物理化学核心教程(第二版)答案

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1、物理化学核心教程（第二版）参考答案第 一 章 气 体一、思考题1. 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。2. 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，物质的量相同，则温度才会相等。3. 答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。 （2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。4. 答：软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力

2、加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。5. 答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时，这时的温度就是临界温度。6. 答：实际气体混合物（压力不太高）和理想气体混合物。与混合气体有相同温度和相同压力下才能使用，原则是适用理想气体混合物。7. 答：将气体的状态方程改写为

3、p（Vm-b）=RT，与理想气体的状态方程相比，只校正了体积项，未校正压力项。说明这种气体分子自身的体积不能忽略，而分子之间的相互作用力可以忽略不计。所以，将这种气体进行真空膨胀时，温度不会下降。8. 在真实气体的pVm图上，当气-液两相共存的线段缩成一个点时，称这点为临界点。这时的温度为临界温度，这时的压力为临界压力。临界压力是指在该临界温度时能使气体液化的最低压力。9. 答：不正确。内压力与气体摩尔体积的平方成反比。10. 答：这时气-液界面消失，液体和气体的摩尔体积相等，成为一种既不同于液相、又不同于气相的特殊流体，称为超流体。二、概念题题号12345678选项CABDCCBC题号910

4、1112选项CADB1. （C）这种情况符合Dalton分压定律，而不符合Amagat分体积定律。2. （A）只有(A)符合Dalton分压定律。3. （B） 仍处在气态区。4. （D）饱和蒸汽压是物质的本性，与是否有空间无关。5. （C）这时分子间距离很大，分子间的作用力可以忽略不计。6. （C） kPa。7. （B）Tc是能使气体液化的最高温度，温度再高无论加多大压力都无法使气体液化。8. （C）等温条件下，200 kPa，1dm3气体等于100 kPa，2 dm3气体，总压为=100 kPa+100 kPa=200 kPa 。9. （C）饱和蒸汽压是物质的特性，只与温度有关。10.（A）

5、11.（D）V，p不变，12. （B）内压力和可压缩性的存在。第 二 章 热力学第一定律一、思考题1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据（1）是对的。因为状态函数是状态的单值函数。（2）是错的。因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。（3）是对的。DU，DH 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与的数值相等，所以不是状态函数。（4）是错的。根据热力学第一定律，它不仅说明热力学能（U）、热（Q）和功（W）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。（5）是错的。这虽然是一个等压

6、过程，而此过程存在机械功，即Wf0，所以 。（6）是对的。Q是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q值不同，焓（H）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值DH1和DH2相等。2 . 回答下列问题，并说明原因（1）不能。热机效率是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。又由可推出v无限小。因此用可逆热机牵引火车的做法是不实际的，不能增加火车的速度，只会降低。（2）在密闭容器中进行的反应放热多。在热化学中有Qp = QV+ ng（RT），而Zn（s）+ H2SO4（aq）= Zn SO4 （aq）+ H2（g）的ng

7、 =1，又因该反应为放热反应Qp 、 QV的值均为负值，所以QVQp。（3）筒内压力变化过程：当压缩气体冲出，在绝热可逆过程有，当气体的压力与外界相等时，筒中温度降低。立即盖上筒盖，过一会儿，系统与环境的温度完全相等，筒内温度上升，则压力也升高，即大于环境的标准大气压。（4）r，rHm实际是指按所给反应式，进行=1mol反应时的焓变，实验测得的数值是反应达到平衡时发出的热量，此时 0 范氐气体分子间有引力。体积增大分子间势能增加，为了保持温度不变，必须从环境吸热。 DU 0 因为从环境所吸的热使系统的热力学能增加。 DH 0 根据焓的定义式可判断，系统的热力学能增加，焓值也增加。（3）W 0

8、放出的氢气推动活塞，系统克服外压对环境作功。Q 0 反应是放热反应。DU 0 系统既放热又对外作功，热力学能下降。DH 0 因为是在绝热刚瓶中发生的放热反应，气体分子数没有减少， 钢瓶内温度升高，压力也增高，根据焓的定义式可判断焓值是增加的。（5）W 0 常温、常压下水结成冰，体积变大，系统克服外压对环境作功。Q 0 水结成冰是放热过程。DU 0 系统既放热又对外作功，热力学能下降。DH Q2 ，最后温度只能是0 C，得到冰水混合物。 得 故最后水的质量为： (100+62.74) g = 162.74 g 5. 解：该过程是理想气体等温过程，故 U =H = 0 W = -peV= -pe(

