天大物理化學(xué)簡明教程習(xí)題答案-資料下載頁

　　

【正文】 MgCO3(s)與其分解產(chǎn)物 MgO(s)和 CO2(g)成平衡； （ 3） NH4Cl(s)放入一抽空的容器中，并與其分解產(chǎn)物 NH3(g)和 HCl(g)成平衡； （ 4） 任意量的 NH3(g)和 H2S(g)與 NH4HS(s)成平衡。 （ 5） 過量的 NH4HCO3(s)與其分解產(chǎn)物 NH3(g)、 H2O(g)和 CO2(g)成平衡； （ 6） I2作為溶質(zhì)在兩不互溶液體 H2O和 CCl4中達(dá)到分配平衡（凝聚系統(tǒng)）。 解： （ 1） C = 1, P = 2, F = C – P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1. （ 2） C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C – P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1. （ 3） C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C – P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1. （ 4） C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C – P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2. （ 5） C = 4 – 3 = 1, P = 2, F = C – P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1. （ 6） C = 3, P = 2, F = C – P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2. 已知液體甲苯（ A）和液體苯（ B）在 90℃ 時(shí)的飽和蒸氣壓分別為 = 和。兩者可形成理想液態(tài)混合物。今有系統(tǒng)組成為 的甲苯 苯混合物 5 mol，在90℃ 下成氣 液兩相平衡，若氣相組成為 求： （ 1） 平衡時(shí)液相組成 及系統(tǒng)的壓力 p。 （ 2） 平衡時(shí)氣、液兩相的物質(zhì)的量 解：（ 1）對于理想液態(tài)混合物，每個(gè)組分服從 Raoult 定律，因此 （ 2）系統(tǒng)代表點(diǎn) ，根據(jù)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。兩者可形成理想液態(tài)混合物。取 g 甲苯和 g 苯置于帶活塞的導(dǎo)熱容器中，始態(tài)為一定壓力下90℃ 液態(tài)混合物。在恒溫 90℃ 下逐漸降低壓力，問 （ 1） 壓力降到多少時(shí)，開始產(chǎn)生氣相，此氣相的組成如何？ （ 2） 壓力降到多少時(shí)，液相開始消失，最后一滴液相的組成如何？ （ 3） 壓力為 kPa 時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)氣 液兩相平衡，兩相的組成如何？兩相的物質(zhì)的量各位多少？ 解：原始溶液的組成為 （ 1）剛開始出現(xiàn)氣相時(shí)，可認(rèn)為液相的組成不變，因此 （ 2）只剩最后一滴液體時(shí)，可認(rèn)為氣相的組成等于原始溶液的組成 （ 3）根據(jù)（ 2）的結(jié)果 由杠 桿原理知， kPa 下水 (A)醋酸 (B)系統(tǒng)的氣 液平衡數(shù)據(jù)如下。 100 0 0 （ 1） 畫出氣 液平衡的溫度 組成圖。 （ 2） 從圖上找出組成為 的氣相的泡點(diǎn)。 （ 3） 從圖上找出組成為 的液相的露點(diǎn)。 （ 4） ℃ 時(shí)氣 液平衡兩相的組成是多少？ （ 5） 9 kg水與 30 kg 醋酸組成的系統(tǒng)在 ℃ 達(dá)到平衡時(shí)，氣 液兩相的質(zhì)量各位多少？ 解：（ 1）氣 液平衡的溫度 組成圖為 （ 2） 的氣相的泡點(diǎn)為 ℃ 。 （ 3） 的液相的露點(diǎn)為 ℃ 。 （ 4） ℃ 時(shí)氣 液平衡兩相的組成 ， 。 （ 5）系統(tǒng)代表點(diǎn) 已知水 苯酚系統(tǒng)在 30℃ 液 液平衡時(shí)共軛溶液的組成 為： L1（苯酚溶于水）， %； L2（水溶于苯酚）， %。 （ 1） 在 30℃ ， 100 g 苯酚和 200 g水形成的系統(tǒng)達(dá)液 液平衡時(shí)，兩液相的質(zhì)量各為多少？ （ 2） 在上述系統(tǒng)中若 再加入 100 g苯酚，又達(dá)到相平衡時(shí)，兩液相的質(zhì)量各變到多少？ 解：（ 1）系統(tǒng)代表點(diǎn) ，根據(jù)杠桿原理 （ 2） 系統(tǒng)代表點(diǎn) 水 異丁醇系統(tǒng)液相部分互溶。在 kPa下，系統(tǒng)的共沸點(diǎn)為 ℃ 。氣 (G)、液 (L1)、液 (L2)三相平衡時(shí)的組成 依次為： %； %； %。今由 350 g水和 150 g異丁醇形成的系統(tǒng)在 kPa 壓力下由室溫加熱，問： （ 1） 溫度剛要達(dá)到共沸點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)處于相平衡時(shí)存在哪些相？其質(zhì)量各為多少？ （ 2） 當(dāng)溫度由共沸點(diǎn)剛有上升趨勢時(shí)，系統(tǒng)處于相平衡時(shí)存在哪些相？其質(zhì)量各為多少？ 解：相圖見圖（ ）。（ 1）溫度剛要達(dá)到共沸點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)中尚無氣相存在， 只存在兩個(gè)共軛液相。系統(tǒng)代表點(diǎn)為。根據(jù)杠 桿原理 （ 2）當(dāng)溫度由共沸點(diǎn)剛有上升趨勢時(shí)， L2消失，氣相和 L1共存，因此 恒壓下二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)氣 液平衡的溫度 組成圖如附圖，指出四個(gè)區(qū)域平衡的相及自由度數(shù)。 解：各相區(qū)已標(biāo)于圖上。 l1, B in A. l2, A in B. 自由度：四個(gè)區(qū)域從上到下 2 1 2 1 為了將含非揮發(fā)性雜質(zhì)的甲苯提純，在 kPa 壓力下用水 蒸氣蒸餾。已知：在此壓力下該系統(tǒng)的共沸點(diǎn)為 80℃ ， 80℃ 時(shí)水的飽和蒸氣壓為 kPa。試求： （ 1） 氣相的組成（含甲苯的摩爾分?jǐn)?shù)）； （ 2） 欲蒸出 100 kg純甲苯，需要消耗水蒸氣多少千克？ 解：沸騰時(shí)系統(tǒng)的壓力為 kPa，因此 消耗 水蒸氣的量 A– B二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的液 固平衡相圖如附圖，試指出各個(gè)相區(qū)的相平衡關(guān)系，各條線所代表的意義，以及三相線所代表的相平衡關(guān)系。 解：單項(xiàng)區(qū) , 1： A和 B的混合溶液 l。 二相區(qū)： 2, l1 + l2。 3, l2 + B(s)。 4, l1 + A(s) 5, l1 + B(s)。 6, A(s) + B(s) 三項(xiàng)線： MNO, IJK, LJ, 凝固點(diǎn)降低（ A）， JM, 凝固點(diǎn)降低（ B）， NV, 凝固點(diǎn)降低（ B） MUN, 溶解度曲線。 固態(tài)完全互溶、具有最高熔點(diǎn)的 AB二組分凝聚系統(tǒng)相圖如附圖。指出各相區(qū)的相平衡關(guān)系、各條線的意義并繪出狀態(tài)點(diǎn)為 a， b的樣品的 冷卻曲線。 解：單項(xiàng)區(qū)： 1 (A + B, 液態(tài)溶液 , l) 4 (A + B, 固態(tài)溶液 , s) 二相區(qū)： 2 (l1 + s1), 3 (l2 + s2) 上方曲線，液相線，表示開始有固溶體產(chǎn)生；下方曲線，固相線，表 示液態(tài)溶液開始消失。 冷卻曲線如圖所示 低溫時(shí)固態(tài)部分互溶 、高溫時(shí)固態(tài)完全互溶且具有最低熔點(diǎn)的 AB 二組分凝聚系統(tǒng)相圖如附圖。指出各相區(qū)的穩(wěn)定相及各條線所代表的意義。 