物理化学习题解答

第五章 相平衡

1、指出下面二组分平衡系统中的相数、独立组分数和自由度数。

（1）部分互溶的两个液相成平衡。

（2）部分互溶的两个溶液与其蒸气成平衡。

（3）气态氢和氧在25℃与其水溶液呈平衡。

（4）气态氢、氧和水在高温、有催化剂存在。

解：（1）C=2,φ=2,f=2-2+2=2

（2）C=2,φ=3,f=2-3+2=1

（3）C=3,φ=2,f=3-2+1=2

（4）C=2,φ=1,f=2-1+2=3

2、固态NH4HS和任意量的H2S和NH3相混合，并按下列反应达成平衡：

NH4HS（s）= H2S(g)+NH3(g)

求（1）独立组分数

（2）若将NH4HS(s)放在抽真空的容器内，达到化学平衡后，独立组分数和自由度数各为若干？

解：（1）C=3-1=2，f=2-2+2=2

（2）C=3-1-1=1，f=1-2+2=1

3、右图为CO2的平衡相图示意图。是根据该图回答下列问题：

（1）使CO2在0℃时液化需要加多大压力？

（2）把钢瓶中的液体CO2项空气中喷出，大部分成为气体，一部分成为固体（干冰），温度下降到多少度，固体CO2才能形成？（图略）

（3）在空气中（101325Pa下）温度为多少度可使固体CO2不经液化而直接升华。

解：（1）3458kPa；（2）-56.6℃；（3）-78.5℃

4、固体CO2的饱和蒸汽压在-103℃时等于，在-78.5℃时等于，求：

（1）CO2的升华热；（2）在-90℃时CO2的饱和蒸汽压。

解：根据克-克方程 （1）)5.19411701(314.8H10.226101.325lnmvap，解得mvapH=25733（J·mol-1）

（2）)5.19411831(314.825733p101.325ln，解得p=(kPa)(书上答案少个0)

5、能否在容量的坩埚里熔化10kg锡？已知锡的熔点为232℃，Hfus=g，固体锡的密度为7.18g/cm3，dT/dp=×10-5K/kPa。

1 第五章 相平衡

1、指出下面二组分平衡系统中的相数、独立组分数和自由度数。

（1）部分互溶的两个液相成平衡。

（2）部分互溶的两个溶液与其蒸气成平衡。

（3）气态氢和氧在25℃与其水溶液呈平衡。

（4）气态氢、氧和水在高温、有催化剂存在。

解：（1）C=2,φ=2,f=2-2+2=2

（2）C=2,φ=3,f=2-3+2=1

（3）C=3,φ=2,f=3-2+1=2

（4）C=2,φ=1,f=2-1+2=3

2、固态NH4HS和任意量的H2S和NH3相混合，并按下列反应达成平衡：

NH4HS（s）= H2S(g)+NH3(g)

求（1）独立组分数

（2）若将NH4HS(s)放在抽真空的容器内，达到化学平衡后，独立组分数和自由度数各为若干

解：（1）C=3-1=2，f=2-2+2=2

（2）C=3-1-1=1，f=1-2+2=1

3、右图为CO2的平衡相图示意图。是根据该图回答下列问题：

（1）使CO2在0℃时液化需要加多大压力

（2）把钢瓶中的液体CO2项空气中喷出，大部分成为气体，一部分成为固体（干冰），温度下降到多少度，固体CO2才能形成（图略）

（3）在空气中（101325Pa下）温度为多少度可使固体CO2不经液化而直接升华。

解：（1）3458kPa；（2）-56.6℃；（3）-78.5℃

4、固体CO2的饱和蒸汽压在-103℃时等于，在-78.5℃时等于，求：

（1）CO2的升华热；（2）在-90℃时CO2的饱和蒸汽压。

解：根据克-克方程

2 （1）)5.19411701(314.8H10.226101.325lnmvap，解得mvapH=25733（J·mol-1）

（2）)5.19411831(314.825733p101.325ln，解得p=(kPa)(书上答案少个0)

5、能否在容量的坩埚里熔化10kg锡已知锡的熔点为232℃，Hfus=g，固体锡的密度为7.18g/cm3，dT/dp=×10-5K/kPa。

物理化学习题解答(十)