9、V2V1) W = -10.15103（100.0-10）10-3 = -913.5J根据热力学第一定律：U= W Q，即有：Q= UW = 0 -（-913.5）= 913.5J 9. 解：（1）理想气体的可逆过程， ，4 g Ar的物质的量为： （2）虽为不可逆过程，但状态函数的变化应与（1）相同，即 10. 因该过程为绝热可逆过程，故Q=0。 解法1 ，则又 ，则 = = 228K 解法2： 可得： （1）由于是同温同压下的可逆向变化，则有：Q p=H = nvapHm = 140.66 = 40.66kJW = -pe(V2V1) = -p(VgV1) -pVg = -ngRT = -

10、18.314373 = -3.10 kJ Hm =Um + ng（RT） vapUm = vapHm vg（RT）= 40.66 3.10= 37.56 kJ mol-1（2）vapHm vapUm 等温等压条件下系统膨胀导致系统对环境做功。13. 解：在开口烧杯中进行时热效应为Qp。在密封容器中进行时热效应为QV。后者因不做膨胀功故放热较多。 多出的部分为：17. 解： =2(393.5)+3(285.8)(1367) =277.4 18. (,g)=2(,l)+(,g)(,g) =2(285.8)+(393.5)(74.8) =890.3 第三章 热力学第二定律一、思考题1. 答： 前半句

11、是对的，后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程。2. 答： 不矛盾。Claususe说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，环境作了电功，却得到了热。热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。3. 答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs自由能最小。4. 答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。5. 答：

12、说法正确。根据Claususe不等式，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则。6. 答：说法不正确，只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式来计算。7. 答： 对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的等于。8. 答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点278.7 K：9. 答： （1） （2） （3） （4） （5） （6）， 10答：设想隔板可以活动，平衡时压力为150 kPa, = 0 =-1.41JK-111. (1) 因为气体的体积缩小了一半。(2) 因为理想气体不考虑分子自身的体积，两种气体的活动范围没有改变。(3) 因为气体的体积没有改变，仅是

13、加和而已。12. 答： 适用于组成不变的封闭体系、热力学平衡态、不作非膨胀功的一切过程。不一定是可逆过程。因为公式推导时虽引进了可逆条件，但是由于都是状态函数，对于不可逆过程也可以设计可逆过程进行运算。二、概念题题号12345678选项CAB DBCDC题号910111213141516选项DDDAABBB1. （C）理想气体等温膨胀，体积增加，熵增加，但要从环境吸热，故环境熵减少。2. （A）封闭系统绝热不可逆过程，熵增加。 3. （B）因为钢瓶恒容，并与外界无功和热的交换，所以能量守衡，U = 0。4. （D）等温、等压、不作非膨胀功的可逆相变，Gibbs自由能不变。5. （B）因为Q=0

14、，W=0，即U=0，则体系温度不变，可设置为等温膨胀过程，QR=-WR= nRTln，即。6. （C）绝热可逆过程是衡熵过程，QR= 0 故S = 0 7. （D）相当于摩尔等压热容与摩尔等容热容之比。8. （C）系统始态与终态都相同，所有热力学状态函数的变量也都相同，与变化途径无关。9. （D）根据dG=Vdp-SdT ，即dG=Vdp。10.（D）隔离系统的U，V不变。11. （D）因为GT，p=0，本过程的始态、终态与可逆相变化的始态、终态相同。12（A）状态方程中无压力校正项，说明该气体膨胀时，不需克服分子间引力，所以恒温膨胀时，热力学能不变。 13.（A）这就是把Helmholtz自

15、由能称为功函的原因。14.（B）完整晶体通常指只有一种排列方式，根据熵的本质可得到，在0 K时，完整晶体的熵等于零。15.（B）因为， 16. （B）适用于等温、非体积功为零的任何封闭体系或孤立体系，本过程只有（B）满足此条件。三、习题1. 解：（1） KTc=647K（2）Th =773KTc=647K，水蒸气处于超临界状态。2. 解：（1）双原子理想气体CV，m=，Cp，m= CV，m+R=等容条件下，W = 0，即有S= -42.4JK-1（2）单原子理想气体CV，m=，Cp，m= CV，m+R=等压条件下，即有S= 43.2JK-14. 解：（1）理想气体等温可逆膨胀，即有：U=H=0

