万洪文物理化学教材习题答案

2-12 xB=0.001的A-B二组分理想液态混合物，在1.013×10５Pa下加热到80℃开始沸腾，已知纯A液体相同压力下的沸点为90℃，假定A液体适用特鲁顿规则，计算当xB=0.002时在80℃的蒸气压和平衡气相组成。

解： (A)≈88(273.15+90)=31957 J mol-1, 纯A液体在1.013×10５Pa下沸点为90℃, 所以 ln ( p* / Pa)= -3843.7 /( T / K)+22.11。可以求出p* (A)＝74.7 kPa , p* (B) ＝26674.7 kPa ,蒸气总压p= p* (A)(1- xB)+ p* (B) xB=128 kPa , yB= pB/ p=0.417

2-13 20℃时，当HCl的分压为1.013×10５ Pa，它在苯中的平衡组成x(HCl)为0.0425。若20℃时纯苯的蒸气压为0.100×10５Pa，问苯与HCl的总压为1.013×10５Pa时，100g苯中至多可溶解HCl多少克。

解：p(总)= p* (苯)(1- x HCl)+kx x HCl , kx=1.013×10５/ 0.0425 Pa , 求出x HCl=0.038466 , 所以100g苯中至多可溶解HCl 1.87克。

2-14 樟脑的熔点是172℃，kf = 40K kg mol-1 (这个数很大，因此用樟脑作溶剂测溶质的摩尔质量，通常只需几毫克

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的溶质就够了)。今有7.900mg酚酞和129 mg樟脑的混合物，测得该溶液的凝固点比樟脑低8.00℃。求酚酞的相对分子质量。

解：△T= kf b , b=(106/129)7.9×10-3/M , 所以酚酞的相对分子质量M=306 g mol-1

2-15 在15℃时1摩尔NaOH溶于4.6摩尔H2O中所形成的溶液蒸气压为596.5Pa，在此温度下纯水的蒸气压力1705Pa，设纯水活度为1。试计算： (1)溶液中水的活度因子；

(2)水在溶液中的化学势与纯水化学势之差。

解：(1) pA = xA p* (A), =596.5/[1705×(4.6/5.6)]=0.426 。 (2) ΔG＝ (H2O, xA)－ *( H2O)＝RT ln[ xA]= -2.514kJ 2-16 研究C2H5OH(A) - H2O(B)混合物。在50℃时的一次实验结果如下： P/Pa PA/Pa PB/Pa 0.4439 0.8817 24 832 28 884 14 182

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xA

21 433 10 650 7 451

已知该温度下纯乙醇的蒸气压 =29 444Pa；纯水的蒸气压 =12 331Pa。试以纯液体为标准态，根据上述实验数据，计算乙醇及水的活度因子和活度。

解：pA = AxA p* (A), A = pA/[xA p* (A)] , a A= pA / p* (A),可以求出 xA A ， a A B ，a B 0.4439 0.8817

1.085 , 0.4817 0.8256, 0 .7279 1.553, 0.8637 5.108, 0.6043

2-17 在 下，HNO3和水组成的气液平衡系统：T / K

373.1 383.1 393.1 395.1 393.1 388.1 383.1 373.1 358.6 x（HNO3）

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y（HNO3）

0.00 0.11 0.27 0.38 0.45 0.52 0.60 0.75 1.00

0.00 0.01 0.17 0.38 0.70 0.90 0.96 0.98 1.00

(1)画出此系统的沸点组成图。

(2)将3molHNO3和2molH2O的混合气冷却到387.1K，互成平衡的两相组成如何?互比量为多少?

(3)将3molHNO3和2molH2O的混合物蒸馏，待溶液沸点升高4K时，馏出物组成约为多少?

(4)将(3)中混合物进行完全分馏，得到何物?

解：(2) x（HNO3）=0.53, y（HNO3）=0.91 , n(g) / n(l) = 0.226 (3)馏出物组成x（HNO3）=0.91 (4)馏出物纯HNO3残留物组成x（HNO3）=0.38 ]

2-18 在303K时，将40g酚和60g水混合，系统分为两层，在酚层中含酚70%，在水层中含水92%，试计算两层液体的质量各为多少?

[ 酚层51.6g , 水层48.4g]

解：酚层液体的质量为 w, 0.70 w+(1-0.92)(100- w)=40, w=51.6 g

2-20 金属A、B熔融液冷却曲线的转折温度和平台温度如

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