Pa。计算：(1)要使混合物在101 325Pa 下沸点为136.7，则混合物应配成怎样的组成?(2)在 136.7 时，要使平衡蒸气相中两个物质的蒸气压相等，混合物的组成又如何?解：(1)101 325=1.150105(1-xBr)+0.604 105 xBr,求出xBr0.250。(2
29、)1.150105(1-xBr)0.604 105 xBr，求出xBr0.65614、苯（A）和氯苯（B）形成理想溶液，二者的饱和溶液气压和温度的关系如下图所示，设它们的摩尔蒸发焓变均不随温度而变，试计算苯（A）和氯苯（B）在 101325Pa，95沸腾时的液体组成t/pAKPapBKPa90 135.06 27.73 100 178.65 39.06 解：vapm2121vapm1vapmvapm,368,368()11ln()178.6511ln()31.52135.068.314373.2363.2()178.6511ln155.638.314373.2368.2AAAKAKHAppRTTHAHAKJ molHApkPap同理vapm2121vapm1vapmvapm,368,368()11ln()39.0611ln()38.6127.738.314373.2363.2()39.0611ln32.998.314373.2368.2BBBKBKHBppRTTHBHBKJ molHApkPap155.6332.99(1)1013250.557AABBAAAp xp xpxxx