湖南大学物化十五个习题

1、1-14 在一个绝热的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞（见下图），活塞两边各含有双原子分子理想气体20dm3，温度298.2K，压力为.设法逐渐加热气缸左边气体直到右边压力为.(a)选择气缸右边的气体为体系，计算此过程的、和.(b) 选择左边的气体为体系时，求过程的.解 (a)这是一个绝热可逆压缩过程，可有几种计算也可利用公式，求.，(b)选左边气体为体系，当活塞达到平衡时，其左边气体的压力，根据下式计算得所以所以所以所以1-33在101.325kPa下把一个极微小的冰块（作为晶种）投入100g温度为268K的水中（过冷），结果是体系温度变为273K，并有一定数量的水凝结为冰。由于过程进行得很快

2、，可以看成是绝热的。已知冰的熔化热为，在268273K之间的水的热熔为。（a） 写出体系物态的变化，求。（b） 求析出多少克冰？解 （a）此过程在101.325kPa下进行，所以，又因是绝热过程，所以。（b）过程可以表示为因为所以所以1-411mol 双原子分子理想气体，起始温度为400K，压力为10。该气体分别经过下列可逆过程使体积增加1倍，求各过程的Q、W、和.（a）沿着常数的过程（b）沿着常数的过程（c）沿着TV=常数的过程（d）沿着Tp=常数的过程、解 （a）这是理想气体绝热可逆过程， Q=0(b) 该过程可示意为所以（c） (d)过程方程 常数2-18 有人建议由碳酸钙和炭制备乙炔以

3、解决能源问题。其反应为 （1） （2） （3）由3molC制得1molC2H2.该建议合格否？【所需请查表】 解 假设反应在298K，1下进行。当1molC2H2(g)完全燃烧 据题给公式可看出，生产1mol,需要3molC,又由此看燃烧1molC2H2(g)比燃烧3molC所得的热量要多但是进行反应（1）核反应（2）时需要热量：其中生成的1molCO(g)完全燃烧和反应（3）都还可产生热量： （4）综上考虑，总结果所以此方案不合理。3,并假定氦气为理想气体，请计算、和如果可否判断为不可逆过程？解 因为He(g)为单原子气体，所以 所以所以因该过程不是等温等压，为不做其他功的过程，所以不能判断

4、过程是否可逆.336 将1mol双原子分子理想气体在300K及2py绝热可逆压缩到10py0py时的摩尔熵试求过程的、和. 解 因绝热过程，所以 得3-38体系如下图所示，当隔板抽去，然后再恒温压缩到终态，求整个过程的、和.设A和B皆为理想气体.p2=2p1恒Tp1=p2A（g）T,p1,V B(g)T,p1,VA(g)+B(g)T,V,p2)解 此过程先为理想气体等温等压混合，再恒温可逆压缩，由于整个过程温度不变，所以所以由计算可知，在一定温度下，理想气体由纯态变为混合态时，若组分B的分压pB与其单独存在的压力p相等时，则该组分在混合过程中的所有状态函数值不变，其增量为零.418 分别计算下

5、列的溶液的沸点比纯溶剂高多少？ （a）1.55 g磷溶于10 g二硫化碳所形成的溶液中，磷以P4. （b）在上述溶液中再加入1.27 g碘，并设碘与磷不起作用. （c）设全部碘均与磷化合形成P4I8. （d）设全部碘均与磷化合形成P2I4. （e）设全部碘均与磷化合形成PI2.解 （a） （b） （c） 4 ： 1 ： 1（d） 2 ： ： 11 ： 1 （e） 419将含0.1 mol萘和0.9 mol苯的溶液冷却到有若干苯固体析出.过滤掉固体苯，将所剩溶液热至353.2 K，吃食苯的蒸气压为89.324 kPa.问开始时溶液冷却到的最低温度和析出固体苯的摩尔数.已知苯的熔点278.7 K，

6、沸点353.2 K，熔化热，假定溶液时理想的. 解， 在353.2K，纯苯，所以溶液 冷却到的最低温度，即时的凝固点，利用下式求得 4-28 某（a） 正常沸点.（b） 在298.2K的蒸汽压（此时纯水）.（c）设二者不随温度变化. 解（a）从该溶液凝固点降低的数值可看出，该溶液不是稀释溶液，因此不能应用简单的凝固点降低公式运算.对于任意溶液凝固点降低定律：所以由沸点升高定律（b） 所以（c）若假定溶液理想，则5-23已知的临界温度为304.3K，临界压力为73。画出的相图（如右图），并请说明：（a） 在室温常压下迅速把储有的钢瓶的阀门打开，出来的处于什么状态？（b） 缓慢吧阀门打开，出来的处