16、 ，则有QR=-W= S1 =18.314ln10=19.14 JK-1（2）熵是状态函数，始态、终态一定，值不变。S2 =S1=19.14 JK-15. 解：理想气体的p、V、T变化设置过程如下：2mol，500kPa，323K2mol，1000kPa，373K2mol，1000kPa，323KSS1S2dT=0dp=0 理想气体等温可逆过程：即有：U=H=0 ，则有QR=-W= S1 =28.314ln= -11.52 JK-1理想气体等压可逆过程：S2=S2= =5.98 JK-1S = S1+S2 = -11.52+5.98 = -5.54 JK-16. 解：（1）理想气体等温可逆膨胀

17、过程：即有：U=H=0。 p1V1= p2V2 QR=-WR= =8.46kJ（2）理想气体等温恒外压过程：U=H=0。Q1=-W1 = peV =pe（V2-V1）= 5010103（244-122）10-3 = 6.10 kJ（3）Ssys = 28.17JK-1Ssur = -20.33JK-1Siso = Ssys + Ssur = 28.17 -20.33 = 7.84JK-19. 解：（1） (2) 系统的不可逆放热，环境可以按可逆的方式接收，所以 (3) Wf ，max=rGm=-44.0kJ11. 解：理想气体等温可逆膨胀，T = 0 ，U = 0 ，H =0 W = -5.2

18、3 kJ Q = -W = 5.23 kJ S = = 19.16 JK-1 = -5.23 kJ12. 解：理想气体等温可逆压缩，T = 0 ，U = 0 ，H =0 W = 5.74 kJ Q = -W = -5.74 kJ S = = -19.1 JK-1 =5.74 kJ13. 解：（1） 恒压下体积加倍， G = H -(TS)； 因为 所以 （2）（3）恒容下压力加倍， 所以15. 解： H = QR= 40.68kJ 向真空汽化W = 0 Q =U =H -(pV) =H -nRT = 40.68 18.31437310-3= 37.58 kJvapS = = 109.1 JK-

19、1 vapG= 0 vap A=U - TS = 37.58 40.68 = -3.10 kJ 该过程是恒温、恒容过程，故可用A 作判据，因为A 0），故该过程自发。 Ssys = = 109.1 JK-1Ssur = -100.75JK-1Siso = Ssys + Ssur = 109.1 -100.75 = 8.35JK-1 0 16.解：理想气体等温可逆膨胀：T = 0 ，U = 0 ，H =0 QR =-WR = 即：Ssys = =19.14JK-1 V2=100dm3pe=p2=10.14kPaG= A= - TS =-12219.14= -2.34 kJ理想气体等温恒外压膨胀：

20、 Q =-W = peV= pe(V2-V1)=10.14(100-10)=912.6JSsur = -7.48JK-1Siso = Ssys + Ssur = 19.14 -7.48 = 11.66JK-1 19. 解：Wf，max = - 200 kJ， We= 0， W = Wf,max + We= - 200 kJ rU = Q + W = -6 kJ - 200 kJ = - 206 kJ S = = -20.13 JK-1 rG = Wf，max= - 200 kJ rH = rG + TrS =rG + QR = - 200 kJ - 6 kJ= -206 kJ 或rH =rU

21、rA=rG =- 200 kJ第四章 多组分系统热力学一、思考题1. 答：偏摩尔量（XB）是指一个均相多组分系统在等温、等压下，保持除B以外的其它物质组成不变时，系统任一广度性质X（如：V、U、H、S、A和G等）随B物质的量改变而改变的变化率称为偏摩尔量。用公式表示为：摩尔量（Xm）是指一个均相单组分组分系统中系统任一广度性质X（如：V、U、H、S、A和G等）除以B物质的量的商。用公式表示为：2. 答：通常所说的化学势是指它的狭义定义，即偏摩尔Gibbs自由能是偏摩尔量之一。在等温、等压下，保持除B以外的其它物质组成不变时，Gibbs自由能随B物质的量改变而改变的变化率称为化学势。用公式表示为

