第四章 多组分系统热力学练习题及答案1

第四章多组分体系热力学一、选择题1. 在298K时，A和B两种气体单独溶解在某一溶剂中，均遵守亨利定律，亨利常数分别为kА和k B，且知kА> k B，则当A和B的平衡压力相同时，在一定量的该溶剂中所溶解的关系为( ) (A) A 的量大于 B 的量；(B) A 的量小于 B 的量；(C) A 的量等于 B 的量；(D) A 的量与 B 的量无法比较。

2. 在恒温抽空的玻璃罩中封入二杯液面相同的糖水 (A) 和纯水 (B)。

经历若干时间后，二杯液面的高度将是：( )(A) A 杯高于 B 杯； (B) A 杯等于 B 杯； (C) A 杯低于 B 杯；(D) 视温度而定。

3. 在温度T时，纯液体A的饱和蒸气压为P A*，化学势为μA*，并且已知在P⊖压力下的凝固点为T f*，当A 中溶入少量与A不形成固态溶液的溶质而形成为稀溶液时，上述三物理量分别为P、μA、T f则( ) (A) P < P，μA*<μA　，T f*< T f(B) P A*> P A ，μA*<μA ，T f*< T f(C) P < P，μA*<μA　，T f*> T f(D) P A*> P A ，μA*>μA , T f*> T f4.已知在 373K 时液体A 的饱和蒸气压为66662Pa，液体B的饱和蒸气压为1.01325×105 Pa，设 A 和 B 构成理想液体混合物，则当A在溶液中的物质的量分数为0.5 时，气相 A 的物质的量分数应为：( )(A) 0.200 (B) 0.300 (C) 0.397 (D) 0.6035. 对于理想液体混合物，下列偏微商小于零的是：(A) [∂(△mix F m)/ ∂T]p(B) [∂(△mix S m)/ ∂T]p(C) [∂ (△mix G m)/T]/ ∂T]p(D) [∂ (△mix G m)/ ∂P]T6. 假设A、B 二组分混合可以形成理想液体混合物，则下列叙述中不正确的是：( )(A)A、B 分子之间的作用力很微弱；(B) A、B 都遵守拉乌尔定律；(C) 液体混合物的蒸气压介于A、B 的蒸气压之间；(D) 可以用重复蒸馏的方法使A、B 完全分离。

第四章多组分系统热力学选择题1。

在373。

15K和101325Pa•下水的化学势与水蒸气化学位的关系为（A) μ(水)＝μ（汽) (B）μ（水)＜μ（汽）（C）μ（水)＞μ(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。

稀溶液的依数性之一为蒸气压下降.3．98K时，A、B两种气体在水中的亨利常数分别为 k1和 k2,且k1＞ k2,则当P1＝P2时，A、B在水中的溶解量C1 和 C2 的关系为（A） C1＞ C2 （B） C1＜ C2 （C) C1＝ C2 (D）不能确定答案：B4．将非挥发性溶质溶于溶剂中形成稀溶液时,将引起(A) 沸点升高 (B）熔点升高 (C）蒸气压升高 (D) 都不对答案：A.稀溶液的依数性包括沸点升高、凝固点下降、蒸气压下降和渗透压。

5。

涉及纯物质标准状态的下列说法中不正确的是(A）纯理想气体的标准状态就是标准压力P（100KPa)下的状态（B) 纯液体物质的标准状态就是标准压力P（100KPa)下的纯液体(C）纯固体物质的标准状态就是标准压力P(100KPa)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：D6。

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（B）所有依数性都与溶液中溶质的浓度成正比(C) 所有依数性都与溶剂的性质无关(D）所有依数性都与溶质的性质有关答案：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(B) 其值只与温度、溶质性质和浓度标度有关(C）其值与溶剂性质、温度和浓度大小有关（D）其值与温度、溶剂和溶质的性质及浓度标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）等熵等压（C) 等温, 溶液浓度不变 (D）等温等压，溶液浓度不变答案:D9。

第4章 多组分系统热力学思考题：1. 理想液态混合物和理想气体的微观模型有何不同？2. 理想稀溶液要“稀”到什么程度才算理想稀溶液？3. 在相同的温度和压力下，相同质量摩尔浓理想液态混合物和理想气体的微观模型有何不同？度的葡萄糖和食盐水溶液的渗透压是否相同？4. 在一完全密闭的透明恒温箱中放有两个体积相同的杯子。

