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物理化學(xué)
《物理化學(xué)(第二版)/高等教育“十二五”規(guī)劃教材》在第一版的基礎(chǔ)上修訂而成,主要是對(duì)許多內(nèi)容的闡述方法和技巧做了大范圍的修改。內(nèi)容包括熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、表面現(xiàn)象、電解質(zhì)溶液和電化學(xué)。在知識(shí)點(diǎn)的分布和先后次序安排方面,力求突出前后內(nèi)容的連貫性、系統(tǒng)性和嚴(yán)密性。在具體內(nèi)容的敘述方法上力求通俗易懂。
《物理化學(xué)(第二版)/高等教育“十二五”規(guī)劃教材》適合所有需要開設(shè)物理化學(xué)課程的工科各專業(yè)、理科近化學(xué)專業(yè)學(xué)生使用。也適合與化學(xué)基本理論知識(shí)相關(guān)的科研工作者,以及物理化學(xué)考研族參考。
《物理化學(xué)(第二版)/高等教育“十二五”規(guī)劃教材》講述知識(shí)點(diǎn)方式獨(dú)特,通俗易懂;有大量的思考題和習(xí)題,對(duì)通過考試或考研有切實(shí)幫助
王明德,西安交通大學(xué),教授。長(zhǎng)期從事物理化學(xué)的教學(xué)工作。講授物理化學(xué)、工科大學(xué)化學(xué)、理科大學(xué)化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等。
曾獲得西安交通大學(xué)2004年教師授課競(jìng)賽普通授課二等獎(jiǎng). 在錢學(xué)森實(shí)驗(yàn)班人才培養(yǎng)方面被學(xué)生評(píng)為“我最喜愛的老師” . 獲08-09學(xué)年西安交通大學(xué)“東方能源獎(jiǎng)教金優(yōu)秀教師稱號(hào)”. 獲得西安交通大學(xué)2011年教師授課競(jìng)賽多媒體授課二等獎(jiǎng).
緒論
0.1 物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容 0.2 課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法 0.3 關(guān)于物理量的表示和運(yùn)算 0.4 SI單位 第1章 熱力學(xué)第一定律 1.1 基本概念 1.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境 1.1.2 熱力學(xué)平衡狀態(tài) 1.1.3 狀態(tài)的描述 1.1.4 狀態(tài)變化及其描述 1.1.5 狀態(tài)函數(shù)及其性質(zhì) 1.2 熱力學(xué)第一定律 1.2.1 熱和功 1.2.2 內(nèi)能與第一定律的數(shù)學(xué)式 1.2.3 體積功的計(jì)算 1.2.4 可逆過程體積功的計(jì)算 1.3 等容熱、等壓熱和焓 1.3.1 等容過程 1.3.2 等壓過程 1.3.3 等溫過程 1.4 焦耳實(shí)驗(yàn) 1.5 熱容 1.5.1 定義和分類 1.5.2 Cp與CV的關(guān)系 1.5.3 純物質(zhì)的Cp,m與溫度的關(guān)系 1.6 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用 1.6.1 等溫過程 1.6.2 非等溫過程 1.6.3 絕熱可逆過程 *1.6.4 多方過程 1.7 熱化學(xué) 1.7.1 反應(yīng)進(jìn)度 1.7.2 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱效應(yīng) 1.7.3 熱化學(xué)方程式的寫法 1.7.4 反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)定 1.7.5 Qp,m與QV,m的關(guān)系 1.8 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算 1.8.1 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓法 1.8.2 標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓法 1.8.3 其它方法 1.9 反應(yīng)熱效應(yīng)與溫度及壓力的關(guān)系 1.9.1 ΔrHm與壓力的關(guān)系 1.9.2 ΔrHm與溫度的關(guān)系 1.9.3 相變焓 1.1 0絕熱反應(yīng) 1.1 0.1 等壓絕熱反應(yīng) 1.1 0.2 等容絕熱反應(yīng) 1.1 1溶解熱和稀釋熱 1.1 1.1 積分溶解熱和積分稀釋熱 1.1 1.2 微分稀釋熱和微分溶解熱 思考題 習(xí)題 第2章 熱力學(xué)第二定律 2.1 自發(fā)過程和平衡狀態(tài) 2.1.1 自發(fā)過程及其特點(diǎn) 2.1.2 可逆過程與平衡狀態(tài) 2.2 卡諾原理 2.2.1 卡諾熱機(jī) 2.2.2 卡諾原理 2.3 熵概念 2.3.1 任意可逆循環(huán)的熱溫商 2.3.2 熵的引出 2.3.3 任意不可逆循環(huán)的熱溫商 2.3.4 熵判據(jù) 2.4 熵的統(tǒng)計(jì)意義和規(guī)定熵 2.4.1 熵的統(tǒng)計(jì)意義 2.4.2 熱力學(xué)第三定律和純物質(zhì)的規(guī)定熵 2.5 熵變的計(jì)算 2.5.1 簡(jiǎn)單變化 2.5.2 相變化 2.5.3 化學(xué)反應(yīng) 2.6 亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù) 2.6.1 