相平衡题解（课堂PPT）

1、1第五章相平衡题解2( )1将克拉贝龙方程用于将克拉贝龙方程用于H2O 的液的液 固固两相平衡，因为两相平衡，因为 Vm( H2O,s ) Vm( H2O,l )，所以随着压力的增大，则所以随着压力的增大，则H2O( l )的凝固点将：的凝固点将： (A)上升；上升； (B)下降；下降；(C)不变；不变； (D)不能确定。不能确定。一、选择题：一、选择题：B3( )2将固体将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，放入真空容器中，等温在等温在400 K，NH4HCO3 按下式分解并达到平按下式分解并达到平衡：衡：NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)系统的组系统的组分

2、数分数C和自由度数和自由度数 为：为： (A)C=2， =1； (B)C=2， =2； (C)C=1， 0； (D)C=3， =2。C4( ) 3 N a2C O3可 以 形 成 三 种 水 合 盐可 以 形 成 三 种 水 合 盐N a2C O3 H2O 、 N a2C O3 7 H2O 、 Na2CO310H2O，常压下当将，常压下当将Na2CO3(s)投入水投入水溶液中，待达到三相平衡时，一相是溶液中，待达到三相平衡时，一相是Na2CO3水溶液，一相是水溶液，一相是Na2CO3(s)，则另一相是：，则另一相是： (A)冰；冰； (B) Na2CO310H2O(s) ； (C)Na2CO3

3、7H2O (s) ； (D) Na2CO3H2O (s) ( )4已知已知A和和B 可构成固溶体，在组分可构成固溶体，在组分A 中，中，若加入组分若加入组分B 可使固溶体的熔点提高，则组分可使固溶体的熔点提高，则组分B 在此固溶体中的含量必在此固溶体中的含量必_ _组分组分B 在液相中在液相中的含量。的含量。(A)大于；大于；(B)小于小于(C)等于；等于；(D)不能确定。不能确定。DA5( )5. . 对恒沸混合物的描写，下列各种叙述对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中哪一种是不正确的？中哪一种是不正确的？(A) 与化合物一样，具有确定的组成；与化合物一样，具有确定的组成；(B) 恒沸混合物的

4、组成随压力的改变而改变；恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；(C) 平衡时，气相和液相的组成相同；平衡时，气相和液相的组成相同；(D) 其沸点随外压的改变而改变。其沸点随外压的改变而改变。A61. 指出下列平衡系统中的相数，组分数和自由度指出下列平衡系统中的相数，组分数和自由度数：数：（1）NH4HS(s)，H2S(g)和和NH3(g)构成的系统；构成的系统；（2）固体）固体NH4HS（s）处于真空容器中分解达到）处于真空容器中分解达到平衡；平衡；（3）CO2（g）与其水溶液呈平衡；）与其水溶液呈平衡；（4）NaCl(s)、NaCl(aq)、H2O(l)、HCl (aq)平平衡共存；衡共存；（

5、5）固态砷、液态砷和气态砷；）固态砷、液态砷和气态砷； 二、计算题：二、计算题：7解：解：题号题号 相数相数 独立组分数独立组分数 自由度自由度 1 2 2 2 2 2 1 1 3 2 2 24 2 3 35 3 1 082 . A g2O 分 解 的 计 量 方 程分 解 的 计 量 方 程为为:Ag2O(s)=2Ag(s)+(1/2)O2(g)，当，当Ag2O进行进行分解时分解时,体系的组分数、自由度和可能平衡共体系的组分数、自由度和可能平衡共存的最多相数各为多少存的最多相数各为多少? 解：解：C=2； f=2- - +2=2-3+2=1; 当当f=0时，时， =4=4；93. 液态水和六