22、：3. 答：Roult 定律的表示式为：式中为纯溶剂的蒸气压，为溶液中溶剂的蒸气压， 为溶剂的摩尔分数。该公式用来计算溶剂的蒸气压。公式适用条件为：定温、稀溶液、非挥发性溶质，后来推广到液态混合物。Henry定律的表示式为： 式中kx，km和kc是用于物质B用不同浓度表示时的Henry系数，Henry系数与温度、压力、溶质和溶剂的性质有关。 Henry定律说明挥发性溶质在液体里的溶解度与其平衡分压成正比。只有溶质在气相和液相中分子状态相同时才能使用该定律。对于液态混合物，Henry定律与Roult定律是等效的。4. 答： 稀溶液依数性是指在溶剂的种类和数量固定后，这些性质只取决于所含溶质粒子的

23、数目，而与溶质的本性无关。 稀溶液中由于溶剂的蒸气压降低，因而导致如下依数性质： （1）凝固点下降；（2）沸点升高；（3）渗透压。5. 答：不对。化学势是某组分的偏摩尔Gibbs自由能。溶液中可以分为溶剂的化学势或溶质的化学势，而没有整个溶液的化学势。6. 答： 不对，至少不完整。应该说某纯组分的化学势等于其摩尔Gibbs自由能。7. 不对。浓度表示方式不同，则所取标准态也不同，它们的标准态时的化学势是不相等的。但是，B物质在该溶液中的化学势只有一个数值，是相同的。8. 答： 对。因为二组分理想溶液的总蒸气压等于两个组分的蒸气压之和。9. 答： 不相等。渗透压是溶液依数性的一种反映。依数性只与

24、粒子的数目有关，而与粒子的性质无关。食盐水中，NaCl会离解成两个离子，所以物质的量浓度相同的食盐水的渗透压可以是蔗糖溶液的两倍。10. 答： 这是由于水份在庄稼体内和土壤中化学势不等，发生渗透造成的。当土壤中肥料或盐类的浓度大于在植物中的浓度时，水在植物中的化学势比在土壤中的要高，水就要通过细胞壁向土壤中渗透，所以植物就会枯萎，甚至烧死。11. 答： 混合时体积不变，总体积等于各个液态物质体积的加和；焓值不变；混合熵增加；混合Gibbs自由能下降,即：答： 凉水温度比冻梨温度高，可使冻梨解冻。冻梨含有糖分，故冻梨内部的凝固点低于水的冰点。当冻梨内部解冻时，要吸收热量，而解冻后的冻梨内部温度仍

25、略低于水的冰点，所以冻梨内部解冻了，而冻梨表面上仍凝结一层薄冰。二、概念题题号12345678选项CAB CBDBB题号9101112131415选项BDCAACD1. （C）运用偏摩尔量的集合公式（）。2. （A）偏摩尔量定义。 3. （B）广义的化学式：4. （C）用Roult定律算出总蒸气压，再把A的蒸气压除以总蒸气压。kPa5. （B）化学势是偏摩尔Gibbs自由能，是强度性质，与混合物的总体积无关，而与混合物的浓度有关。第一份的浓度低于第二份的浓度，故化学势小。6. （D）纯液体 A 的饱和蒸气压和化学势比稀溶液中的大，加入溶质后，稀溶液的凝固点会下降。7. （B）根据Henry定律

26、，当平衡压力相同时，Henry常数大的溶解量反而小。8. （B）用Roult定律算出总蒸气压，再把B的蒸气压除以总蒸气压。9. （B）用Roult定律算出总蒸气压，再把B的蒸气压除以总蒸气压。10.（D）化学势是偏摩尔Gibbs自由能，是强度性质，与混合物的总体积无关，而与混合物的浓度有关。两份的浓度相同，故化学势相等。11.（C）压力大于正常相变化的压力，压力增大有利于冰的融化，冰的化学势大于水的化学势。12.（A）稀溶液的依数性只与粒子数有关，而与粒子的性质无关。B 杯内溶入 NaCl，NaCl解离，其粒子数几乎是A 杯中的两倍，B 杯的凝固点下降得多，所以A 杯先结冰。13. (A) 纯