往A ，B 杯中分别倒入1/3体积的纯水和蔗糖水溶液，并置于该恒温箱中。

假设恒温箱很小，有少量水蒸发即可达到饱和。

那么经足够长时间后，两杯中会发生什么现象？解释原因。

选择题：1. 下述各量中，哪些是偏摩尔量？（ ） A. C n P T B n H ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ B. C n V T B n U ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ C. C n V T p A ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ D. C n V p T G ,,⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂ E. C n p T B n V ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ F. Cn p S B n H ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ 下述各量中，哪些不是化学势？（ ）A. *,B m G B. C n S V B n U ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ C. C n p T B n H ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ D. Cn p T B n G ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ E. B μ F. Cn V T B n A ,,⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂ 2. 单一组分过冷液体的化学势比其固体的化学势（ ）A. 高B. 低C. 相等D. 不可比较3. 重结晶制盐的过程中，析出的NaCl 固体的化学势比母液中NaCl 的化学势（ ）A. 高B. 低C. 相等D. 不可比较4.在溶剂中加入非挥发性溶质后沸点升高，说明该溶剂的化学势比未加溶质前的化学势（）A. 高B. 低C. 相等D. 不可比较5.恒温恒压下，在A、B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加时，B的偏摩尔体积将（）A. 增加B. 减少C. 不变D. 不一定6.0℃，2PΘ时，水的化学势比冰的化学势（）A. 高B. 低C. 相等D. 不可比较7.混合理想气体中组分i的标准态与混合非理想气体中组分i的标准态相比较，其关系为（）A. 相同B. 不同C. 不一定相同D. 无关系8.下列哪种方法对消灭蚂蟥更有利？（）A. 用手拍B. 用刀切成几段C. 扔到岸边暴晒D. 扔到岸边向其身体撒盐9.恒温下，B溶于A中组成溶液。

第四章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用1.在298K 时，有0.10kg 质量分数为0.0947的硫酸H 2SO 4水溶液，试分别用（1）质量摩尔浓度B m ；（2）物质的量浓度和B c （3）摩尔分数B x 来表示硫酸的含量。

已知在该条件下，硫酸溶液的密度为331.060310kg m -⨯⋅ ，纯水的浓度为3997.1kg m -⋅ 。

解：质量摩尔浓度：()2410.19.47%/1009.47%0.1981.067mol H SO B n m W kg -⨯==-⨯=⋅水物质量浓度：()24331009.47%0.10.19.47%/98997.11.02310mol H SO B n c V m --⨯⨯===⨯g 水 摩尔分数：242420.0189H SO B H SO H On x n n ==+2、在K 298和大气压力下，含甲醇()B 的摩尔分数B x 为0.458的水溶液密度为30.8946kg dm -⋅，甲醇的偏摩尔体积313()39.80V CH OH cm mol -=⋅，试求该水溶液中水的摩尔体积2()V H O 。

解：3322CH OH CH OH H O H O V n V n V =+3322CH OH CH OHH O H OV n V V n -=以1mol 甲醇水溶液为基准，则330.45832(10.458)180.027290.894610m V dm ρ⨯+-⨯===⨯ ∴23310.027290.45839.801016.7210.458H OV cm mol ---⨯⨯==⋅-3.在298K 和大气压下，某酒窖中存在酒10.0m3，其中含乙醇的质量分数为0.96。

今欲加水调制含乙醇的质量分数为0.56的酒，试计算（1）应加入水的体积；（2）加水后，能得到含乙醇的质量分数为0.56的酒的体积已知该条件下，纯水的密度为3997.1kg m -⋅，水和乙醇的偏摩尔体积为()25C H OH ω()()6312/10V H O m mol --⋅()()63125/10V C H OH m mol --⋅0.96 14.61 58.0 0.5617.1156.58解：设加入水的物质的量为O H n 2'，根据题意，未加水时，2520.9610.96::9.3914618C H OH H O n n -== 2525221C H OHC H OH H O H O V n V n V =⋅+⋅ 即 661001.581061.1410522--⨯⨯+⨯⨯=OH H C O H n n解出：25167882C H OH n mol =217877H O n mol = 加入水后，25220.5610.56:():0.4984618C H OH H O H O n n n -'+== 20.5610.56167882:(17877):0.4984618H O n -'+==2'317887H On mol = 加入水的物质的体积为23331788718105.727()999.1H O V m -⨯⨯'== 2525222252'26'6()56.5810(17877)17.1110C H OH C H OH H O H OH OC H OH H OV n V n n V n n --=++=⨯⨯++⨯⨯329.4984495 5.76753115.266V m =+=4.在K 298和kPa 100下，甲醇)(B 的摩尔分数B x 为30.0的水溶液中，水)(A 和甲醇)(B 的偏摩尔体积分别为：132765.17)(-⋅=mol cm O H V ，133632.38)(-⋅=mol cm OH CH V 。

第四章多组分系统热力学练习题及答案1.20 ︒C下HCl溶于苯中达平衡，气相中HCl的分压为101.325 kPa时，溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。

已知20 ︒C时苯的饱和蒸气压为10.0 kPa，若20︒C 时HCl和苯蒸气总压为101.325 kPa，求100 g笨中溶解多少克HCl。

解：设HCl在苯中的溶解符合Henry定律2.60 ︒C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。