亥姆霍茲函數(shù) 2.6.2 吉布斯函數(shù) 2.7 熱力學(xué)基本方程及其應(yīng)用 2.7.1 熱力學(xué)基本方程 2.7.2 麥克斯威關(guān)系式 2.7.3 熱力學(xué)基本方程的應(yīng)用 思考題 習(xí)題 第3章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué) 3.1 基本概念和組成表示法 3.1.1 基本概念 3.1.2 組成表示法 3.2 偏摩爾量 3.2.1 概念的引出 3.2.2 偏摩爾量的集合公式 3.2.3 偏摩爾量之間的關(guān)系 3.3 敞開相熱力學(xué)基本方程和化學(xué)勢(shì)概念 3.3.1 敞開相熱力學(xué)基本方程 3.3.2 相變化和化學(xué)反應(yīng)的平衡條件 3.4 純凝聚態(tài)物質(zhì)和理想氣體的化學(xué)勢(shì) 3.4.1 純凝聚態(tài)物質(zhì)的化學(xué)勢(shì) 3.4.2 純理想氣體的化學(xué)勢(shì) 3.4.3 理想氣體混合物中各組分的化學(xué)勢(shì) 3.5 溶液的飽和蒸氣壓和理想溶液 3.5.1 純液體的飽和蒸氣壓 3.5.2 溶液的飽和蒸氣壓 3.5.3 理想溶液 3.5.4 理想溶液中各組分的化學(xué)勢(shì) 3.5.5 理想溶液混合過程中態(tài)函數(shù)的變化 3.6 理想稀溶液和亨利定律 3.6.1 理想稀溶液和亨利定律 3.6.2 亨利常數(shù)的物理意義 3.6.3 理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢(shì) 3.6.4 使用不同濃度時(shí)溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)表達(dá)式 3.7 實(shí)際溶液中各組分的化學(xué)勢(shì) 3.7.1 以理想溶液為參考 3.7.2 以理想稀溶液為參考 3.8 活度的蒸氣壓測(cè)定法 3.8.1 以拉烏爾定律為參考 3.8.2 以亨利定律為參考 3.8.3 不同濃標(biāo)對(duì)應(yīng)的活度系數(shù)不同 3.9 實(shí)際二組分溶液的理論分析 3.9.1 吉布斯 杜亥姆公式 3.9.2 杜亥姆 馬居爾公式 3.9.3 A、B二組分系統(tǒng)的氣 液平衡組成 3.1 0分配平衡 3.1 1稀溶液的依數(shù)性 3.1 1.1 蒸氣壓降低 3.1 1.2 凝固點(diǎn)降低 3.1 1.3 沸點(diǎn)升高 3.1 1.4 等壓過程的組合 3.1 1.5 滲透壓 思考題 習(xí)題 第4章 化學(xué)平衡 4.1 化學(xué)反應(yīng)的可能性與化學(xué)平衡 4.2 理想氣體的化學(xué)平衡 4.2.1 化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 4.2.2 Kp與Kp、Kc、Kx、Kn的關(guān)系 4.2.3 影響化學(xué)平衡的因素 4.3 純凝聚態(tài)物質(zhì)與理想氣體之間的化學(xué)平衡 4.3.1 平衡常數(shù) 4.3.2 分解壓 4.4 溶液中的化學(xué)平衡 4.4.1 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 4.4.2 理想溶液中的化學(xué)平衡 4.4.3 理想稀溶液中的化學(xué)平衡 4.4.4 多相反應(yīng)平衡 4.5 平衡常數(shù)的計(jì)算 4.5.1 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)法 4.5.2 標(biāo)準(zhǔn)熵法 4.5.3 線性組合法 4.5.4 水溶液中離子的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù) 4.6 平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系 4.6.1 范特霍夫方程 4.6.2 溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響 4.7 同時(shí)平衡 4.7.1 同時(shí)平衡 4.7.2 甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫 4.7.3 反應(yīng)的耦合 *4.8 絕熱反應(yīng) 4.9 平衡常數(shù)與壓力的關(guān)系 思考題 習(xí)題 第5章 相平衡 5.1 相律 5.2 克拉佩龍方程 5.2.1 克拉佩龍方程 5.2.2 克勞修斯 克拉佩龍方程 5.2.3 外壓對(duì)液體飽和蒸氣壓的影響 5.3 單組分系統(tǒng)相圖 5.4 二組分部分互溶雙液系 5.4.1 水 苯酚相圖 5.4.2 杠桿規(guī)則 5.5 二組分完全互溶雙液系 5.5.1 理想溶液的壓力 組成圖 5.5.2 理想溶液的溫度 組成圖 5.5.3 精餾原理 5.5.4 A、B二組分非理想溶液的T x圖 5.6 二組分完全不互溶雙液系 5.7 二組分簡(jiǎn)單低共熔混合物系 5.7.1 二組分簡(jiǎn)單低共熔混合物系的T x圖 5.7.2 熱分析法繪制相圖 5.8 二組分連續(xù)互溶固溶體系統(tǒng) 5.8.1 固溶體的熔點(diǎn)介于TA和TB之間 5.8.2 具有最低熔點(diǎn)或最高熔點(diǎn)的連續(xù)互溶固溶體 5.9 二組分有限互溶固溶體系統(tǒng) 5.9.1 共晶型有限互溶固溶體系統(tǒng) 5.9.2 包晶型有限互溶固溶體系統(tǒng) 5.1 0形成化合物的二組分凝聚物系 5.1 0.1 化合物與A、B二組分在固態(tài)完全不互溶 5.1 0.2 化合物與A、B二組分可形成有限互溶固溶體 5.1 1三組分系統(tǒng)相圖 5.1 1.1 三角坐標(biāo)系 5.1 