天大物理化學簡明教程習題答案(文件)

　

【正文】 還原反應的化學計量式分別為 一氧化碳與水蒸氣的反應 顯然， (3) = (2) – (1)，因此 設一氧化碳和水蒸氣的物質的量分別為 n，平衡轉化率為 ，則 因此， 在真空的容器中放入固態的 NH4HS，于 25℃ 下分解為 NH3(g)與 H2S(g)，平衡時容器內的壓力為 kPa。求 25℃下 AgCl(s)在水溶液中的標準溶度積 K? 及溶解度 s。mol 解：（ 1）設 COCl2解離度為 x C O C l 2 ( g ) C O ( g ) + C l 2 ( g ) 起始時 1mol 0 0 平衡時 1x x x 反 應 2 N a H C O 3 ( s ) N a 2 C O 3 ( s ) + H 2 O ( g ) + C O 2 ( g ) 在不同溫度下的平衡總壓如下表 t/℃ 30 50 70 90 100 110 p/kPa 設反應的 rmH?? 與溫度無關。試分別計算在下述情況下，乙苯的平衡轉化率。 第六章 相平衡 指出下列平衡系統中的組分數 C，相數 P及自由度 F。兩者可形成理想液態混合物。取 g 甲苯和 g 苯置于帶活塞的導熱容器中，始態為一定壓力下90℃ 液態混合物。 （ 3） 從圖上找出組成為 的液相的露點。 （ 5）系統代表點 已知水 苯酚系統在 30℃ 液 液平衡時共軛溶液的組成 為： L1（苯酚溶于水）， %； L2（水溶于苯酚）， %。今由 350 g水和 150 g異丁醇形成的系統在 kPa 壓力下由室溫加熱，問： （ 1） 溫度剛要達到共沸點時，系統處于相平衡時存在哪些相？其質量各為多少？ （ 2） 當溫度由共沸點剛有上升趨勢時，系統處于相平衡時存在哪些相？其質量各為多少？ 解：相圖見圖（ ）。 解：各相區已標于圖上。 解：單項區 , 1： A和 B的混合溶液 l。 6, A(s) + B(s) 三項線： MNO, IJK, LJ, 凝固點降低（ A）， JM, 凝固點降低（ B）， NV, 凝固點降低（ B） MUN, 溶解度曲線。 冷卻曲線如圖所示 低溫時固態部分互溶 、高溫時固態完全互溶且具有最低熔點的 AB 二組分凝聚系統相圖如附圖。 (1) 指出各相區穩定存在時的相；三相線上的相平衡關系； (2) 繪出圖中狀態點為 a , b , c 三個樣品的冷卻曲線，并注明各階段時的相變化。 解： 各相區的相態如下表所示 相區 相態 相區 相態 1 溶液 L 5 溶液 L1+溶液 L2 2 固溶體α 6 溶液 L2+固溶體 β 3 固溶體 β 7 溶液 L2+固溶體α 4 溶液 L1+固溶體α 8 固溶體α +固溶體 β AB 二元凝聚系統相圖如附圖。 解：各相區的平衡相如下圖所示。通電一定時間后，測知在陰極上析出 的 ，并知陰極區溶液中 的總量減少了 。一電導池中充以此溶液，在 25 ℃ 時測得其電阻為 。 在同一電導池中裝入 的 溶液，測得電阻為 。 解：水的無限稀釋摩爾電導率為 。 解：查表知 無限稀釋摩爾電導率為 因此， 已知 25 ℃ 時水的離子積 ， 、 和 的 分別等于， 和 。計算（ 1）電導池系數；（ 2） 溶液的電導率；（ 3） 溶液的摩爾電導率。 解：解該類問題主要依據電極區的物料守恒（溶液是電中性的）。通過的電流為 20 A，經過 15 min后，問：（ 1）在陰極上能析出多少質量的 ?(2) 在的 27 ℃ ， 100 kPa下的 ？ 解：電極反應為 電極反應的反應進度為 因此： 用 Pb(s)電極電解 Pb(NO3)2溶液，已知溶液濃度為每 1g水中含有 Pb(NO3) 102g。 解 : 各相區的穩定相如右圖。指出各相區的穩定相，三相線上的相平衡關系。 1區為液態溶液，單相區； 2區為固態溶液（固溶體），此區域內 A、 B可互溶解成一相； 3區是液態溶液與固溶體α兩相平衡區； 4區是液態溶液與固溶體 β 兩相平衡區； 5區是固溶體α與固溶體 β 兩相平衡區； 最上邊的一條曲線是液相組成線，也是 A、 B相互溶解度隨溫度變化曲線； 中間的 abc線是固態溶液組成線，表示不同溫度下與液相平衡時固態溶液的組成； 下面的 def 線是 A（ s）、 B（ s）的相互溶解度曲線，表示不同 溫度下 固溶體α與固溶體 β 兩相平衡時固溶體α與固溶體 β 的組成。