二者可形成理想液态混合物。

若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ︒C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。

解：质量分数与摩尔分数的关系为求得甲醇的摩尔分数为根据Raoult定律3.80 ︒C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。

两液体可形成理想液态混合物。

若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 ︒C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。

解：根据Raoult定律4. A，B两液体能形成理想液态混合物。

已知在温度t时纯A的饱和蒸气压，纯B的饱和蒸气压。

（1）在温度t下，于气缸中将组成为的A, B混合气体恒温缓慢压缩，求凝结出第一滴微小液滴时系统的总压及该液滴的组成（以摩尔分数表示）为多少？（2）若将A, B两液体混合，并使此混合物在100 kPa，温度t下开始沸腾，求该液态混合物的组成及沸腾时饱和蒸气的组成（摩尔分数）。

解：1. 由于形成理想液态混合物，每个组分均符合Raoult定律; 2. 凝结出第一滴微小液滴时气相组成不变。

因此在温度t混合物在100 kPa，温度t下开始沸腾，要求5. 已知101.325kPa下，纯苯（A）的正常沸点和摩尔蒸发焓分别为353.3K和30762J·mol-1，纯甲苯（B）的正常沸点和摩尔蒸发焓分别为383.7K和31999J·mol-1。

苯和甲苯形成理想液态混合物，若有该种液态混合物在101.325kPa，373.1K沸腾，计算混合物的液相组成。

第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用复习题解答1．下列说法是否正确，为什么？（1）溶液的化学势等于溶液中个组分的化学势之和；答：错。

溶液无化学势。

（2）对于纯组分，其化学势就等于它的Gibbs自由能；答：错。

对于纯组分其化学势等于其摩尔Gibbs自由能。

（3）在同一稀溶液中，溶质B的浓度分别可以用xB，mB，cB表示，其标准态的表示方法也不同，则其相应的化学势也就不同；答：错。

因为pB=kx ·xB = km ·mB =kc ·cB，μ= μx*+RTln xB= μm*+RTln (mB/mº)= μc*+RTln (cB/cº)，所以其标准态的表示方法可不同，但其相应的化学势相同。

（4）在同一溶液中，若标准态规定不同，则其相应的相对活度也就不同；答：对。

？（5）二组分理想液态混合物的总蒸气压，一定大于任一组分的蒸气分压；答：对。

p = pA+ pB p> pA 或 p> pB（6）在相同温度、压力下，浓度都是0.01mol·kg-1的食糖和食盐水溶液的渗透压相等；（6）错。

食糖以分子形式存在于水溶液中，而食盐以离子形式存在于水溶液中，虽然浓度相同，但在溶液中的粒子数不同，所以产生的渗透压不等。

（7）稀溶液的沸点一定比纯溶剂高；答：错。

稀溶液中所加的溶质若是难挥发的非电解质，则其沸点一定比纯溶剂高；若加的是易挥发的溶质就不一定。

（8）在KCl重结晶过程中，析出的KCl(s)的化学势大于母液中KCl的化学势；答：错。

应该相反，化学势从高到低的方向变化。

析出的KCl(s)的化学势小于母液中KCl 的化学势。

（9）相对活度a=1的状态就是标准态；答：错。

对溶质，在T，pº下，当γ→1时，各自浓度均为1的假想态为标准态。

（10）在理想液态混合物中，Roult定律与Henry定律相同。

答：对。

pB= pB *·xB =kx ·xB2．想一想，这是为什么？（1）在寒冷的国家，冬天下雪前，在路上洒盐；答：利用稀溶液凝固点较纯溶剂低，在路上洒盐可降低冰点，防止路因结冰而变滑。

第四章，多组分系统热力学一、选择题1. 在 298K 时，A 和 B 两种气体单独在某一溶剂中溶解，遵守亨利定律，亨利常数分别为 kA 和 KB，且知 KA>KB，则当 A 和 B 压力（平衡时的）相同时，在一定量的该溶剂中所溶解的关系为 ( ) B (A) A 的量大于 B 的量 (B) A 的量小于 B 的量(C) A 的量等于 B 的量 (D) A 的量与 B 的量无法比较2. 在 400K 时，液体 A 的蒸气压为 4×104Pa，液体 B 的蒸气压为 6×104Pa，两者组成理想液体混合物，平衡时，溶液中 A 的物质的量分数为 0.6，则气相中 B 的物质的量分数为： ( ) B(A) 0.60 (B) 0.50 (C) 0.40 (D) 0.313. 已知挥发性纯溶质 A 液体的蒸气压为 67 Pa，纯溶剂 B 的蒸气压为 26665Pa，该溶质在此溶剂的饱和溶液的物质的量分数为 0.02，则此饱和溶液（假设为理想液体混合物）的蒸气压为：( ) C(A) 600 Pa (B) 26198 Pa (C) 26133 Pa (D) 599 Pa4. 已知 373.2K 时，液体 A 的饱和蒸气压为 133.32 kPa，另一液体 B 可与 A构成理想液体混合物。

