物理化学习题答案-相平衡

1、12.对于与本身的蒸气处于平衡状态的液体,通过下列哪种作图法可获得一直线:(C)物理化学习题答案(二)一.选择题1 .当克劳修斯_克拉贝龙方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则：(C)(A)p 必随 T 之升高而降低(B)p 必不随 T 而变(C)p 必随 T 之升高而变大(D)p 随 T 之升高可变大或减少2 .水的三相点，其蒸发热和熔化热分别为和mol。则在三相点冰的升华热约为：(B)(A)kJ?mol-1(B)kJ?mol-1(C)kJ?mol-1(D)kJ?mol-13 .已知苯一乙醇双液体系中，苯的沸点是，乙醇的沸点是，两者的共沸组成为：含乙醇(摩尔分数)，沸点为。今有含乙醇%勺苯溶液，在

2、达到气、液平衡后，气相中含乙醇为 Y2,液相中含乙醇为 X2o 问：下列结论何者正确？(C)(A)y2x2(B)y2=x2(C)y2p*B,则：(A)(A)yAXA(B)yAyB(C)XAy(D)yBy32 .关于亨利系数，下列说法中正确的是：(D)(A)其值与温度、浓度和压力有关(B)其值与温度、溶质性质和浓度有关(C)其值与温度、溶剂性质和浓度有关(D)其值与温度、溶质和溶剂性质及浓度的标度有关33 .已知 373K 时液体 A 的饱和蒸气压为，液体 B 的饱和蒸气压为。设 A 和 B 形成理想溶液，当溶液中 A 的(A)1(B)2/3(C)1/2(D)1/334 .下述说法哪一个正确？某

3、物质在临界点的性质(D)(A)与外界温度有关(B)与外界压力有关(C)与外界物质有关(D)是该物质本身的特性物质的量分数为时，在气相中A 的物质的分数为：(B)35 .2molA 物质和 3molB 物质在等温等压下混和形成液体混合物，该系统中 A 和 B 的偏摩尔体积分别为10-501mol-1,10-5n3mol-1,则混合物的总体积为：(C)(A)10-5岳(B)10-宿(C)10-4岳(D)10-5岳36 .现有 4 种处于相同温度和压力下的理想溶液：(1)蔗糖溶于 80mL 水中，水蒸气压力为p1(2)蔡溶于 80mL 苯中，苯蒸气压为p2(3)葡萄糖溶于 40mL 水中，水蒸气压为

4、p3(4)尿素溶于 80mL 水中，水蒸气压为p4这四个蒸气压之间的关系为：(B)(A)pp2P3P4(B)p2Plp4P3(C)p1p2p4(1/2)p3(D)pp2P3p237 .沸点升高，说明在溶剂中加入非挥发性溶质后，该溶剂的化学势比纯剂的化学势：(B)(A)升高(B)降低(C)相等(D)不确定38 .液体 B 比液体 A 易于挥发，在一定温度下向纯 A 液体中加入少量纯 B 液体形成稀溶液，下列几种说法中正确的是：(C)(A)该溶液的饱和蒸气压必高于同温度下纯液体 A 的饱和蒸气压。(B)该液体的沸点必低于相同压力下纯液体 A 的沸点。(C)该液体的凝固点必低于相同压力下纯液体 A

5、的凝固点(溶液凝固时析出纯固态 A)。(D)该溶液的渗透压为负值39 .在和 101325Pa?下水的化学势与水蒸气化学位的关系为(A)(A)科(水)(汽)(B)科(水)科(汽)(C)科(水)W(汽)(D)无法确定40 .下列哪种现象不属于稀溶液的依数性(D)(A)凝固点降低(B)沸点升高(C)渗透压(D)蒸气压升高41 .真实气体的标准态是：(D)(A)f=p9的真实气体(B)p=p9的真实气体(C)f=p9的理想气体(D)p=p9的理想气体42 .以下各系统中属单相的是(C)(A)极细的斜方硫和单斜硫混合物(B)漂白粉(C)大小不一的一堆单斜硫碎粒(D)墨汁43 .NaCl(s),NaCl

6、 水溶液及水蒸汽平衡共存时，系统的自由度(B)(A)0(B)1(C)2(D)344 .对于相律，下面的陈述中正确的是(B)(D)平衡的各相中，系统包含的每种物质都不缺少时相律才正(A)相律不适用于有化学反应的多相系统(B)影响相平衡的只有强度因素(C)自由度为零意味着系统的状态不变45 .关于三相点，下面的说法中正确的是(D)(A)纯物质和多组分系统均有三相点(B)三相点就是三条两相平衡线的交点(C)三相点的温度可随压力改变(D)三相点是纯物质的三个相平衡共存时的温度和压力所决定的相点46 .二组分系统的最大自由度是(C)(A)1(B)2(C)3(D)447 .区别单相系统和多相系统的主要根据

7、是(D)(A)化学性质是否相同(B)物理性质是否相同(C)物质组成是否相同(D)物理性质和化学性质是否都相同48 .Clapeyron 方程不适用于(D)(A)纯物质固()=纯物质固(3)可逆相变(B)(C)纯物质固-气可逆相变(D)49 .对于下述结论，正确的是(D)(A)在等压下有确定沸点的液态系统一定是纯物质(C)在一定温度下，纯液体的平衡蒸气压与液体所受外压力无关51 .组分 A(高沸点)与组分 B(低沸点)形成完全互溶的二组分系统，在一定温度下，向纯 B 中加入少量的 A,系统蒸气压力增大，则此系统为：(C)。(A)有最高恒沸点的系统；(B)不具有恒沸点的系统；(C)具有最低恒沸点的

