21.(2.0分)溶液中各组分的偏摩尔量之间没有任何关系。A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查偏摩尔量的性质相关知识点。解题思路是明确偏摩尔量的定义和性质,通过相关的热力学关系来判断溶液中各组分偏摩尔量之间是否存在关系。
在多组分溶液中,存在吉布斯 - 杜亥姆(Gibbs - Duhem)方程。对于一个由 $n_1$、$n_2$、$\cdots$、$n_k$ 摩尔的 $k$ 个组分组成的溶液,在恒温恒压下,吉布斯自由能 $G$ 是各组分物质的量的函数,即 $G = G(T,p,n_1,n_2,\cdots,n_k)$。
根据全微分的定义,$dG=\left(\frac{\partial G}{\partial T}\right)_{p,n_i}dT+\left(\frac{\partial G}{\partial p}\right)_{T,n_i}dp+\sum_{i = 1}^{k}\left(\frac{\partial G}{\partial n_i}\right)_{T,p,n_{j\neq i}}dn_i$。
在恒温恒压条件下,$dT = 0$,$dp = 0$,此时 $dG=\sum_{i = 1}^{k}\left(\frac{\partial G}{\partial n_i}\right)_{T,p,n_{j\neq i}}dn_i$。
而偏摩尔量的定义为 $\bar{G}_i=\left(\frac{\partial G}{\partial n_i}\right)_{T,p,n_{j\neq i}}$,所以 $dG=\sum_{i = 1}^{k}\bar{G}_i dn_i$。
又因为 $G=\sum_{i = 1}^{k}n_i\bar{G}_i$,对其求全微分可得 $dG=\sum_{i = 1}^{k}n_id\bar{G}_i+\sum_{i = 1}^{k}\bar{G}_i dn_i$。
结合前面的式子,在恒温恒压下有 $\sum_{i = 1}^{k}n_id\bar{G}_i = 0$,这就是吉布斯 - 杜亥姆方程。
该方程表明,在恒温恒压下,溶液中各组分的偏摩尔量之间是相互关联的,并不是没有任何关系。所以“溶液中各组分的偏摩尔量之间没有任何关系”这一说法是错误的。