6、种过量的固体液态水和六种过量的固体NaCl、Na2SO4、NaNO3、KNO3、KCl、K2SO4振荡达平衡，振荡达平衡，求独立组分数和自由度数。求独立组分数和自由度数。 解：解：S=7；R=0； =7; C=7; f=7-7+2=2.104. 在平均海拔为在平均海拔为4500m的青藏高原上，大气压的青藏高原上，大气压只有只有57.328kPa，水的沸点为何？已知，水的沸点为何？已知 。 12OmmolkJ67.40O)H(vapH解：解：vap211211lnmHppRTT11013254067011ln573288.314373.15T解之得：解之得：T=357.61K115. 液态液态A

7、s的蒸汽压与温度的关系为：的蒸汽压与温度的关系为： ，固态，固态As的的蒸汽压与温度的关系为：蒸汽压与温度的关系为： ；试求；试求As的的三相点的温度和压力。三相点的温度和压力。20.30K)(/5665 )(lnOTkPapp29.76K)(/15999)(lnOTkPapp解：解：在三相点，平衡三相的压力相等。有：在三相点，平衡三相的压力相等。有：5665/(K)20.3015999/(K)29.76TT 解之得：解之得：T=1092.39K。代入任一等式得：。代入任一等式得：Oln()15999/1092.36K29.76p pkPa 解之得：解之得：p=371.28MPa126. 滑冰

8、鞋下面冰刀与冰接触面长为滑冰鞋下面冰刀与冰接触面长为7.62102m，宽为宽为2.45105m。设人的体重为。设人的体重为60kg，在此压，在此压力下冰的熔点是多少？已知，力下冰的熔点是多少？已知，(H2O,s)=920kgm3，(H2O,l)=1000kgm3。 解：解：施加于冰上的压力为：施加于冰上的压力为：82560 9.81.54 107.62 102.45 102pPa*m*md dVTpTH13*221*1lnmmVTppTH268ln273.151.56 10 1.54 101013256010T2 262 2K t-11 CT或147. 25时水的饱和蒸气压为时水的饱和蒸气压为

9、3167.7Pa，求至，求至100范围内水的平均摩尔汽化焓，视水蒸气范围内水的平均摩尔汽化焓，视水蒸气为理想气体。为理想气体。解：解：vap211211lnmHppRTTvap10132511ln3167.78.314298.15373.15mH1vap42.56kJ molmH解之得：解之得：158.已知固态苯的蒸汽压在已知固态苯的蒸汽压在273.15K时为时为3.27kPa，293.15K时为时为12.303kPa，液态苯的蒸汽压在，液态苯的蒸汽压在 293.15K时为时为10.02kPa，液态苯的蒸发焓为，液态苯的蒸发焓为34.17kJmol 1,求：求：（1）303K时液态苯的蒸汽压时

10、液态苯的蒸汽压（2）苯的摩尔升华焓）苯的摩尔升华焓（3）苯的摩尔熔化焓）苯的摩尔熔化焓16解：解：根据根据vap211211lnmHppRTT得：得：（1）23417011ln100208.314293.15303pp2=15.81kPa(2)sub327011ln123038.314293.15273.15mH1fussubvap9.94kJ molmmmHHH (3)1sub44.11kJ molmH179.SiO2-Al2O3系统在高温区间的相图如图所示。系统在高温区间的相图如图所示。在高温下，在高温下，SiO2有白硅石和磷石英两种变体，有白硅石和磷石英两种变体，AB是这两种变体的转晶线

11、，是这两种变体的转晶线，AB之上为白硅石，之上为白硅石，之下为磷石英；生成的不稳定化合物是多铝之下为磷石英；生成的不稳定化合物是多铝红柱石，其组成为红柱石，其组成为2Al2O33SiO2（图中（图中O点）。点）。（1）指出各相区相态；）指出各相区相态；（2）图中三条水平线分别代表哪些相平衡共）图中三条水平线分别代表哪些相平衡共存；存；（3）画出从）画出从x、y、z点冷却的步冷曲线；点冷却的步冷曲线；18（4）现需一种以刚玉为骨架，外表包裹一定）现需一种以刚玉为骨架，外表包裹一定厚度多铝红柱石的催化剂载体，怎样用刚玉厚度多铝红柱石的催化剂载体，怎样用刚玉和石英制取这种载体？和石英制取这种载体？