1.2 部分互溶系統(tǒng)相圖 5.1 1.3 二固體鹽 水系統(tǒng) 思考題 習(xí)題 第6章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 6.1 化學(xué)反應(yīng)速率 6.1.1 反應(yīng)速率的表示方法 6.1.2 反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 6.2 基元反應(yīng)與質(zhì)量作用定律 6.2.1 基元反應(yīng) 6.2.2 質(zhì)量作用定律 6.2.3 復(fù)雜反應(yīng) 6.3 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng) 6.3.1 零級(jí)反應(yīng) 6.3.2 一級(jí)反應(yīng) 6.3.3 二級(jí)反應(yīng) 6.4 速率方程的建立 6.4.1 微分法 6.4.2 積分法 6.4.3 半衰期法 6.4.4 非線性擬合法 6.5 幾種典型的復(fù)雜反應(yīng) 6.5.1 對(duì)峙反應(yīng) 6.5.2 平行反應(yīng) 6.5.3 連串反應(yīng) 6.6 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 6.6.1 范特霍夫經(jīng)驗(yàn)規(guī)則 6.6.2 阿累尼烏斯經(jīng)驗(yàn)公式 6.6.3 活化能的獲得 6.6.4 表觀活化能 6.7 幾種反應(yīng)速率的近似處理方法 6.7.1 選擇反應(yīng)速率的控制步驟 6.7.2 平衡態(tài)近似 6.7.3 穩(wěn)定態(tài)近似 *6.8 微觀可逆性原理 6.9 鏈反應(yīng) 6.9.1 鏈反應(yīng) 6.9.2 直鏈反應(yīng) 6.9.3 支鏈反應(yīng) 思考題 習(xí)題 第7章 表面現(xiàn)象 7.1 界面張力 7.1.1 界面張力 7.1.2 影響界面張力的因素 7.2 表面熱力學(xué) 7.2.1 表面熱力學(xué)基本方程 7.2.2 熱力學(xué)平衡條件 7.3 潤(rùn)濕現(xiàn)象 7.3.1 潤(rùn)濕 *7.3.2 鋪展系數(shù)和黏附功 7.4 彎曲液面下的附加壓 7.4.1 附加壓與液面曲率半徑的關(guān)系 7.4.2 毛細(xì)現(xiàn)象 7.4.3 毛細(xì)現(xiàn)象的定量處理 7.5 蒸氣壓和溶解度與曲率半徑的關(guān)系 7.5.1 飽和蒸氣壓與曲率半徑的關(guān)系 7.5.2 溶解度與溶質(zhì)曲率半徑的關(guān)系 *7.6 新相生成與介安狀態(tài) 7.6.1 蒸氣凝結(jié)時(shí)臨界成核半徑與過飽和度的關(guān)系 7.6.2 蒸氣凝結(jié)時(shí)臨界成核半徑與過冷度的關(guān)系 7.6.3 液體凝固時(shí)臨界成核半徑與過冷度的關(guān)系 7.6.4 過熱現(xiàn)象 7.7 溶液表面的吸附 7.7.1 吉布斯吸附公式 7.7.2 溶液表面的吸附現(xiàn)象 7.8 表面活性劑 7.8.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其分類 7.8.2 膠束的形成 7.8.3 溶液表面吸附的蘭格繆爾吸附等溫式 7.8.4 表面活性劑的應(yīng)用 思考題 習(xí)題 第8章 電解質(zhì)溶液 8.1 法拉第定律 8.1.1 幾個(gè)基本概念 8.1.2 法拉第定律 8.2 離子的遷移數(shù) 8.2.1 遷移數(shù) 8.2.2 離子的電遷移率 8.2.3 遷移數(shù)的測(cè)定 8.3 電導(dǎo)率和離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律 8.3.1 電導(dǎo)率 8.3.2 摩爾電導(dǎo)率 8.3.3 離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律 8.4 電導(dǎo)率測(cè)定的應(yīng)用 8.4.1 測(cè)定解離度和解離平衡常數(shù) 8.4.2 確定難溶鹽的溶解度 8.4.3 電導(dǎo)滴定 8.5 強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論 8.5.1 溶劑的介電效應(yīng)和水合作用 8.5.2 平均活度和平均活度系數(shù) 8.5.3 強(qiáng)電解質(zhì)溶液的離子互吸理論 8.5.4 德拜 休克爾 昂薩格電導(dǎo)理論 思考題 習(xí)題 第9章 電化學(xué)基礎(chǔ) 9.1 原電池和電極電勢(shì) 9.1.1 幾種電勢(shì) 9.1.2 原電池的寫法 9.1.3 電極反應(yīng)和電池反應(yīng) 9.2 可逆電池?zé)崃W(xué) 9.3 可逆電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 9.3.1 可逆電池 9.3.2 韋斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池 9.3.3 可逆電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 9.4 電極電勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)與組成的關(guān)系 9.4.1 標(biāo)準(zhǔn)氫電極和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 9.4.2 電極電勢(shì)與氧化還原性 9.4.3 能斯特公式 9.4.4 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 9.5 原電池的設(shè)計(jì) 