当 A 在溶液中的物质的量分数为 0.5 时，A 在气相中的物质量分数为 2/3 时，则在 373.2K时，液体 B 的饱和蒸气压应为： ( ) A(A) 66.66 kPa (B) 88.88 kPa (C) 133.32 kPa (D) 266.64 kPa5. 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 B形成理想溶液,当 A 在溶液中的摩尔分数为 0.5 时,在气相中 A 的摩尔分数为： ( ) D(A) 1 (B) 1/2 (C) 1/3 (D) 2/36. 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、溶剂性质和浓度有关(C) 其值与温度、溶质性质和浓度有关(D) 其值与温度、溶质和溶剂性质及浓度的标度有关7. 已知 373K 时，液体 A 的饱和蒸气压为 5×104 Pa，液体 B 的饱和蒸气压为 105Pa，A 和 B构成理想液体混合物，当 A 在溶液中的物质的量分数为 0.5时，气相中 B 的物质的量分数为：( ) A(A) 1/1.5 (B) 1/2 (C) 1/2.5 (D) 1/38.2molA物质和3molB物质在等温、等压下，混合形成理想液态混合物，该系统中A和B的偏摩尔体积分别为1.79×10-5m3×mol-1，2.15×10-5m3×mol-1，则混合物的总体积为：（） C(A)9.67×10-5m3 (B)9.85×10-5m3(C)1.003×10-4m3 (D)8.95×10-5m39.298K，标准压力下，苯和甲苯形成理想液态混合物。

第四章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用1.在298K 时，有0.10kg 质量分数为0.0947的硫酸H 2SO 4水溶液，试分别用（1）质量摩尔浓度B m ；（2）物质的量浓度和B c （3）摩尔分数B x 来表示硫酸的含量。

已知在该条件下，硫酸溶液的密度为331.060310kg m -⨯⋅ ，纯水的浓度为3997.1kg m -⋅ 。

解：质量摩尔浓度：()2410.19.47%/1009.47%0.1981.067mol H SO B n m W kg -⨯==-⨯=⋅水物质量浓度：()24331009.47%0.10.19.47%/98997.11.02310mol H SO B n c V m --⨯⨯===⨯g 水 摩尔分数：242420.0189H SO B H SO H On x n n ==+2、在K 298和大气压力下，含甲醇()B 的摩尔分数B x 为0.458的水溶液密度为30.8946kg dm -⋅，甲醇的偏摩尔体积313()39.80V CH OH cm mol -=⋅，试求该水溶液中水的摩尔体积2()V H O 。

解：3322CH OH CH OH H O H O V n V n V =+3322CH OH CH OHH O H OV n V V n -=以1mol 甲醇水溶液为基准，则330.45832(10.458)180.027290.894610m V dm ρ⨯+-⨯===⨯ ∴23310.027290.45839.801016.7210.458H OV cm mol ---⨯⨯==⋅-3.在298K 和大气压下，某酒窖中存在酒10.0m3，其中含乙醇的质量分数为0.96。

今欲加水调制含乙醇的质量分数为0.56的酒，试计算（1）应加入水的体积；（2）加水后，能得到含乙醇的质量分数为0.56的酒的体积已知该条件下，纯水的密度为3997.1kg m -⋅，水和乙醇的偏摩尔体积为()25C H OH ω()()6312/10V H O m mol --⋅ ()()63125/10V C H OH m mol --⋅0.96 14.61 58.0 0.5617.11 56.58解：设加入水的物质的量为O H n 2'，根据题意，未加水时，2520.9610.96::9.3914618C H OH H O n n -== 2525221C H O H C H O H H O H OV n V n V =⋅+⋅ 即 661001.581061.1410522--⨯⨯+⨯⨯=O H H C O H n n 解出：25167882C H OH n mol =217877H O n mol = 加入水后，25220.5610.56:():0.4984618C H O HH O H On n n -'+== 20.5610.56167882:(17877):0.4984618H O n -'+== 2'317887H O n mol = 加入水的物质的体积为23331788718105.727()999.1H O V m -⨯⨯'== 2525222252'26'6()56.5810(17877)17.1110C H OH C H OH H O H OH OC H OH H OV n V n n V n n--=++=⨯⨯++⨯⨯329.4984495 5.76753115.266V m =+=4.在K 298和kPa 100下，甲醇)(B 的摩尔分数B x 为30.0的水溶液中，水)(A 和甲醇)(B 的偏摩尔体积分别为：132765.17)(-⋅=mol cm O H V ，133632.38)(-⋅=mol cm OH CH V 。