指出各相區的相平衡關系、各條線的意義并繪出狀態點為 a， b的樣品的 冷卻曲線。 3, l2 + B(s)。已知：在此壓力下該系統的共沸點為 80℃ ， 80℃ 時水的飽和蒸氣壓為 kPa。系統代表點為。在 kPa下，系統的共沸點為 ℃ 。 （ 3） 的液相的露點為 ℃ 。 100 0 0 （ 1） 畫出氣 液平衡的溫度 組成圖。 （ 2） 平衡時氣、液兩相的物質的量 解：（ 1）對于理想液態混合物，每個組分服從 Raoult 定律，因此 （ 2）系統代表點 ，根據杠桿原理 已知甲苯、苯在 90℃ 下純液體的飽和蒸氣壓分別為 kPa 和 kPa。 （ 5） 過量的 NH4HCO3(s)與其分解產物 NH3(g)、 H2O(g)和 CO2(g)成平衡； （ 6） I2作為溶質在兩不互溶液體 H2O和 CCl4中達到分配平衡（凝聚系統）。 . 在 600℃、 100kPa時下列反應達到平衡 (1)應用路易斯 蘭德爾規則及逸度因子圖 , 求 250℃ , , 合成甲醇反應 CO(g)+2H2(g) = CH3OH(g) 的 KΨ 。 解：（ 1） ? ?? ?222rmrmrm( ) ( )( p / )2l n =2 l n l n 2Hl n = CRTH2 l n l n 2 = CRTHl n = C 39。計算： C O C l 2 ( g ) C O ( g ) + C l 2 ( g ) （ 1） 100℃，總壓為 200kPa時， COCl2解離度； （ 2） 100℃下上述反應的 rmH?? ； （ 3） 總壓為 200kPa， COCl2 解離度 %時的溫度。已知 25℃ 時 N2O4(g)和 NO2(g)的 rmH?? 分別為 kJ/mol和 kJ/mol。 （ 2） 容器內原有 kPa 的 NH3(g)，問需加多大壓力的 H2S，才能形成 NH4HS 解：反應的化學計量式如下 由題給條件， 25℃ 下 已知 ， CO（ g）和 CH3OH（ g）的 fm??? 分別為 出來的平衡氣體中氫的體積分數 。求下列反應的 。 （ 3） N2O4(300 kPa), NO2(200 kPa)。 解：根據已知條件 稀水溶液條件下 ，因此 稀水溶液時，滲透壓與溶質的性質無關， 第 五章 化學平衡 已知四氧化二氮的分解反應 在 K時， 。純水的飽和蒸氣壓 。 解：溶劑的滲透壓表示為 在 20℃ 下將 g 蔗糖（ C12H22O11）溶于 1 kg的水中。試計算被 kPa，體積分數 ， 的空氣所飽和了的水的凝固點較純水的降低了多少？ 解：為 kPa 的空氣所飽和了的水中溶解的 O2和 N2的物質兩分別為 查表知水的凝固點降低系數為 ，因此 已知樟腦（ C10H16O）的凝固點降低系數為 。 解： 10 g葡萄糖（ C6H12O）溶于 400 g乙醇中 2 g有機物質溶于 100 g 乙醇中 在 100 g苯中加入 g聯苯（ C6H5C6H5），所形成溶液的沸點為 ℃ 。今測得平衡時氣相中碘的蒸氣壓與液相中碘的摩爾分數之間的兩組數據如下： 求 是溶液中碘的活度及活度系數。求 NH3在水與三氯甲烷中的分配系數 解： NH3在水與三氯甲烷中分配達到平衡時 而溶質的化學勢 因此， 當溶液中的 NH3和氣相中的 NH3達平衡時 由于 因此， 20℃ 某有機酸在水和乙醚中的分配系數為 。 解：理想液態混合物中組分 B的化學勢為 因此， 新混合物的組成為 所以： 液體 B和液體 C可形成理想液態混合物。 2. 凝結出第 一滴微小液滴時氣相組成不變。 A， B兩液體能形成理想液態混合物。 解：假設（ 1） H2, N2在水中的溶解符合 Henry 定律；（ 2）氣相可看作理想氣體。 解：根據 Raoult 定律 H2, N2與 100 g水在 40℃ 時處于平衡，平衡總壓為 kPa。若混合物的組成為二者的質量分數各 50 %，求 60℃ 時此混合物的平衡蒸氣組成，以摩爾分數表 示。求： （ 1） 把水（ A）和醋酸（ B）的偏摩爾體積分別表示成 bB的函數關系。 解：根據 ClausiusClapeyron 方程 設它們具有相同蒸氣壓時的溫度為 T，則 求證： (2) 對理想氣體 證明： 對理想氣體， 證明： （ 1） （ 2）對理想氣體 證明： 對于理想氣體， 求證： （ 1） （ 2