9.5.1 電極的分類 9.5.2 把氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池 9.5.3 把非氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池 9.5.4 設(shè)計(jì)濃差電池 9.6 電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用 9.6.1 活度系數(shù)的測(cè)定 9.6.2 測(cè)定難溶鹽的溶度積常數(shù) 9.6.3 測(cè)定溶液的pH值 9.6.4 電勢(shì)滴定 *9.6.5 電勢(shì)pH圖 9.7 分解電壓 9.7.1 電極反應(yīng)速率 9.7.2 分解電壓 9.8 電極的極化 9.8.1 濃差極化 9.8.2 活化極化 9.8.3 超電勢(shì)的測(cè)定 9.9 電解反應(yīng) 9.9.1 電極反應(yīng) 9.9.2 金屬的電沉積 9.9.3 鋁及鋁合金的表面氧化 9.10 金屬腐蝕與防護(hù) 9.10.1 金屬腐蝕 9.10.2 影響腐蝕速率的主要因素 9.10.3 金屬防腐蝕 思考題 習(xí)題 附錄 附錄Ⅰ 25℃下部分物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù)(p=105Pa) 附錄Ⅱ 25℃下部分物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(p=105Pa) 附錄Ⅲ 25℃下水溶液中部分物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù) 附錄Ⅳ 部分物質(zhì)的等壓摩爾熱容(單位:J?K-1?mol-1) 附錄Ⅴ 部分物質(zhì)的凝固點(diǎn)降低常數(shù)和沸點(diǎn)升高常數(shù) 附錄Ⅵ 25℃下的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(p=101.3 25kPa,b=1mol?kg-1) 附錄Ⅶ 原子量表 附錄Ⅷ 希臘字母讀音表 參考文獻(xiàn) 索引
《物理化學(xué)(第二版)/高等教育“十二五”規(guī)劃教材》:
思考題 1.與定組成閉合相系統(tǒng)相比較,何謂敞開相系統(tǒng)? 2.自由度的物理意義是什么? 3.直觀看上去,一個(gè)系統(tǒng)中到底有幾個(gè)相,應(yīng)如何區(qū)分和計(jì)數(shù)? 4.相律的數(shù)學(xué)式中涉及組分?jǐn)?shù),而組分?jǐn)?shù)又與系統(tǒng)中獨(dú)立的化學(xué)反應(yīng)數(shù)目 和獨(dú)立的額外制約條件數(shù)目 有關(guān)。請(qǐng)問如何確定 和 ? 5.相律的數(shù)學(xué)通式可以表示為 ,其中 、 、 和 分別表示自由度、組分?jǐn)?shù)、相數(shù)和影響系統(tǒng)狀態(tài)的外界因素?cái)?shù)目。你對(duì) 的含義是如何理解的?面對(duì)實(shí)際問題時(shí)應(yīng)如何確定 的值? 6.系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)與物種數(shù)有關(guān),而物種數(shù)與考慮問題的方式方法有關(guān)。如對(duì)于純水,可認(rèn)為其中只有一種物質(zhì)即 ,也可以認(rèn)為其中有三種物質(zhì)即 、 和 。那么,考慮問題的方式方法的差異會(huì)不會(huì)影響組分?jǐn)?shù) ?會(huì)不會(huì)影響系統(tǒng)的自由度 ? 7.克拉佩龍方程中各參數(shù)的確切含義分別是什么?此方程可用來(lái)討論什么問題? 8.你能定性畫出水的相圖并能合理解釋各曲線的含義及其變化趨勢(shì)嗎? 9.各物質(zhì)的固-液-氣三相點(diǎn)會(huì)不會(huì)隨外界條件的變化而變化? 10.純物質(zhì)的固-液-氣三相點(diǎn)的溫度與它在一定壓力下的熔點(diǎn)是否相同?為什么? 11.純物質(zhì)的固-液-氣三相點(diǎn)的壓力與該物質(zhì)是否容易升華有什么關(guān)系? 12.為什么嚴(yán)格說(shuō)來(lái),沒有完全不相互溶解的物質(zhì)對(duì)? 13.在一定條件下,隨著水和苯酚混合比的變化,它們可以形成一種溶液,也可以形成平衡共存但濃度不同的兩種溶液(即共軛溶液)。你能解釋清楚這是為什么嗎? 14.在一定壓力下,結(jié)合水-苯酚二組分系統(tǒng)的相圖,在會(huì)融溫度 以下當(dāng)往水中逐漸加入苯酚時(shí),對(duì)于系統(tǒng)中逐漸發(fā)生的變化過程你能描述清楚嗎? 15.在一定壓力下,結(jié)合水-苯酚的相圖,當(dāng)把水-苯酚混合物從高于 的溫度下逐漸冷卻時(shí),對(duì)于系統(tǒng)中逐漸發(fā)生的變化過程你能描述清楚嗎? 16.部分互溶雙液系相圖中的曲線所代表的物理意義是什么? 17.在一定溫度和壓力下,在水-苯酚系統(tǒng)的二相區(qū)內(nèi),當(dāng)二者的混合比發(fā)生變化時(shí),為什么兩種平衡共存的溶液的組成會(huì)保持不變? 18.二組分系統(tǒng)最多會(huì)有幾個(gè)相平衡共存? 19.在一定溫度和壓力下,當(dāng)二組分系統(tǒng)處于液-氣兩相平衡時(shí),通常這兩相的組成是不同的。你能以理想溶液為例說(shuō)明其中的道理嗎? 20.在 二組分理想溶液的 圖中,你能充分理解兩條曲線分別代表的物理意義嗎? 21.在 二組分理想溶液的 圖中,你能充分理解各區(qū)域分別有哪幾相平衡共存嗎? 22.在 二組分理想溶液的 圖中,你能充分理解兩條曲線分別代表的物理意義嗎? 23.在 二組分理想溶液的 圖中,你能充分理解各區(qū)域分別有哪幾相平衡共存嗎? 