物理化学热力学及相平衡.docx

1、某空气压缩机每分钟吸入101.325kPa、30.0℃的空气41.2m3。经压缩后，排出空气的压力192.5kPa，温度升高至90.0℃。试求每分钟排出空气的体积.解：压缩机稳定工作时单位时间吸入和排出的空气量相等:==V2=×=m3=26.0m32、1mol某理想气体，，在绝热条件下，由273K、100kPa膨胀到203K、10kPa,求该过程Q、W、、。解：理想气体绝热过程Q=0，因此为求，需将该过程设计成（i）定温可逆过程和（ii）定压可逆过程。过程（ii）因此3、1mol单原子理想气体从状态A出发，沿ABCA经历一次循环，。求（1）AB定容过程Q、W、ΔU、ΔS；（2）BC定压过程Q、ΔS；（3）CA过程Q、W；（4）整个过程ΔG、ΔS、W。解：（1）AB过程是一个定容过程，但不是定温过程，，，因此 由于dV=0，因此 BC过程是定压过程，也不是定温过程虽然该过程是一个定压过程，但熵是一个状态函数，可以用可逆过程熵变的公式计算。 （3）CA过程是定温压缩过程（4）整个循环过程 4、298K时，5mol的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的2倍；（2）定压下加热到373K。已知。计算两过程的Q、W、和。解：（1）理想气体定温可逆膨胀时 其中，T=298K，n=5mol，所以 所以 其中 所以 所以 5、容器内有理想气体，n=2mol，p=10,T=300K。求（1）在空气中膨胀了1，做功多少？（2）对抗1定外压膨胀到容器内压力为1，做了多少功？（3）膨胀时外压总比气体压力小dp，问容器内气体压力降到1时，气体做多少功？解：（1）在空气中膨胀，即恒定外压 由理想气体状态方程，有 该过程为定温可逆过程 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 = 12、 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混合物不发生变化。根据相律解释上述事实。答：（1）该体系 C = 2 ，因此在定压下 f = C-P+1= 2-P+1 = 3-P 而温度可以在一定范围内变动，因此 f = 1 , 所以，P = 2 , 说明体系只有CaCO3（s）和CO2(g)两相，没有CaO ( s ），由此说明定压的CO2气体中将CaCO3（s）加热，在一定温度范围内CaCO3 不会分解； （2）该体系 S = 3，R = 1，C = 3-1-0 = 2 ，P = 3，所以在压力恒定时， f = C-P+1 = 2-3+1 = 0 , 结果说明在题给条件下，温度只有唯一值。3、 液态As的蒸气压与温度的关系为 ，固态As的蒸气压与温度关系为 ，求As的三相点温度与压力。解： 在三相点： Pl = Ps 即 T = 1091.7 K P = 11232.9 Pa4、 373.2K 时水的蒸发热为 40.67kJ· mol-1，求当外压降到0.66P时水的沸点。解： T2 = 361.7K5、NaCl－H2O二组分体系的低共熔点为 -21.1℃，此时冰、NaCl·2H2O(s) 和浓度为22.3％(重量百分数)的NaCl水溶液平衡共存，在 -9℃时有一不相合熔点，在该熔点温度时，不稳定化合物NaCl·2H2O分解成无水NaCl和27％ 的NaCl水溶液，已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时，溶解度略有增加)。(1) 请绘制相图，并指出图中线、面的意义；(2) 若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度是几度？(3) 若有1000g 28％ 的NaCl溶液，由160℃冷到 -10℃，问此过程中最多能析出多少纯NaCl？解：(1) 图中的 ac 为水的冰点下降曲线；ec 为水化物NaCl·2H2O的溶解曲线；eh 为NaCl的溶解度曲线；bd 为三相线，线上任意一点代表冰、水化物和具