27、水的饱和蒸气压大于糖水，纯水不断蒸发，蒸气在含糖水的A 杯中不断凝聚，所以A 杯液面高于 B 杯。14.（C）混凝土中加入少量盐类后，凝固点下降，防止混凝土结冰而影响质量。15.（D）盐碱地中含盐量高，水在植物中的化学势大于在盐碱地中的化学势，水分会从植物向土壤渗透，使农作物长势不良。三、习题2. 解：设水为A，乙醇为B，根据偏摩尔量的集合公式，有 V = nAVA+ nBVB （1） （2）则（1）=（2）即有：解得 5. 解：（1） 联立，式，解得 p=91.19 kPa p=30.40 kPa （2） 6. 解：（1） （2） 或 （3）将上述气相完全冷凝至气液平衡时，新液相组成与上述气

28、相组成相同。 气相组成 7. 解：（1） 联立，两式，解得： （2） 8. 解：（1） 设刚冷凝时的液相组成xA、xB等于气相组成 yA和 yB 9. 解： 根据理想液态混合物的定义mixV = 0 Qp=mixH = 0 mixW =mixU = 0 12. 解： 13. 解： 已知 14. 解： 因为 =0.306kgmol-1 15. 解：（1） 因为 （2） molm-316. 解：（1） 因为 （2）已知 第 六 章 相平衡一、思考题1. 硫氢化铵的分解反应：（1） 在真空容器中分解；（2） 在充有一定氨气的容器中分解，两种情况的独立组分数是否一样?答：两种独立组分数不一样。 在（1

29、）中，C =1。因为物种数S 为3，但有一个平衡限制条件和1个浓度限制条件；在（2）中， C =2，浓度限制条件被破坏，所以独立组分数为 2。2. 纯的碳酸钙固体在真空容器中分解，这时独立组分数为多少?答：独立组分数为2。因为物种数为3，有一个平衡限制条件，但没有浓度限制条件。因为氧化钙与二氧化碳不处在同一个相，没有摩尔分数累加和等于1的限制条件，所以独立组分数为 2。3. 制水煤气时有三个平衡反应，求独立组分数C ？（1）H2O（g）+ C（s）= H2（g）+ CO（g）（2）CO2（g）+ H2（g）= H2O（g）+ CO（g）（3）CO2（g）+ C（s）= 2CO（g）答： 三个反

30、应中共有5个物种，方程（1）)可以用方程（3）减去（2）得到，因而只有2个独立的化学平衡。没有明确的浓度限制条件，所以独立组分数为3。4. 在抽空容器中，氯化铵的分解平衡，指出该系统的独立组分数、相数和自由度？NH4Cl（s） NH3（g）+ HCl（g） 答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，一个浓度限制条件，所以独立组分数为1，相数为2。根据相律，自由度为1。即分解温度和分解压力两者之中只有一个可以发生变化。5. 在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，指出该系统的独立组分数、相数和自由度？NH4Cl（s） NH3（g）+ HCl（g） 答： 反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限

31、制条件。所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。6. 碳和氧在一定条件下达成两种平衡，指出该系统的独立组分数、相数和自由度。 答：物种数为4，碳，氧，一氧化碳和二氧化碳，有两个化学平衡，无浓度限制条件，所以独立组分数为2， 相数为2，自由度为2。7. 水的三相点与冰点是否相同?答：不相同。纯水的三相点是气-液-固三相共存，其温度和压力由水本身性质决定，这时的压力为610.62 Pa，温度为273.16 K 。热力学温标1 K就是取水的三相点温度的1/273.16 K 。水的冰点是指在大气压力下，水的三相共存点的温度。由于冰点受外界压力影响，在101.3 kPa压力下，冰点下降0.00747

32、K,由于水中溶解了空气，冰点又下降0.0024 K,所以在大气压力为101.3 kPa 时，水的冰点为273.15 K 。8. 沸点和恒沸点有何不同?答：沸点是对纯液体而言的。在大气压力下，纯物的液-气两相达到平衡，气相压力等于大气压力时的温度称为沸点。 恒沸点是对完全互溶的二组分系统而言的。定压下，二组分系统的气相和液相组成完全相同时的温度，称为该溶液的恒沸点。用简单蒸馏的方法不能把二组分完全分开。在恒沸点时自由度为1，外压改变，恒沸点也改变, 恒沸混合物的组成也随之改变。当压力固定时，条件自由度为零，恒沸点温度有定值。9. 恒沸混合物是不是化合物?答： 不是。它是完全互溶的两个组分的混合物