24.結(jié)合 二組分理想溶液的 圖,在一定壓力下給一種溶液逐漸加熱升溫時(shí),你能詳細(xì)說(shuō)清楚其中逐漸發(fā)生的變化嗎? 25.杠桿規(guī)則是怎樣根據(jù)物質(zhì)不滅定律得來(lái)的?你自己能推導(dǎo)出杠桿規(guī)則嗎? 26.部分互溶雙液系和連續(xù)互溶雙液系有什么不同? 27.典型的二組分連續(xù)互溶雙液系相圖有哪幾種? 28.為什么有些二組分連續(xù)互溶雙液系隨組成的變化,其沸點(diǎn)會(huì)有一個(gè)極大值或極小值?讀者應(yīng)從此得到啟發(fā):并非任何溶液的沸點(diǎn)都高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。 29.什么是恒沸混合物?恒沸混合物像普通化合物那樣有恒定不變的化學(xué)組成嗎? 30.試分析在 二組分物系的恒沸點(diǎn)上,系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)、相數(shù)和自由度分別是幾? 31.用精餾法能否把所有的二組分恒沸混合物分開?為什么? 32.為什么水蒸氣蒸餾具有操作溫度低的優(yōu)點(diǎn)?這種方法的使用范圍受到什么限制? 33.什么是二組分簡(jiǎn)單低共熔混合物系?二組分簡(jiǎn)單低共熔混合物系相圖中各曲線、點(diǎn)分別代表什么?你能對(duì)其中的各曲線給予合理的解釋嗎? 34.什么是步冷曲線?為何步冷曲線上常會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)?拐點(diǎn)的拐向與什么有關(guān)? 35.結(jié)合二組分簡(jiǎn)單低共熔混合物系相圖,你能定性畫出任意一個(gè)溶液的步冷曲線嗎? 36.結(jié)合二組分簡(jiǎn)單低共熔混合物系相圖,當(dāng)對(duì)任意給定的一個(gè)樣品逐漸加熱時(shí),若將其溫度隨時(shí)間的變化曲線稱為步熱曲線,你能正確畫出一個(gè)任意組成樣品的步熱曲線嗎? 37.當(dāng)二組分簡(jiǎn)單低共熔混合物系逐漸冷卻到低共熔溫度時(shí),有一段時(shí)間系統(tǒng)的溫度恒定不變。你能借助相律對(duì)此作出合理解釋嗎? 38.若把一個(gè)二組分簡(jiǎn)單低共熔混合物系逐漸冷卻,當(dāng)溫度剛剛降低到低共熔溫度和剛剛離開低共熔溫度時(shí),系統(tǒng)中分別有哪幾個(gè)相平衡共存?這些相(即狀態(tài))之間彼此是怎樣變化的?變化的推動(dòng)力是什么? 39.對(duì)于一定溫度或一定壓力下的二組分系統(tǒng),杠桿規(guī)則一般在三相線上是否適用?在什么特殊情況下杠桿規(guī)則在三相線上才適用? 40.什么是固溶體?在一定條件下一種固溶體中有幾個(gè)相? 41.什么是共晶反應(yīng)?什么是包晶反應(yīng)?這兩種反應(yīng)正向進(jìn)行還是逆向進(jìn)行取決于什么? 42.什么是二組分部分互溶固溶體系統(tǒng)?什么是二組分連續(xù)互溶固溶體系統(tǒng)? 43.許多二組分連續(xù)互溶固溶體系統(tǒng)隨組成的變化,其凝固點(diǎn)會(huì)有一個(gè)極大值。這種情況看似與稀溶液的依數(shù)性有矛盾。對(duì)此應(yīng)如何理解? 44.在三組分系統(tǒng)相圖中,什么是等含量性質(zhì)?什么是定比例性質(zhì)?什么是重心規(guī)則? 45.在三組分系統(tǒng)相圖中,什么是連結(jié)線?為什么連結(jié)線很重要? 46.在一定溫度和壓力下的三組分系統(tǒng)相圖中,杠桿規(guī)則在二相區(qū)和三相區(qū)都是適用的。你知道在三相區(qū)內(nèi)怎樣使用杠桿規(guī)則嗎? 習(xí) 題 1.指出下列平衡系統(tǒng)中各有幾個(gè)相?這些相分別是由哪些物質(zhì)組成的? 。1)把某氯化鈉水溶液在足夠低的溫度下放置好長(zhǎng)時(shí)間后,系統(tǒng)中有固體氯化鈉、有冰、有氯化鈉水溶液同時(shí)存在。 (3) (2)在常壓下,把純凈水冷卻到 后,系統(tǒng)中有冰-水平衡共存。 (2) 。3)室溫下有人往 水里隨意加入了一些固體蔗糖、固體氯化鈉、乙醇及醋酸,結(jié)果乙醇和醋酸全部溶解了,而蔗糖、氯化鈉均未完全溶解。 (3) 。4)把水、四氯化碳、碘、氯化鈉及蔗糖混合物充分振蕩,最終溶液分為兩層。一層以水為主,另一層以四氯化碳為主,而且還有未溶解完的固體氯化鈉及蔗糖。 (4) 2.指出下列平衡系統(tǒng)中各有幾個(gè)相?這些相分別是由哪些物質(zhì)組成的? (1)使用鐵催化劑(固體)的合成氨反應(yīng)系統(tǒng)。 (2) 。2)碳酸鈣和氧化鈣彼此不互溶。在一定溫度和壓力下當(dāng)碳酸鈣分解達(dá)到平衡時(shí)。(3) 。3)固體 和固體 不互溶,但兩者都不穩(wěn)定。 可分解為 和 , 可分解為 和 。平衡時(shí)系統(tǒng)中仍有固體 和固體 。 (3) 。4)對(duì)于水煤氣反應(yīng)平衡系統(tǒng),其反應(yīng)方程式如下: 。2) 3.指出下列平衡系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)和自由度數(shù)。 。1)氧氣、水蒸氣和溶解了氧氣的液態(tài)水。 (2,2) 。2)冰、鹽酸溶液、水蒸氣、氯化氫氣體和氮?dú)狻?(3,2) 4.求下列各平衡系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)和自由度數(shù) 。1) 在 下分解達(dá)到平衡。 (2,0) 。2) 分解生成 和 并達(dá)到平衡。 (1,1) 。3)常壓下,同時(shí)含有 、 和 的水溶液。 (4,4) 5. 與水可形成水合鹽 、 和 。 (1)在常壓下能與 水溶液及冰平衡共存的水合鹽最多有幾種? (1) 。