7、于什么状态？（c） 估计在什么温度压力范围能以液态出现？解 由题给出数据做相图如右，并回答问题如下：（a）钢瓶中只状态为：298.2K，1处在OC线之D点，即气液共存. 当迅速打开阀门，压力骤减至1，体系近似经历一绝热降温过程，有一部分直接转化为。在相图上即E点（，195.0K），实验室中干冰之制备根据这一原理.（b）当缓慢打开阀门，体系经历一系列恒温蒸发过程，当流量不是很大时，出来的F点.（a） 以液态共存只条件：T P 511735-24 从下列事实粗略绘制出乙酸（HAC）的相图，并指出各相区的状态. （a）乙酸在蒸汽压等于1313Pa是的熔点为289.8K.（b）固态的乙酸有两种晶体，用

8、固，固表示，他们的密度都比液态的大，而且固在低压下比固更稳定.（c）在2000及328.4K时，固、固和液态平衡共存.（d）固和固更稳定.（e）乙酸的正常沸点为391.2K.解 做出相图中的某些点与线，相图自然形成.今将具体做法说明如下：A点：乙酸在蒸汽压等于1213Pa是的熔点为289.8K，表明此为固、液、气三相平衡共存的一个三相点，故在图上标出此点.C点：在在2000及328.4K时，固、固和液态平衡共存，故也是一个三相点.AC线：连接A、C两点根据固在低压下比固更稳定.，故此线是固0，这与克拉贝隆方程相符，因为固变成液态时其，而且固的密度比液体的大则. CE线：由固的密度比液态的大，根

9、据克拉贝隆方程0，作斜率为正的CE线，乃是固与液态亮相平衡共存线. CD线：由固和固的转变温度随，压力的降低而下降大致作此线，它是固与固两相平衡共存线。 AD线：由于固的蒸气压随温度下降而减小，作AD线表示固与气体两相平衡共存。 D点：CD与AD两线交于D，代表固，固2与气体三相平衡共存，是一个三相点。 DF线：根据固的蒸汽压随温度下降而减小作出，它代表固与气体两相平衡共存。 AB线：用B点表示正常沸点，连接A.，B两点得此线，它代表气液两相平衡共存。因此，可得HAc的-T相图如左。关于各相区的状态，除了上面点与线所代表的三相区外，还有四个单相区：固，固，HAc(l),HAc(g),请参见相图

10、.5-26 对于下列各体系，求其组分数及自由度。（a）(b) (c) 解 （a）物种数 S=8，独立化学反应平衡式=4，即电中性条件，也就是浓度限制条件（）为1，即因此 组分数相数自由度5-39 指出下图中各相区的相数、相态和自由度数。解： 相区 相数 相态 自由度数f1 1 液相（1） 22 1 固液体a 23 2 a+1 14 2 A2B(s)+1 15 2 AB(s)+1 16 2 A2B(s)+a 17 2 A2B(s)+AB(s) 18 2 AB(s)+1 19 2 B(s)+1 110 2 AB(s)+B(s) 111 2 A(s)+A2B(s) 15-40 指出银-铂体系等压相图

11、（见下图）中各相区的相数及自由度。解 Mg-Pb相图中各相区的相数及自由度列于下表： 相区 相态 相数 自由度f=2-2+1=1A点以上 Mg(l) 1 f=1-1+1=1A点以下 Mg(s) 1 f=1-1+1=1B点以上 Pb(l) 1 f=1-1+1=1B点以下 Pb(s) 1 f=1-1+1=1C点以下 PbMg2(s) 1 f=1-1+1=1 1 溶液L 1 f=2-1+1=2 4 固溶液S 1 f=2-1+1=2A点 Mg(l)+Mg(s) 2 f=1-2+1=0B点 Pb(l)+ Pb(s) 2 f=1-2+1=0C点 PbMg2(s)+PbMg2(l) 2 f=1-2+1=02 L+S 2 f=1-2+1=03 L+PbMg2(s) 2 f=2-2+1=1 5 S+PbMg2(s) 2 f=2-2