33、。在外压固定时，它有一定的沸点，这时气相组成和液相组成完全相同。但是，当外压改变时，恒沸混合物的沸点和组成都随之而改变。化合物的沸点会随外压改变而改变，但组成不会改变。10. 在汞面上加了一层水能减少汞的蒸气压吗?答： 不能。因为水和汞是完全不互溶的两种液体，两者共存时，各组分的蒸气压与单独存在时一样。汞的蒸气压并没有因为水层的覆盖而下降，液面上的总压力等于水和汞的蒸气压之和。如果要蒸馏汞的话，加了水可以使混合物的沸点降低，这就是蒸气蒸馏的原理。但是，在汞面上加一层水不能减少汞的蒸气压。11. 单组分系统的三相点与低共熔点有何异同点?答： 共同点：都是三相共存。不同点：单组分系统的三相点是气-

34、液-固三相共存，这时的自由度为零，它的压力、温度由系统自身性质决定，不受外界因素影响。而二组分系统的低共熔点如T-x图上的E点，是固体A、固体B和组成为E的液体三相共存。这时的自由度为1，在等压下的条件自由度为零。E点的组成由A和B的性质决定，但E点的温度受压力影响，外压改变，E点的温度和组成也会随之而改变。12. 低共熔物能不能看作是化合物？答： 不能。低共熔物不是化合物，它没有确定的熔点，压力改变，低共熔物的熔化温度和组成都会改变。虽然低共熔物在金相显微镜下看起来非常均匀，但它仍是两个固相的混合物，由两相组成。13. 在实验中，常用冰与盐的混合物作为制冷剂。当将食盐放入0的冰-水平衡系统中

35、时，为什么会自动降温？降温的程度是否有限制？为什么？这种制冷系统最多有几相？答：食盐放入0的冰-水中，溶液的饱和蒸汽压下降导致凝固点下降。有限制，一定条件下，食盐在水中的溶解度是一定的。最多4相。二、概念题题号12345678选项ACCBCDCA题号9101112131415选项ABCBBDD1. NH4HS（s）和任意量的NH3（g）及H2S（g）达平衡时，有（ ）。（A） C= 2，P = 2，f= 2 （B） C= 1，P = 2，f= 1 （C） C= 2，P = 3，f= 2（D） C= 3，P = 2，f= 3答：（A）反应有三个物种，一个平衡条件，所以组分数为2，有2相共存，根据

36、相律，自由度为2。2. 在大气压下，FeCl3（s）与H2O（l）可以生成FeCl32H2O（s）、FeCl35H2O（s）、FeCl36H2O（s）和FeCl37H2O（s）四种固体水合物，则平衡系统的组分数C和能够平衡共存的最大相数P为（ ）。（A）C= 2，P = 2 （B）C= 1，P = 4 （C）C= 2，P = 3 （D）C= 3，P = 5答：（C）反应有S=6，R=4，所以组分数为2，根据相律，f = C- P +1，则有3相共存。3. 在 100 kPa 的压力下，I2（s）在H2O（l）和 CCl4（l）两个完全不互溶的液相中达到分配平衡。设平衡时I2（s）已不存在，则该

37、系统组分数和条件自由度数为（ ）。 （A）C= 2，f*= 1 （B）C= 2，f*= 2 （C）C= 3，f*= 2 （D）C= 3，f*= 3 答：（C）共有3个物种，无平衡条件，所以组分数为2。有2相共存，已指定压力，根据相律，条件自由度为2。4. CuSO4与水可生成CuSO4H2O 、CuSO43H2O和CuSO45H2O三种水合物，则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为（ ）。（A）3种 （B）2种 （C） 1种 （D）不可能有共存的含水盐答：（B） 系统的组分数为2，已指定温度，根据相律，条件自由度为零时得最多可以共存的相数为3。现在已指定有水蒸气存在，所以，可能有共存的含水盐