2)在 下,能與水蒸氣平衡共存的水合鹽最多有幾種? (2) 6.根據(jù)克拉佩龍方程,欲使水的凝固點(diǎn)降低至 ,則所需的壓力是多少?已知冰的正常熔點(diǎn)是 ,冰的摩爾熔化熱為 ,水和冰的密度分別為 和 。 ( ) 7.苯的熔點(diǎn)隨壓力的變化率是 。在苯的正常熔點(diǎn) 下,固態(tài)苯和液態(tài)苯的密度分別為 和 。求苯的摩爾熔化熱。 ( ) 8.汞的正常熔點(diǎn)是 ,摩爾熔化熱是 ,熔化時(shí)的摩爾體積改變量為 ,液態(tài)汞的密度為 ,重力加速度為 。求 高的汞柱底部汞的凝固點(diǎn)。 ( ) 9.結(jié)晶型的單質(zhì)硫 通常有兩種晶型即正交硫(也叫斜方硫)和單斜硫。在 下,兩者的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱分別為 和 。兩者的密度分別為 和 ,在 下兩種晶型的平衡轉(zhuǎn)化溫度是 。試分析判斷在 和 下哪種晶型穩(wěn)定。 (單斜硫) 10.已知水的正常沸點(diǎn)是 ,在 下水的飽和蒸氣壓是 。 。1)求水的摩爾蒸發(fā)焓。( ) 。2)求 下水的飽和蒸氣壓。( ) 11.已知水的正常沸點(diǎn)是 ,水的摩爾蒸發(fā)熱為 。 。1)在青藏高原某處水的沸點(diǎn)為 ,求此處的大氣壓力。( ) (2)壓水推核電站的一回路循環(huán)水在 下循環(huán)工作。問至少需要施加多大的壓力才能保證水不氣化?( ) 12.在 下,乙醚的飽和蒸氣壓是 。乙醚的正常沸點(diǎn)是 。在 可以得到乙醚干冰。求 下液體乙醚的飽和蒸氣壓。( ) 13.有人用簡(jiǎn)易方法粗略地測(cè)定了水和冰在不同溫度下的飽和蒸氣壓,見下表。 溫度 - -20-15-10-502040 水的飽和蒸氣壓- 19028642261123397374 冰的飽和蒸氣壓- 103165259401611 (1)試用作圖法求水的摩爾蒸發(fā)熱 。( ) 。2)試用作圖法求冰的摩爾升華熱 。( ) 。3)由這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求水的正常沸點(diǎn)即 下的沸騰溫度。( ) 14.實(shí)驗(yàn)測(cè)得固體 (干冰)在不同溫度下的飽和蒸氣壓如下: 溫度 飽和蒸氣壓 請(qǐng)用作圖法求算干冰的摩爾升華熱。( ) 15. 和 的正常沸點(diǎn)分別是 和 ,二者可形成理想溶液。并且已知 的摩爾蒸發(fā)熱為 。 。1)求 在 下的飽和蒸氣壓。( ) 。2)在 和 組成的溶液中,若 的摩爾分?jǐn)?shù)濃度為0.200,求該溶液在 下的飽和蒸氣組成。( ) 16.在 下,已知固態(tài)碘的飽和蒸氣壓為 ,固態(tài)碘和氣態(tài)碘的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵分別為 和 ,固態(tài)碘和氣態(tài)碘的等壓摩爾熱容分別為 和 。求算 下碘的升華溫度。( ) 17.已知 在 和 下的飽和蒸氣壓分別為 和 , 在 和 下的飽和蒸氣壓分別為 和 。那么等摩爾 和 混合所得理想溶液的正常沸點(diǎn)是多少?( ) 18.根據(jù)下列數(shù)據(jù)計(jì)算 。1)水-甲苯完全不互溶雙液系在 壓力下的沸點(diǎn)。( ) 。2)求該雙液系在沸騰溫度下的蒸氣組成。( ) 物 質(zhì)正常沸點(diǎn) - K 水 甲 苯 19.固態(tài)氨和液態(tài)氨的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系如下: (1)求氨的三相點(diǎn)溫度和壓力。( , ) 。2)在 下,升高溫度時(shí)固體氨是否會(huì)升華?(不能升華) 。3)求氨的摩爾熔化熱、摩爾蒸發(fā)熱和摩爾升華熱。 ( , , ) 20.根據(jù)單質(zhì)硫的相圖回答下列問題。 (1)在圖中的實(shí)線 、 、 、 、 、 上分別有哪幾相平衡共存? 。2)在虛線 、 、 上分別有哪幾相平衡共存? (3)在三相點(diǎn) 、 、 和亞穩(wěn)的三相點(diǎn) 上分別有哪三相平衡共存? 21.在常壓下,將質(zhì)量百分比濃度不同的間甲基苯胺的甘油溶液從 開始逐漸加熱,結(jié)果測(cè)得單相變?yōu)殡p相的溫度 和雙相又變?yōu)閱蜗嗟臏囟?見下表。 間甲基苯胺的濃度 48188101925 53901201189353 。1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上畫出常壓下間甲基苯胺-甘油二組分系統(tǒng)的相圖。 。2)找出最高會(huì)溶點(diǎn)和最低會(huì)溶點(diǎn)的溫度與組成。( , ) 。3)在 下,將 克間甲基苯胺與 克甘油混合。該系統(tǒng)有幾個(gè)相,它們的質(zhì)量分別是多少?(兩個(gè)相, , ) 22.在大氣壓力下,水-苯酚部分互溶雙液系的質(zhì)量百分比濃度與溫度的關(guān)系見下表。 (1)根據(jù)這些數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上畫出水-苯酚部分互溶雙液系的相圖。 。2)在 下,往 水中加入 苯酚,平衡后系統(tǒng)有哪幾相?其組成如何? 。ㄖ挥幸环N溶液, 。) 。3)在 下,往 水中加入 苯酚,平衡后系統(tǒng)有哪幾相?其組成如何? 。ü矁上 溶液1中 ,溶液2中 ) 23.在常壓和 下,水與苯酚可形成部分互溶雙液系。已知共軛溶液 和 中苯酚的質(zhì)量百分比濃度分別為 和 。 (1)在 下,把 水和 苯酚混合并達(dá)到平衡時(shí),共軛溶液 和 的質(zhì)量分別是多少?( , ) 。2)往上述系統(tǒng)中再加入 苯酚,然后攪拌混合并再次達(dá)到平衡時(shí),系統(tǒng)中有那幾個(gè)相,各相的質(zhì)量分別是多少?( , ) 24.在 下,實(shí)驗(yàn)測(cè)得甲醇-水二組分系統(tǒng)的氣液平衡數(shù)據(jù)見下表。 