发布时间 : 星期六 文章物理化学核心教程沈文霞 课后习题答案更新完毕开始阅读03b05d9b3a3567ec102de2bd960590c69fc3d893
体的实际压力。记住了这个化学势的表示式，其余气体的化学势表示式只要在这基础上略作修改即可。例如，混合理想气体中B组分的化学势，只要将压力p改为B物质的分压pB即可；如果是非理想气体，则将压力p改为逸度°p也就行了。掌握化学势的表示式，是因为今后在导出化学反应等温式、标准平衡常数的定义式等都要用到化学势的表示式，这样才能完成热力学的判断化学变化的方向和限度的任务。
稀溶液与混合物不同，有溶剂和溶质之分。溶剂服从Rault定律，由此可以计算溶剂的分压
和由于非挥发性溶质的加入使溶剂蒸气压降低的分数，溶剂蒸气压的降低分数与溶质的摩尔分数成正比。正由于溶剂蒸气压降低这个原因，才出现了溶液凝固点降低、沸点升高和渗透现象等一系列依数性质。
在稀溶液中表示溶质的化学势时，当溶质用不同浓度表示时，要选择不同的标准态，而且这
些标准态都是假想的，初学时对这个问题会产生疑问。其实对这个问题不必过于强调，通常不会去计算标准态的化学势，而是选择了共同的标准态以后，在求热力学函数的变量时，可以将这些相同的标准态销掉，标准态仅仅是共同的参考状态而已。需要搞清楚的是：在稀溶液中，溶剂和溶质的化学势的表示式是不同的，它们的标准态也是不同的，要分别进行计算。溶质的化学势在用不同浓度表示时，化学势的表示式是不同的，所选择的标准态也是不同的，但是，最后得到的化学势的数值是相同的，化学势的数值不会因为选择的标准态不同而不同。
在稀溶液中，产生依数性的本质是由于非挥发性溶质的加入，减少了溶剂分子占据的表面，
降低了溶剂的蒸汽压。依数性只与粒子的数量有关，而与粒子的性质无关。测定凝固点下降值、沸点升高值或渗透压等，主要用来计算溶质的摩尔质量。而有一点需要弄清楚的是：凝固点和沸点仍是指溶液中溶剂的凝固点和沸点，析出的固体是纯溶剂的固体（如冰，其中不含溶质），蒸气也是纯溶剂的蒸气，只有当溶剂的蒸气压等于大气压力时，溶液才会沸腾。
对于非理想的溶液，只要用相对活度来代替相应的浓度，则化学势的表示式基本保持不变。
由于绝对活度用得较少，所以本教材只引入了相对活度的概念。如果溶质是非电解质，当活度因子趋向于1时，活度与浓度在数值上相同。但是，如果溶质是电解质，就是活度因子都趋向于1，而活度与浓度在数值上也不可能相同，这就为今后学习电解质溶液的活度留一个伏笔。 三．思考题参考答案
1．偏摩尔量与摩尔量有什么异同？
答：对于单组分系统，只有摩尔量，而没有偏摩尔量。或者说，在单组分系统中，偏摩尔量就等于摩尔量。只有对多组分系统，物质的量也成为系统的变量，当某物质的量发生改变时，也会引起系统的容量性质的改变，这时才引入了偏摩尔量的概念。系统总的容量性质要用偏摩尔量的加和公式计算，而不能用纯的物质的摩尔量乘以物质的量来计算。 2．什么是化学势？与偏摩尔量有什么区别？
答：化学势的广义定义是：保持某热力学函数的两个特征变量和除B以外的其他组分不变时，该热力学函数对B物质的量nB求偏微分。通常所说的化学势是指它的狭意定义，即偏摩尔Gibbs自由能，即在等温、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物质的量的改变的变化率称为化学势。用公式表示为：
偏摩尔量是指，在等温、等压条件下，保持除B以外的其余组分不变，系统的广度性质X随组分B的物质的量nB的变化率，称为物质B的某种广度性质X的偏摩尔量，用XB表示。也可以看作在一个等温、等压、保持组成不变的多组分系统中，当nB?1 mol时，物质B所具有的广度性质XB，偏摩尔量的定义式为
化学势与偏摩尔量的定义不同，偏微分的下标也不同。但有一个例外，即Gibbs自由能的偏摩尔量和化学势是一回事，狭意的化学势就是偏摩尔Gibbs自由能。 3．Roult 定律和Henry定律的表示式和适用条件分别是什么？
*答：Roult 定律的表示式为：pA?pAxA。式中
*pA为纯溶剂的蒸气压，pA为溶液中溶剂的
蒸气压，xA为溶剂的摩尔分数。该公式用来计算溶剂的蒸气压非挥发性溶质，后来推广到液态混合物。
Henry定律的表示式为：
pA。适用条件为：定温、稀溶液、
pB?kx,BxB?km,BmB?kc,BcB。式中kx,B，km,B和kc,B分别是物质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。适用条件为：定温、稀溶液、气体溶质，溶解分子在气相和液相有相同的分子状态。
对于液态混合物，Henry定律与Roult定律是等效的，Henry系数就等于纯溶剂的饱和蒸气压。 4．什么是稀溶液的依数性？稀溶液有哪些依数性？
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．溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和，这样说对不对?