38、只能有2种。5. 某一物质X，在三相点时的温度是20，压力是200 kPa。下列哪一种说法是不正确的（ ）。（A） 在20以上 X 能以液体存在 （B）在20以下 X 能以固体存在 （C）在25, 100 kPa下，液体 X 是稳定的 （D）在20时,液体 X 和固体 X 具有相同的蒸气压答：（C）可以画一张单组分系统相图的草图，（C）所描述的条件只能落在气相区，所以这种说法是不正确的。6. N2的临界温度是124 K，如果想要液化N2，就必须（ ）。 （A）在恒温下增加压力 （B）在恒温下降低压力 （C）在恒压下升高温度 （D）在恒压下降低温度答：（D）临界温度是指在这个温度之上，不能用加压

39、的方法使气体液化，所以只有在临界温度时用降低温度的方法使之液化。7. 当Clausius-Clapeyron方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则（ ）。 （A） p必随T之升高而降低 （B） p必不随T而变 （C）p必随T之升高而变大 （D） p随T之升高可变大或减少 答：（C）因为凝聚相转变为蒸气时总是吸热的，根据Clausius-Clapeyron方程，等式右方为正值，等式左方也必定为正值，所以) p随T之升高而变大。8. 对恒沸混合物的描述，下列各种叙述中哪一种是不正确的（ ）。 （A）与化合物一样，具有确定的组成 （B）不具有确定的组成 （C）平衡时，气相和液相的组成相同 （D）其沸点随外

40、压的改变而改变答：（A）恒沸混合物不是化合物，其沸点和组成都会随着外压的改变而改变。9. 对于二组分气-液平衡系统，可以用蒸馏或精馏的方法将两个各组分分离成纯组分的是（ ）。（A）接近于理想的液体混合物 （B）对Raoult定律产生最大正偏差的双液系 （C）对Raoult定律产生最大负偏差的双液系 （D）部分互溶的双液系答：（A）接近于理想的液体混合物不会生成恒沸混合物。10. 某一固体，在25和大气压力下升华，这意味着（ ）。 （A）固体比液体密度大些 （B）三相点的压力大于大气压力 （C）固体比液体密度小些 （D）三相点的压力小于大气压力 答：（B）画一单组分系统草图，当三相点的压力大于大

41、气压力时，在25和大气压力下处于气相区，所以固体会升华。11. 在相图上，当系统处于下列哪一点时，只存在一个相（ ）。（A） 恒沸点 （B）熔点 （C）临界点 （D）低共熔点答：（C）在临界点时，气-液界面消失，只有一个相。其余三个点是两相或三相共存。12. 水的三相点附近，其汽化热和熔化热分别为44.82 kJmo-1和5.994 kJmol-1。则在三相点附近，冰的升华热约为： ( ) （A）38.83 kJmo-1 （B）50.81 kJmo-1 （C）-38.83 kJmo-1 （D）-50.81 kJmo-1答：（B）升华热是汽化热与熔化热之和。13. 某反应系统中共有的五物种为Ni

42、（s）、NiO（s）、H2O（l）、H2（g）、CO（g）和CO2（g），它们之间可以达成如下三个化学平衡：该反应的组分数和平衡常数之间为（ ）。（A）C=3， （B）C=4， （C）C=3， （D）C=4， 答：（B）反应有S=6，（2）+（3）=（1）故R=2，物浓度条件限制，所以组分数为4，且存。14. 将纯的水H2O（l）放入抽空、密闭的石英容器中，不断加热容器，可以观察到的现象（ ）。（A）沸腾现象 （B）三相共存现象 （C）升华现象 （D）临界现象答：（D）f = 2，C=1故R=2，根据相律有：P = C +2- f= 1+2-2=1。15. NaCO3与水可生成三种水合盐NaC

43、O3H2O、NaCO37H2O和NaCO310H2O，在常压下，将NaCO3投入冰-水混合物中达三相平衡，若一相是冰，一相是NaCO3水溶液，则另一相是（ ）。（A）NaCO3 （B）NaCO3H2O （C） NaCO37H2O （D）NaCO310H2O答：（D） 系统的组分数为2，P =3，已指定压力，根据相律，条件自由度为零，则体系组成恒定， 由于一相是冰，一相是NaCO3水溶液。所以，共存的含水盐只能NaCO310H2O。三、习题1. 将 N2（g），H2（g）和NH3（g）三种气体输入 773 K、3.2 107 kPa 的合放有催化剂的合成塔中，指出下列三种情况系统的独立组分数（催