沸點(diǎn) 10089.384.481.778.075.3 液相組成 0.000.080.150.200.300.40 氣相組成 0.000.3650.5170.5790.6650.729 沸點(diǎn) 73.171.269.367.666.064.5 液相組成 0.500.600.700.800.901.00 氣相組成 0.7790.8250.8700.9150.9581.00 。1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上畫出 下甲醇-水二組分系統(tǒng)的氣液平衡相圖。 。2)在 下, 的溶液的泡點(diǎn)是多少?剛沸騰時(shí)平衡氣相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)濃度 是多少?( , ) 。3)在 下, 的混合氣體的露點(diǎn)是多少?剛開始凝結(jié)時(shí)所得溶液中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)濃度 是多少?( , ) 25.在標(biāo)準(zhǔn)壓力下,當(dāng) 和 形成的溶液與其蒸氣平衡共存時(shí),氣液兩相的平衡組成與平衡溫度見下表。 (1)在坐標(biāo)紙上畫出標(biāo)準(zhǔn)壓力下該系統(tǒng)的溫度-組成圖。 (2)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下,當(dāng)對(duì) 與 的混合溶液進(jìn)行蒸餾時(shí),得到的第一滴冷凝液中丙酮的摩爾分?jǐn)?shù)濃度是多少?( ) 。3)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下,對(duì) 與 的混合溶液進(jìn)行蒸餾。當(dāng)溫度上升到 時(shí),剩余溶液中丙酮的摩爾分?jǐn)?shù)濃度是多少?( ) (4)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下,對(duì) 與 混合溶液逐漸加熱升溫,當(dāng)剩下最后一小滴溶液時(shí),該溶液中丙酮的摩爾分?jǐn)?shù)濃度是多少?( ) 56.059.062.565.062.561.0 0.000.200.400.650.801.00 0.000.110.310.650.881.00 26.在常壓下,甲醇和氯仿二組分系統(tǒng)的氣液平衡組成與平衡溫度見下表。 100.091.7383.2176.2062.9851.4042.8427.090.00 100.090.8086.2182.5179.6170.5353.0141.020.00 沸點(diǎn) 54.053.052.554.054.556.557.560.068.0 (1)請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上畫出常壓下甲醇-氯仿二組分系統(tǒng)的氣液平衡相圖。 (2)如果溶液中氯仿的含量為 ,則該溶液的沸點(diǎn)是多少?該系統(tǒng)完全氣化的最低溫度是多少?(沸點(diǎn): , 完全氣化溫度: ) 。3)如果將上述溶液精餾,請(qǐng)說(shuō)明最終得到的產(chǎn)物及其組成。 (塔底是純甲醇,塔頂是氯仿含量為 的恒沸混合物。) 27.水-異丁醇系統(tǒng)在液相屬于部分互溶。在 下系統(tǒng)的共沸溫度為 。在共沸溫度下,平衡共存的氣( )-液( )-液( )三相中異丁醇的含量依次為: , 和 。在 下,把 水和 異丁醇組成的系統(tǒng)從室溫開始加熱。 。1)溫度剛到達(dá)共沸溫度時(shí),平衡系統(tǒng)存在那幾個(gè)相?其質(zhì)量分別是多少? 。ㄈ芤 和溶液 兩個(gè)相。 , ) 。2)當(dāng)溫度由共沸溫度剛有上升趨勢(shì)但還未上升時(shí),平衡系統(tǒng)存在那幾個(gè)相?其質(zhì)量分別是多少?(溶液和混合氣體兩個(gè)相。溶液 ,混合氣體 ) 28.已知水的正常沸點(diǎn)是 。在 下對(duì)氯苯進(jìn)行水蒸氣蒸餾時(shí),蒸餾溫度是 。問每蒸出 克水時(shí)會(huì)帶出多少克氯苯。已知在 下水的飽和蒸氣壓為 。( ) 29.在 、 下,當(dāng)對(duì)與水互不相溶、但其中溶有非揮發(fā)性雜質(zhì)的某有機(jī)物進(jìn)行水蒸氣蒸餾時(shí),餾出物中有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。那么該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量是多少?已知在 下純水的飽和蒸氣壓為 。( ) 30.通常水與苯、水與甲苯幾乎都不互溶,但是苯和甲苯可以形成理想溶液。今有氣態(tài)苯、甲苯和水組成的混合氣體,它們的摩爾比為 。已知在 下液態(tài)苯、甲苯和水的飽和蒸氣壓分別為 、 和 。 。1)在 下對(duì)該混合氣體逐漸加壓,當(dāng)苯和甲苯的分壓之和達(dá)到多大時(shí)才能凝結(jié)出苯-甲苯理想溶液?( ) 。2)在 下當(dāng)上述系統(tǒng)開始析出苯-甲苯理想溶液時(shí),有無(wú)液態(tài)水析出?此時(shí)系統(tǒng)的總壓力是多少? (有, ) 31.在大氣壓力下,已知對(duì)硝基氯苯和鄰硝基氯苯不生成固溶體。對(duì)硝基氯苯和鄰硝基氯苯混合溶液的組成與相應(yīng)的凝固點(diǎn)見下表。 0.0012.6022.9130.2633.1035.4345.2668.54100.0 凝固點(diǎn) 32.0926.1020.7516.2914.6518.4333.9657.8982.15 。1)在坐標(biāo)紙上畫出對(duì)硝基氯苯-鄰硝基氯苯的相圖。 。2)畫出對(duì)硝基氯苯的濃度為 和 這兩種溶液的步冷曲線。 