12、ABCDJEFISiO2Al2O3O1234567xy19解：7:熔体（单相）熔体（单相）(2)1：熔体：熔体+白硅石（双相）白硅石（双相）(1)2：白硅石：白硅石+多铝红柱石多铝红柱石(1)3：鳞石英：鳞石英+多铝红柱石多铝红柱石(1)4：熔体：熔体+多铝红柱石多铝红柱石(1)5：熔体：熔体+ Al2O3 (1)6：多铝红柱石：多铝红柱石+ Al2O3 (1)CJD线：白硅石线：白硅石+熔体熔体+多铝红柱石三相平衡线多铝红柱石三相平衡线AB：鳞石英：鳞石英+白硅石白硅石+多铝红柱石三相平衡线多铝红柱石三相平衡线EIF线：熔体线：熔体+多铝红柱石多铝红柱石+刚玉三相平衡线刚玉三相平衡线ABCD

13、JEFISiO2Al2O3O1234567xyz20 xyz 系统点位于系统点位于E，I之间，冷却至接近之间，冷却至接近CD线。线。2110. NaCl-H2O所成的二组分系统，在所成的二组分系统，在-20时时有一个低共熔点，此时冰、有一个低共熔点，此时冰、NaCl2H2O（s）和浓度为和浓度为22.3（质量百分数）的（质量百分数）的NaCl水溶液水溶液平 衡 共 存 。 在平 衡 共 存 。 在 - 9 时 不 稳 定 化 合 物时 不 稳 定 化 合 物 (NaCl2H2O)分解，生成无水分解，生成无水NaCl和和 27的的NaCl水溶液。已知无水水溶液。已知无水NaCl在水中的溶解度在水

14、中的溶解度受温度影响不大（当温度升高时，溶解度略有受温度影响不大（当温度升高时，溶解度略有增加）。增加）。（1）试绘出相图，并指出各部分存在的相平）试绘出相图，并指出各部分存在的相平衡。衡。（2）若有）若有1kg28的的NaCl溶液，由溶液，由160冷到冷到-10，问此过程中最多能析出多少纯，问此过程中最多能析出多少纯NaCl？ 22解：解：wNaClT/l0-20H2ONaCl61.9冰冰+NaCl2H2O(s)l+NaCl(s)NaCl+NaCl2H2O(s)psoq( )( )1000m lm s( )1 0.28( )0.280.27m loqm sos( )13.7( )m sg23

15、11. 镁（熔点镁（熔点651）和锌（熔点）和锌（熔点419）所组成）所组成的双组分固液系统形成两个低共熔物。其一温的双组分固液系统形成两个低共熔物。其一温度为度为368，含，含Mg质量百分数为质量百分数为3.2；另一温；另一温度为度为347，含，含Mg质量百分数为质量百分数为49。系统的。系统的熔点曲线在熔点曲线在590有一极大，该点混合物组成有一极大，该点混合物组成含含Mg质量百分数质量百分数15.7。（1）画出凝聚相系统的温度组成图（示意）画出凝聚相系统的温度组成图（示意图），标明各区平衡时共存的相态；图），标明各区平衡时共存的相态；（2）根据相图作出含）根据相图作出含Mg30、49、80的的液体混合物的步冷曲线并用相律分析。液体混合物的步冷曲线并用相律分析。24MgZn15.7%CMg+CMg+熔体C+熔体C+熔体熔体C+Zn熔体+C解：解：spm25spmf=0f=1f=2f=12612锑锑-镉系统能生成稳定化合物镉系统能生成稳定化合物Cd3Sb2