习题 p150~153

1、要在面积为100cm2的薄铁片上两面都镀上厚度为0.05mm的均匀镍层，计算所需的时间。已知所用电流为2.0A，电流效率为96%，ρ(Ni,s)=8.9g.cm-3水MNi=58.7g.mol-1。

解：VNi=2×100×0.05×10-1=1cm3

mNi=ρV=8.9 g.cm-3×1 cm3=8.9g

nNi=m/M=8.9/58.7=0.1516mol

Ni2+(aq) + 2e-→Ni(s)

ξ=0.1516mol

Q理=zξF=2×0.1516×96484.5=29257.651C

Q实=Q理/η电泳效率=29257.651/0.96=30476.72C

t= Q实/I=30476.72/2=15238.36s=4.23h

2、在298K和标准压力下，试写出下列电解池在两极上所发生的反应，并计算其理论分解电压：

(1)Pt(s)∣NaOH(1.0mol.kg-1,r±=0.68)∣Pt(s)

(2) Pt(s)∣HBr(0.05mol.kg-1,r±=0.860)∣Pt(s)

(3) Ag(s)∣AgNO3(0.01mol.kg-1,r±=0.902)‖AgNO3 (0.5mol.kg-1,r±=0.526)∣Ag(s)

解：

(1) 阴极：4H2O(l) + 4e-→2H2(pө) + 4OH-(aq)

φH2O/H2 =φөH2O/H2–RT/FlnaOH-

2H+(aq) + 2e-→H2(pө)

H2O(l)==2H+(aq) + OH-(aq)

φөH2O/H2=φH+/H2=φөH+/H2+ RT/FlnaH+

= φөH+/H2+ RT/FlnKөw =0.ln10-14= –0.828V

阳极：4OH-(aq) – 4e-→O2(pө) + 2H2O(l)

φO2/OH-= φөO2 /OH-–RT/FlnaOH- 电解反应：2H2O(l)== 2H2(pө) + O2(pө)

第五章 相平衡

1、指出下面二组分平衡系统中的相数、独立组分数和自由度数。

（1）部分互溶的两个液相成平衡。

（2）部分互溶的两个溶液与其蒸气成平衡。

（3）气态氢和氧在25℃与其水溶液呈平衡。

（4）气态氢、氧和水在高温、有催化剂存在。

解：（1）C=2,φ=2,f=2-2+2=2

（2）C=2,φ=3,f=2-3+2=1

（3）C=3,φ=2,f=3-2+1=2

（4）C=2,φ=1,f=2-1+2=3

2、固态NH4HS和任意量的H2S和NH3相混合，并按下列反应达成平衡：

NH4HS（s）= H2S(g)+NH3(g)

求（1）独立组分数

（2）若将NH4HS(s)放在抽真空的容器内，达到化学平衡后，独立组分数和自由度数各为若干？

解：（1）C=3-1=2，f=2-2+2=2

（2）C=3-1-1=1，f=1-2+2=1

3、右图为CO2的平衡相图示意图。是根据该图回答下列问题：

（1）使CO2在0℃时液化需要加多大压力？

（2）把钢瓶中的液体CO2项空气中喷出，大部分成为气体，一部分成为固体（干冰），温度下降到多少度，固体CO2才能形成？（图略）

（3）在空气中（101325Pa下）温度为多少度可使固体CO2不经液化而直接升华。

解：（1）3458kPa；（2）-56.6℃；（3）-78.5℃

4、固体CO2的饱和蒸汽压在-103℃时等于，在-78.5℃时等于，求：

（1）CO2的升华热；（2）在-90℃时CO2的饱和蒸汽压。

解：根据克-克方程

（1）)5.19411701(314.8H10.226101.325lnmvap，解得mvapH=25733（J·mol-1）

（2）)5.19411831(314.825733p101.325ln，解得p=(kPa)(书上答案少个0)

5、能否在容量的坩埚里熔化10kg锡？已知锡的熔点为232℃，Hfus=g，固体锡的密度为7.18g/cm3，dT/dp=×10-5K/kPa。