。3)逐步冷卻 噸 為 的溶液時(shí),開始析出對(duì)硝基氯苯晶體的溫度是多少? ( ) 。4)上述溶液在逐步冷卻過程中,最多可得到多少純對(duì)硝基氯苯晶體?( ) 32. 和 可形成近似的液態(tài)理想溶液。已知 的熔點(diǎn)和摩爾熔化熱分別為 和 。實(shí)驗(yàn)測(cè)得 系統(tǒng)的低共熔溫度為 。請(qǐng)根據(jù)這些條件和數(shù)據(jù)計(jì)算共晶體的組成。共晶體組成的實(shí)驗(yàn)測(cè)定值為 。 ( ) 33.請(qǐng)根據(jù) 的平衡狀態(tài)圖回答下列問題: 。1)在 下,當(dāng)往鋅中逐漸加入鋁直到 時(shí),請(qǐng)簡(jiǎn)述此過程中系統(tǒng)內(nèi)所發(fā)生的變化。 (2)當(dāng)把等質(zhì)量的鋁和鋅混合物從高溫逐漸冷卻至 時(shí),請(qǐng)簡(jiǎn)述此過程中系統(tǒng)內(nèi)所發(fā)生的變化。 。3)對(duì)于鋅含量為 的樣品,請(qǐng)畫出它的的步冷曲線。 34.在一定壓力下, 和 的正常熔點(diǎn)分別是 和 。兩者可形成不穩(wěn)定化合物 。該化合物會(huì)在 分解為 和 的 溶液。該系統(tǒng)低共熔點(diǎn)的溫度和組成分別是 和 。 。1)在直角坐標(biāo)紙上畫出一定壓力下 系統(tǒng)的相圖。 。2)畫出 分別為 、 和 溶液的步冷曲線。 。3)將 為 的 混合物系加熱到 。此時(shí)可得到溶液(即液態(tài)溶液)質(zhì)量的最小值和最大值分別是多少?( , ) 35. 和 能形成穩(wěn)定化合物。在一定壓力下,用熱分析法測(cè)得下列數(shù)據(jù)。 010194655657990100 轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度- 883973923998 平臺(tái)溫度- 9247877877879947397397391116 。1)已知- 化合物的相對(duì)分子量為 ,請(qǐng)寫出其分子式。( ) (2)根據(jù)這些熱分析數(shù)據(jù)畫出 系統(tǒng)的平衡狀態(tài)圖。 (3)指出 相圖中各不同區(qū)域分別有哪幾個(gè)相。 36. 有鱗石英和白硅石兩種不同晶型,而且在低溫下鱗石英較穩(wěn)定。 和剛玉 可以形成化合物莫萊石,其化學(xué)式為 。請(qǐng)根據(jù) 系統(tǒng)的相圖回答下列問題。 。1)相區(qū) 分別由哪幾個(gè)相組成。 。2)在相圖中的 、 和 三條水平線上,各有三個(gè)不同的相平衡共存。請(qǐng)以反應(yīng)方程式的形式寫出這三條三相線上的變化,并在可逆箭頭的上下方分別注明是吸熱還是放熱。 。3)請(qǐng)畫出 三種樣品的步冷曲線。 37.根據(jù) 系統(tǒng)的溫度-組成圖回答下列問題。 (1)各區(qū)域分別有哪幾相平衡共存? 。2)說(shuō)明 點(diǎn)所代表的系統(tǒng)在逐漸降溫過程中所發(fā)生的變化。 。3)若 點(diǎn)所示系統(tǒng)總質(zhì)量是 ,當(dāng)該系統(tǒng)冷卻到 時(shí),系統(tǒng)中有哪幾個(gè)相?其質(zhì)量分別是多少? 。▋上,即溶液+磷石英。 溶液 ,磷石英 ) 。4)按照溫度從低到高的順序,依次以反應(yīng)方程式的形式寫出五條水平線上發(fā)生的變化,并注明是吸熱還是放熱。 38.根據(jù) 系統(tǒng)相圖回答下列問題。 。1)指出 各不同區(qū)域的相態(tài)。 。2)按溫度從低到高順序,依次以反應(yīng)方程式的形式寫出三條水平線上發(fā)生的變化,并注明是吸熱還是放熱。 。3)畫出 三個(gè)樣品的步冷曲線。 39.在三角坐標(biāo)系中 。1)請(qǐng)標(biāo)出 、 的 三組分系統(tǒng)的系點(diǎn)。 。2)如果在上述系統(tǒng)中繼續(xù)加入組分 直至 ,請(qǐng)標(biāo)出這時(shí)系點(diǎn)的位置,并畫出該過程中系點(diǎn)的變化路線,用箭頭標(biāo)明變化的方向。 (3)往(2)所得系統(tǒng)中逐漸加入組分 直至 ,請(qǐng)標(biāo)出最終系點(diǎn)的位置,并畫出該過程中系點(diǎn)的變化路線,用箭頭標(biāo)明變化的方向。 40.右圖是 溫度和 壓力下 、 、 三組分體系的相圖。其中的點(diǎn) 和 分別代表 和 。 。1)按照編號(hào)順序說(shuō)明各相區(qū)分別有哪幾個(gè)相平衡共存。 。2)在等溫等壓條件下,將 點(diǎn)所代表的樣品放在通風(fēng)廚里,并通入干燥的空氣使其水分逐漸蒸發(fā)。請(qǐng)說(shuō)明在此過程中系統(tǒng)會(huì)逐漸發(fā)生哪些變化。 41.參看 和常壓下 、 、 三組分體系的相圖。 (1)圖中 邊上水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 的點(diǎn)代表什么物質(zhì)?請(qǐng)寫出它的化學(xué)式。 。2)圖中 邊上 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 的點(diǎn)代表什么物質(zhì)?請(qǐng)寫出它的化學(xué)式。 (3)按編號(hào)順序說(shuō)明各相區(qū)分別有哪幾個(gè)相平衡共存。 。4)往 點(diǎn)所代表的系統(tǒng)中逐漸加入 時(shí),請(qǐng)說(shuō)明系統(tǒng)中會(huì)逐漸發(fā)生哪些變化。 。5)在 和常壓下,使 點(diǎn)所代表的系統(tǒng)恒溫蒸發(fā)時(shí),請(qǐng)說(shuō)明系統(tǒng)中會(huì)逐漸發(fā)生哪些變化。 ……
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