第3章_溶液的热力学性质计算

化工热力学标准化作业三

课程名称：化工热力学 课程编号：01033080 适用专业：化工工艺、应用化学 课程章次：4、溶液的热力学性质 共7页 专业班级： 姓名： 学号： 评分：

均相混合物的热力学性质计算方法有二：一是将混合物作为均相封闭系统(即定组成混合物)；二是将混合物看作是均相敞开系统(即变组成混合物)。这两种方法本质上是一样的，所得结果是也应是等同的，但在实际使用中有所不同，前者依据的模型是状态方程(EOS)，用于气、液相时表达了混合物性质随着温度、压力和组成的变化；后者采用的模型为液相溶液模型，表达液相在等温、等压下混合物性质与组成的变化关系。

非均相系统由两个或两个以上的均相系统组成，在达到相平衡状态之前，每个相都是均相敞开系统，通过相之间的物质和能量传递，使系统达到平衡。均相敞开系统的热力学关系，不仅描述了系统性质随状态、组成变化，而且也是研究相平衡热力学的基础。

1 本章学习要求

本章要求学生掌握均相敞开系统的热力学基本方程、偏摩尔量和化学位基本概念、偏摩尔量与总量或摩尔量的关系、Gibbs-Duhem方程及其应用、溶液混合性质的变化和计算方法、理想溶液、过量函数与活度的概念及活度系数模型等。

2 重点与难点

(1) 敞开系统的热力学基本方程

(2) 化学位与偏摩尔量

(3) Gibbs-Duhem方程 (4) 混合物中组分的逸度和逸度系数

(5) 理想溶液

(6) 溶液的过量性质、活度与活度系数 一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因） 1、偏摩尔体积的定义可表示为i?(?nV)T,p,{n}?i?(?V)T,p,{x}?i。 ?ni?xi答： 2、对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。 答： 3、对于理想溶液所有的超额性质均为零。 答： 4、系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。 答：

1

?i??i。 5、理想气体有f =p，而理想溶液有?

答：

6、温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总内能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。

答：

7、因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上?i与压力无关。 答：

8、纯流体的汽液平衡准则为fv?fl。

答：

?v?f?l，fv?fl，fv?fl。 9、混合物系统达到汽液平衡时，总是有fii

答：

10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。4-10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。

答：

11、符合Lewis-Randall规则的溶液称为理想稀溶液。

答：

12、符合Henry规则的溶液称为理想溶液。

答：

二、填空题

E1、已知某二元系统的G?x1x2A12A21则对称归一化的活度系数ln?1是____________。 RTx1A12?x2A21

?知，Gig的状态为系统温度、p=_____的纯组2、由混合物的逸度的表达式i?Giig?RTlnfii

分i的理想气体状态。

233、常温、常压下二元液相系统的溶剂组分的活度系数为ln?1??x2（α，β是常数），??x2

则溶质组分的活度系数表达式是ln?2?_________________。

4*、偏摩尔性质的定义式为___________，其含义为_____________________________。

5、若溶液性质(M)为lnf，则其偏摩尔性质(i)为______，二者间的关系式(M??xiMi)为_______________________。

6、若溶液性质(M)为lnΦ，则其偏摩尔性质(i)为______，二者间的关系式(M??xiMi)为_______________________。

7、若溶液性质(M)为GE/RT，则其偏摩尔性质(i)为______，二者间的关系式(M??xiMi)为_______________________。

8、超额性质的定义是___________________________________。

9、当M=V，U，H，Cv，Cp时，△Mig=_____。

10、当M=S时，△Mig=_________________。

2

11、当M=A，G时，△Mig=_________________。

12、在温度、压力一定时，二元混合物的偏摩尔性质可以用摩尔性质来表达，分别是1=_________________；2=_________________。

三、计算题

1、298.15K，若干NaCl（B）溶解于1kg水（A）中形成的溶液的总体积的关系为Vt=1001.38+16.625nB+1.773nB3/2+0.119nB2(cm3)。求nB=0.5mol时，水和NaCl的偏摩尔体积A,B。

解：

2、常压下的三元气体混合物的ln??0.2y1y2?0.3y1y3?0.15y2y3，求等摩尔混合物的

?,f?,f?。 f123

解：

3

3、三元混合物的各组分的摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。

解：

4、采用合适的方法和合理的假设计算下列甲醇(1)－水(2)系统的组分逸度（a）p=10325Pa，T=81.48℃，y1=0.582的汽相；（b）p=10325Pa，T=81.48℃，x1=0.2的液相。已知Antoine方程lnps=A－B/(C+T)，甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=－40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=－45.47。液相符合Wilson方程，其模型参数是Λ12=0.43738，Λ21=1.11598。

解：

4

5、采用合适的方法和合理的假设计算p=16.39kPa，T=308.15K时下列甲醇(1)－水(2)系统的组分逸度（a）y1=0.7559的气体混合物；（b）x1=0.3603的液体混合物。已知Antoine方程lnps=A－B/(C+T)，甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=－40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=－45.47。液相符合Wilson方程，其模型参数是Λ12=0.43738，Λ21=1.11598。

解：

6、已知环己烷(1)-苯(2)系统在40℃时的超额吉氏函数是GE/RT=0.458x1x2和p1s=24.6，p2s=24.3kPa，求γ1，γ2，f?1l，f?2l。

解：

5