物理化学课后答案 - 第五版 - 科学出版社 - 董元彦主编

*（2） 溶液1 p总?p*AxA,1?pBxB,1

p总?p*101325?91293.8?0.97AxA,1* pB???425667Pa

xB,10.03* 溶液2 pB,2?pBxB,2?425667?0.02?8513.3Pa

2-13 在 100g苯中加人 13.76g C6H5-C6H5（联苯）构成的稀溶液，其沸点由苯的正常沸点

353.2K上升到355.5K。求（1）苯的摩尔沸点升高常数， (2）苯的摩尔蒸发热。 解： 用A表示苯，B表示联苯

.5?353.2?2.3K （1） ?Tb?355 mB? Kb?13.76154?0.89mol?kg?1

0.1?Tb2.3??2.58kg?K?mol?1 mB0.89*2R(T)MA b （2） 因为 Kb??vaHpm8.314?353.22?78?10?3 所以 ?vapHm??31356.4J?mol?1

2.58

2-14 ( 1）若A、B两种物质在?、?两相中达平衡，下列哪种关系式代表这种情况？

① ?A??B ② ?A??A ③ ?B??B

( 2）若A在 ?、?两相中达平衡，而B正由?相向?相迁移，下列关系式是否正确？ ?A??A ?B??B

答： （1） ② ?A??A ③ ?B??B （2） 正确的是?A??A ，不正确的是 ?B??B

2-15 (1) 同种理想气体分别处于298K、110kPa及310K、110kPa，写出气体两种状态的化

学势表达式，并判断两种状态的化学势?和标准化学势??是否相等。

(2) 写出同温同压下纯苯和苯一甲苯理想溶液中组分苯的化学势，并判断苯的两种状

态的?*、?是否相等。

(3) 写出在T、P下达渗透平衡的纯溶剂与稀溶液中溶剂的化学势公式，比较两者的

标准态化学势?*、化学势?是否相等。

?????????????????? 9

110 100110? ?(310K,110Pa)??(310K)?RTln

100答：（1）

?(298K,110Pa)???(298K)?RTln 两种状态的化学势?和标准化学势??都不相等。 （2） 纯苯 ??? 理想溶液中苯

*???*?RTlnx苯

两者化学势?不相等，标准态化学势?*相等。 （3） 达到渗透平衡时, 半透膜两边溶剂的化学势相等,即 ?A(纯,T,P)??A(溶液,T,P??) 对纯溶剂 ?A(纯,T,P)??A(T,P)

*??AT(P,???)RTlAnx 对稀溶液中的溶剂 ?A(溶液,T,P??)

* 因此，两者的?*不相等、化学势?相等。

2-16 (1) 在定温定庄下，A、B两种纯固态物质的化学势是否相等？

(2) 在定温定压下，写出A物质作为非理想溶液中溶质时，以ax,ac,am三种活度表

示的化学势公式。并比较三种标准态化学势是否相等。

答： （1）不相等

（2）?A??A,x?RTlnaA,x??A,C?RTlnaA,C??A,m?RTlnaA,m

????????A,xA,CA,m

???2-17 298K , P? 下，金刚石、石墨的有关数据如下

?cHm ?/kJ·mol-1 Sm?/J·K-1·mol-1 ?/kg·m-3 金刚石 ?395.40 2.377 3513 石墨 ?393.51 5.740 2260 讨论：(1) 298K , P? 下，石墨能否转变为金刚石？

(2) 用加热或加压的方法能否使石墨转变为金刚石, 并计算转变条件. 解：(1) ?rSm?（体系） = 2.377 –5.740 = ?3.363 J·K-1 ?rHm? = ?393.51－(?395.40) = 1.89 kJ

?S（环境） = －1.89×103 / 298 = －6.342 J·K-1

10

?S = ?rSm?(体系) + ?S(环境) = －9.705 J·K-1 < 0 因此在298K , P? 下，石墨不能转变为金刚石.

(2) 由于?rSm? < 0 , ?rHm ? > 0 , 则?rGm? 在任意温度下都大于零，因此，不能通过升

温的方法使石墨转变为金刚石。

因为

(?G)T?V?P(??rGm)T??Vm?P?rGm?0且 m ? 0 ， 当压力增大时，可以使 ? V 设温度为298K、压力为转折压力P时反应的吉布斯自由能变为?rGm，温度为298K、压力为P?时反应的吉布斯自由能变为?rGm? 。有 ?rGm = 0

?rGm? = ?rHm ?－T?rSm? = 1890－298×（-3.363）= 2892J 因为： 积分得： 即：

P = 1.5×109 Pa

计算说明, 298K下, 当压力大于1.5×109 时, 石墨可以转变为金刚石

2-18 400K,105Pa, 1mol ideal gass was reversibly isothermally compressed to106Pa. Calculate

Q, W, △H, △S, △G, △U of this process.

解：对i.g由于温度不变，所以△H=0，△U=0 可逆压缩功 W = nRTln??rGm??rGm??Vm?(P?P?)?0??rGm?rGmd?rGm????VmdP??Vm??P?PP2892?(0.0120.012?)?(P?105)?035132260p2 p1106

= 1×8.314×400×ln5

10

= 7657.48(J) Q = -W= -7657.48(J) △G = nRTln

p2= 7657.48(J) p111

△S = -nRln2-19 Calculate △G =?

p27657.48=-=-19.14(J·K-1)

p1400 H2O(1mol,l, 100℃,101.325KPa) → H2O(1mol, g,100℃, 2×101.325KPa) 解：

△G1

△G2

△G H2O(1mol,l, 100℃,101.325KPa) H2O(1mol, g,100℃, 2×101.325KPa)

H2O(1mol, g,100℃, 101.325KPa)

p22?101.325 = 1×8.314×373× p1101.325 △G = △G1+ △G2 = 0+ nRTln = 2149.53(J)

第三章

相平衡

3-1．指出下列各体系的独立组分数和自由度数为多少？

(1) NH4Cl（s）部分分解为 NH3 ( g）和HCl (g）。 (2) 上述体系中再额外加人少量的 NH3 ( g )。

(3) NH4HS ( S )和任意量的NH3( g )、H2S ( g )混合达平衡。 (4) C ( s ) 与CO(g)、CO2（g）、O2（g）在 700℃ 时达平衡。 解： （1） C = 3-2 = 1 , f = 1 -2 + 2 = 1

（2） C = 3-1 = 2 , f = 2 -2 + 2 = 2 （3） C = 3-1 = 2 , f = 2 -2 + 2 = 2 （4） C = 4-2 = 2 , f = 2 -2 + 1 = 1

3-2 CaCO3（ S ）在高温下分解为 CaO ( s ）和CO2（ g ) ,

(1) 若在定压的CO2气体中将CaCO3（S）加热，实验证明加热过程中，在一定温度范

围内CaCO3 不会分解；

(2) 若保持CO2压力恒定，实验证明只有一个温度能使CaCO3和CaO混合物不发生变

12