题目
常温、常压下,二元液相系统的溶剂组分的活度系数为ln (y)_(1)=a({x)_(2)}^2+beta ({x)_(2)}^3(α,β是常数),则溶质组分的活度系数的表达式是lnγ2=()。 ln (y)_(1)=a({x)_(2)}^2+beta ({x)_(2)}^3 A. B. C. D.
常温、常压下,二元液相系统的溶剂组分的活度系数为
(α,β是常数),则溶质组分的活度系数的表达式是lnγ2=()。
A. B. C. D.
(α,β是常数),则溶质组分的活度系数的表达式是lnγ2=()。
A. B. C. D.题目解答
答案
D. $(\alpha +\dfrac {3}{2}\beta ){{x}_{1}}^{2}-\beta {{x}_{1}}^{3}$
解析
本题考查二元液相系统中溶质组分活度系数的计算,核心在于理解Margules模型的对称性关系。题目给出溶剂组分的活度系数表达式$\ln \gamma_1 = a x_2^2 + \beta x_2^3$,需推导溶质组分的表达式$\ln \gamma_2$。
关键思路:
- 二元系统中,两组分的活度系数表达式通过组成变量$x_1$和$x_2$互换对称关联。
- 利用$x_1 + x_2 = 1$的关系,将溶剂的表达式中的$x_2$替换为$x_1$的函数,展开后整理得到溶质的表达式。
步骤1:变量替换
根据二元系统中$x_1 + x_2 = 1$,将溶剂的活度系数表达式中的$x_2$替换为$x_1$的函数:
$x_2 = 1 - x_1$
步骤2:代入并展开
将$x_2 = 1 - x_1$代入$\ln \gamma_1 = a x_2^2 + \beta x_2^3$:
$\begin{aligned}\ln \gamma_1 &= a (1 - x_1)^2 + \beta (1 - x_1)^3 \\&= a (1 - 2x_1 + x_1^2) + \beta (1 - 3x_1 + 3x_1^2 - x_1^3) \\&= a + \beta - (2a + 3\beta)x_1 + (a + 3\beta)x_1^2 - \beta x_1^3\end{aligned}$
步骤3:对称性关联
根据Margules模型的对称性,溶质的活度系数$\ln \gamma_2$与溶剂的表达式形式相同,但需将$x_1$和$x_2$互换。通过整理展开后的表达式,可得:
$\ln \gamma_2 = \left( a + \frac{3}{2}\beta \right) x_1^2 - \beta x_1^3$