44、化剂不属于组分数）。 （1）N2（g），H2（g）和NH3（g）三种气体在输入合成塔之前； （2）三种气体在塔内反应达平衡时； （3）开始只充入 NH3（g），合成塔无其它气体，待其反应达平衡后。 解：（1）进入塔之前，三种气体没有反应，故C=3 。（2）在塔内反应达平衡时，系统的物种数为3，但有一个化学平衡条件，故C=2 。（3）只充入 NH3气，NH3气分解达平衡，系统的物种数为3，但有一个化学平衡条件和一个浓度限制条件，故C =1 。2. 指出下列平衡系统中的物种数，组分数，相数和自由度： （1）CaSO4的饱和水溶液； （2）5氨气通入1 dm3水中，在常温常压下与蒸气平衡共存。解：（

45、1）S = 2；C = 2；P = 2。根据相律f = 2，在一定的温度和压力的范围内，能维持固、液两相不变。（2）S = 3（氨气，水和水合氨，又称为氢氧化铵）；因为有一个平衡，故C = 2 ；有气、液两相，P = 2 ；根据相律f = 2，在一定的温度和压力的范围内，能维持固、气两相不变。3. CaCO3（s）在高温下分解为 CaO（s）和 CO2（g），根据相律解释下列实验事实：（1）在一定压力的CO2（g）中，将CaCO3（s）加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内CaCO3（s）不会分解。 （2）在CaCO3（s）的分解过程中，若保持CO2的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温

46、度有定值。 解：（1）该系统的物种数S = 2（CO2，CaCO3），在没反应时C= 2 。现在有两相共存（一个固相和一个气相），P = 2。当CO2气的压力恒定时，根据相律f *=1。即在一定的温度范围内，平衡可维持不变，CaCO3不会分解。（2）该系统的物种数S = 3 (CO2，CaCO3 和CaO) ，有一个化学平衡 R = 1 , 但没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故 C= 2 。现在有三相共存（两个固相和一个气相），P = 3。当CO2气的压力恒定时，条件自由度f*=0，即CaCO3的分解温度是定值，使CaCO3和CaO的混和物不发生变化的温度只有一个。4. 已知固体苯的蒸

47、气压在273 K时为3.27 k Pa，293 K时为12.30 k Pa；液体苯的蒸气压在293 K时为10.02 k Pa，液体苯的摩尔汽化焓为vapHm=34.17 k Jmol-1。试计算：（1）在 303 K 时液体苯的蒸气压，设摩尔气化焓在此温度区间内是常数； （2）苯的摩尔升华焓； （3）苯的摩尔熔化焓。 解：（1）用Clausius-Clapeyron 方程求出液态苯在303 K时的蒸气压 p2=15.91 k Pa （2）用Clausius-Clapeyron 方程求出固体苯的摩尔升华焓 （3）苯的摩尔熔化焓等于摩尔升华焓减去摩尔汽化焓 5. 结霜后的早晨冷而干燥，在-5，当

48、大气中的水蒸气分压降至 266.6 Pa 时，霜会变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，水蒸气的分压要有多大？ 已知水的三相点：273.16 K，611 Pa， 水的vapHm（273.16K）= 45.05 kJmol-1， fusHm（273.16 K） = 6.01 kJmol-1。设相变时摩尔焓变在此温度区间内是常数。 解： 冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓加摩尔汽化焓 subHm = vapHm+ fusHm= 45.05+6.01 =51.06 kJmol-1 根据Clausius-Clapeyron 方程，计算268 K时冰的饱和蒸气压计算得再268 K（-5）时冰的蒸气压为 401.6 Pa ，而水蒸气分压为 266.6 Pa ，所以这时霜要升华。 当水蒸气分压等于或大于 401.8 Pa 时，霜可以存在。 6. 在平均海拔为4500 m的高原上，大气压力只有57.3 kPa，已知压力与温度的关系式为：，试计算在此高原上水的沸点。解：沸点是指水的蒸气压等于外界压力时的温度。现根据