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．对于纯组分，它的化学势就等于其Gibbs自由能，这样说对不对?
答： 不对，至少不完整。应该说，某个纯组分的化学势就等于其摩尔Gibbs自由能。 7．在同一稀溶液中，溶质B的浓度可用xB,mB和cB表示，则其标准态的选择也就不同，那相应的化学势也不同，这样说对不对?
答： 不对。溶质的浓度表示方式不同，则所取的标准态（即那个假想状态）也不同，它们在那个假想状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。 8．二组分理想溶液的总蒸气压，一定大于任一组分的蒸气分压，这样说对不对？ 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．在室温下，物质的量浓度相同的蔗糖溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等?
答： 不相等。渗透压是溶液依数性的一种反映。依数性只与粒子的数目有关，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渗透压的两倍。
10．农田中施肥太浓时植物会被烧死。盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，试解释其原因? 答： 这是由于H2O(l)在庄稼的细胞内和土壤中的化学势不等，发生渗透造成的。当土壤中肥料或盐类的浓度大于植物细胞内的浓度时，H2O(l)在植物细胞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． 液态物质混合时，若形成液态混合物，这时有哪些主要的混合性质?
答： 混合时体积不变，总体积等于各个纯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：?mixV?0, ?mixH?0, ?mixS>0, ?mixG<0
12．北方人冬天吃冻梨前，将冻梨放入凉水中浸泡，过一段时间后冻梨内部解冻了，但表面结了一层薄冰。试解释原因？
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。
四．概念题参考答案
1．2 mol A物质和3 mol B物质在等温、等压下，混合形成理想液态混合物，该系统中A和B的偏摩尔体积分别为1.79×10-5 m3?mol-1，2.15×10-5 m3?mol-1 ，则混合物的总体积为
( )
-53
(A) 9.67×10 m (B) 9.85×10-5 m3
-43-53
(C) 1.003×10 m (D) 8.95×10 m
答：(C)。 运用偏摩尔量的加和公式
2．下列偏微分中，能称为偏摩尔量的是 （ ）
??V?（A）? ???nB?T,p,nC(C?B)??G?（C）? ??n?B?p,V,nC(C?B)
??H?（B）? ???nB?S,p,nC(C?B)??S?（D）? ??n?B?T,H,nC(C?B)
答：（A）。根据偏摩尔量定义，凡是容量性质才有偏摩尔量，而且一定要符合等温、等压、除B
以外的其他组成不变时，某容量性质随物质B的物质的量的变化率，才能称为偏摩尔量，只有（A）符合。
3．下列偏微分中，不是化学势的是 （ ）
??U?（A）? ??n?B?S,V,nC(C?B)??G?（C）? ???nB?T,p,nC(C?B)
??H?（B）? ??n?B?T,p,nC(C?B)??A?（D）? ???nB?T,V,nC(C?B)
答：（B）。化学势的广义定义是，在保持某热力学函数相应的两个特征变量和除B以外的其他组分不变的情况下，该热力学函数对nB求偏微分称为化学势。焓的两个特征变量是S,p，所以（B）是偏摩尔量，而不是化学势。
4． 已知373 K时，液体A的饱和蒸气压为133.24 kPa，液体B的饱和蒸气压为66.62 kPa。设A和B 形成理想液态混合物，当A在溶液中的摩尔分数为0.5时，在气相中A的摩尔分数yA等于 ( )
(A) 1 (B) 1/2
(C) 2/3 (D) 1/3
答：(C)。 用Roult定律算出总蒸气压，再把A的蒸气压除以总蒸气压。
*pApAxA133.24kPa?0.52或 yA? ?*??*ppAxA?pBxB(133.24?66.62)?0.5kPa35．在298 K和标准压力下，苯和甲苯形成理想的液态混合物。第一份混合物体积为2 dm3，苯
的摩尔分数为0.25，苯的化学势为?1,第二份混合物的体积为1 dm3，苯的摩尔分数为0.5，化学势为μ2，则 ( ) (A) ?1>μ2 (B) ?1<μ2 (C) ?1=μ2 (D) 不确定
答：(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。根据理想液态混合物的化学势表示式，
因为第一份中苯的摩尔分数低于第二份中的摩尔分数，故化学势小。
**6．在温度T时，纯液体A的饱和蒸气压为pA，化学势为?A，并且已知在大气压力下的凝固
点为Tf*，当A中溶入少量与A不形成固态溶液的溶质而形成稀溶液时，上述三个物理量分别为pA，
?A和Tf，则 ( )
****
下降。
7．在298 K时，A和B两种气体单独在某一溶剂中溶解，遵守Henry定律，Henry常数分别为kA和kB，且知kA> kB，则当A和B（平衡时）的压力相同时，在一定量的该溶剂中所溶解的A和B的量的关系为 （ ） (A) A 的量大于 B 的量 (B) A 的量小于 B 的量
(C) A 的量等于 B 的量 (D) A 的量与B的量无法比较
答：(B)。根据Henry定律，当平衡压力相同时，Henry常数大的气体溶质，其溶解的量反而小。