1區(qū)為液態(tài)溶液，單相區(qū)； 2區(qū)為固態(tài)溶液（固溶體），此區(qū)域內(nèi) A、 B可互溶解成一相； 3區(qū)是液態(tài)溶液與固溶體α兩相平衡區(qū)； 4區(qū)是液態(tài)溶液與固溶體 β 兩相平衡區(qū)； 5區(qū)是固溶體α與固溶體 β 兩相平衡區(qū)； 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(tài)溶液組成線，表示不同溫度下與液相平衡時(shí)固態(tài)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(shí)固溶體α與固溶體 β 的組成。 。 (1) 指出各相區(qū)穩(wěn)定存在時(shí)的相；三相線上的相平衡關(guān)系； (2) 繪出圖中狀態(tài)點(diǎn)為 a , b , c 三個(gè)樣品的冷卻曲線，并注明各階段時(shí)的相變化。 解：（ 1）各相區(qū)相態(tài)如下表 相區(qū) 相態(tài) 相區(qū) 相態(tài) 1 溶液 L 6 溶液 L+固溶體 β 2 固溶體α 7 溶液 L+固溶體γ 3 固溶體 β 8 固溶體α +固溶體 β 4 固溶體γ 9 固溶體α +固溶體γ 5 溶液 L+固溶體α 水平線 def 為溶液 L、固溶體 β 、固溶體γ三相平衡，自由度數(shù)為 存在： L（組成為 wd） +γ（ s，組成為 wf） β（ s，組成為 we） 水平線 ghk 為 溶液 L、 固溶體α、 固溶體 β三相平衡，自由度數(shù)為 ： L（組成為 wh） α （ s，組成為 wg） +β（ s，組成為 wk） （ 2）狀態(tài) a、 b、 c的三個(gè)樣品的步冷曲線如下圖： AB 二組分凝聚系統(tǒng)相圖如附圖。指出各相區(qū)的穩(wěn)定相，三相線上的相平衡關(guān)系。 解：各相區(qū)的穩(wěn)定相如圖所示。 解： 各相區(qū)的相態(tài)如下表所示 相區(qū) 相態(tài) 相區(qū) 相態(tài) 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(tǒng)相圖如附圖。標(biāo)出圖中各相區(qū)的穩(wěn)定相，并指出圖中的三相線及三相平衡關(guān)系。 解 : 各相區(qū)的穩(wěn)定相如右圖。 def, ghi 為三相線 三相平衡關(guān)系： def： l+β ?C ghi：α +C(s) ? l 附圖中二組分凝聚系統(tǒng)相圖內(nèi)各相區(qū)的平衡相，指出三相線的相平衡關(guān)系。 解：各相區(qū)的平衡相如下圖所示。 三相線的相平衡關(guān)系 : abc: C2(s)+B(s) ? l def: l+C2(s) ? C1(s) ghi: α +C1(s) ? l 第七章 電化學(xué) 用鉑電極電解 溶液。通過的電流為 20 A，經(jīng)過 15 min后，問：（ 1）在陰極上能析出多少質(zhì)量的 ?(2) 在的 27 ℃ ， 100 kPa下的 ？ 解：電極反應(yīng)為 電極反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)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。 用銀電極電解 溶液。通電一定時(shí)間后，測知在陰極上析出 的 ，并知陰極區(qū)溶液中 的總量減少了 。求 溶液中的 和 。 解：解該類問題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陰極區(qū)溶液中 的總量的改變等于陰極析出銀的量 與從陽極遷移來的銀的量 之差： 已知 25 ℃ 時(shí) 溶液的電導(dǎo)率為 。一電導(dǎo)池中充以此溶液，在 25 ℃ 時(shí)測得其電阻為 。在同一電導(dǎo)池中裝入同樣體積的質(zhì)量濃度為 的溶液，測得電阻為 。計(jì)算（ 1）電導(dǎo)池系數(shù)；（ 2） 溶液的電導(dǎo)率；（ 3） 溶液的摩爾電導(dǎo)率。 解：（ 1）電導(dǎo)池系數(shù)為 （ 2） 溶液的電導(dǎo)率 （ 3） 溶液的摩爾電導(dǎo)率 25 ℃ 時(shí)將電導(dǎo)率為 的 溶液裝入一電導(dǎo)池中，測得其電阻為 。 在同一電導(dǎo)池中裝入 的 溶液，測得電阻為 。利用表 中的數(shù)據(jù)計(jì)算的解離度 及解離常熟 。 解：查表知 無限稀釋摩爾電導(dǎo)率為 因此， 已知 25 ℃ 時(shí)水的離子積 ， 、 和 的 分別等于， 和 。求 25 ℃ 時(shí)純水的電導(dǎo)率。 解：水的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率為