8、系统。52 .将固体 NHHC/s)放入真空容器中，等温在 400K,NHHCO 按下式分解并达到平衡：NH4HCO(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)系统的组分数 C 和自由度数为：(C)。(A)C=2,=1;(B)C=2,=2;(C)C=1,=0;(D)C=3,=2。二.填空题1.40 公斤乙醇和 60 公斤水的混合物在某温度成气液两相平衡，乙醇在气、液相中的重量百分数分别为60 呢口 20%那么气相混合物的重量W二W 液(液相混合物重量)。(填、=)2 .在 101325Pa 下，用水蒸气蒸储法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点100C。(填、=)3 .理想液态混合物定温

9、p-XB(yB)相图最显著的特征是液相线为直线。理想溶液中任一组分的液-气可逆相变纯物质在等温等压下的不可逆相变(B)任何纯固体物质都有熔点(D)纯固体物质的熔点可以有很多个50.下面的表述中不正确的是(C)(A)在定压下，纯固体物质不一定都有确定的熔点(C)在定压下，固体混合物都不会有确定的熔点答案：Co 共熔混合物在定压下有确定的熔点。因熔点是与压力有关。(B)在定压下，纯液态物质有确定的唯一沸点(D)在定温下，液体的平衡蒸气压与外压有关4 .CO2 的三相点为，Xpe,可见固体 CO(干冰)升华的压力是 pXpeo(填、=)5 .在 H2和石墨的体系中，加一催化剂，Ha 和石墨反应生成

10、n 种碳氢化合物，此体系的独立组分数为二_。6 .在 pe压力下，NaOHWHPQ 的水溶液达平衡，则此体系的自由度数为。7.在化工生产中，可用精微的方法进行物质的分离，这是因为气液两相的组成是不相同的。8 .实验室中用水蒸气蒸储的方法提纯与水不互溶的有机物，这是由于系统的沸点比有机物的沸点低、比水的沸点低。9 .向纯溶剂中加入非挥发性溶质后，稀溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，因为加入非挥发性溶质后溶剂的蒸汽压降低。10 .完全互溶的A,B 二组分溶液，在XB，平衡蒸气压有最高值，那么组成 x/的溶液在气-平衡时，yB(g),XB(1),XB(总)的大小顺序为 y(g)XB(总)XB(1)。将

11、*8=的溶液进行精微,塔顶将得到XB=的恒沸混合物。11 .已知 AB 两组分可构成理想液体混合物，且该混合物的正常沸点为。若 A、B 两组分在时的饱和蒸气压为 106658Pa 和 79993Pa,则该理想液体混合物的液相组成为：XA=,平衡气相的组成为：yA=。12 .在 313K 时，液体 A 的饱和蒸气压是液体 B 的饱和蒸气压的 21 倍，A 和 B 形成理想液体混合物，当气相中 A 和 B的物质的量相等时，液相 A 和 B 的组成分别为XA=,XB=。13 .含有 KNO 和 NaCl 的水溶液与纯水达渗透平衡时，其组分数为_3_,相数为_2,自由度数为_4。14 .101c 时，

12、水在多大外压沸腾？2(填、V(H2O,l),所以随着压力的增大，则 H2O(l)的凝固点将下降。(填上升、下降或不变)三.计算题1、已知固体苯的蒸汽压在时为，时为，液体的蒸汽压在时为，液体苯的摩尔蒸汽热为mol-1。求(1)时，液体苯的蒸汽压；(2)苯的摩尔升华热。,p(303.15C)vapHmT2T334.1710(303.2293.2)。/发p(293.15C)RTT28.314293.2303.2p(303.15C)ln0.4623,10.02kPap(303.15C)15.90kPa8.314273.2293.212.30103一一1subHmln3Jmol293.2273.23.2

13、7 103144.12kJmol1H一（2）把lnpC,与蒸气压式比较得RT8314J-mol1=kJmol1在甲苯的饱和蒸气压为 pB2,2、固态氨的饱和蒸气压为ln(p/kPa)375421.01,T/K液态氨的饱和蒸气压为ln(p/kPa)17.473065出小试求（1）T/K三相点的温度、压力;(2)三相点的蒸发崎、升华焰和熔化烙。解：（1）三相点的 T,3754p：21.01T/K17.473063T7K，T=195ln(p/kPa)21.01空1.778,195.292kPasubHm=37541vapHm=30638314Jmol=kJmolfusHm=subHmvapHm=kJ

14、1mol3、已知甲苯和苯在 90c 下纯液体的饱和蒸气压分别为kPa和，两者可形成理想液态混合物。取200.0g甲苯和 200.0g 苯于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90c 的液态混合物。在恒温 90c 下逐渐降低压力，问:（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何?（2）压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何?解：以 A 代表甲苯，B 代表苯，系统总组成为:n(总)mA/MAmB/MB200/92200/784.7380mol（1）刚开始产生气相时，可认为平衡液相的组成与系统总组成相等p(总)PAXAPBXB(54.220.4588136.120.5412)k

15、Pa98.54kPamA/MA200/920.4588XA,0n（总、）4.7380XB,00.5412yApAxA/p（总）54.220.4588/98.540.2524,yB0.7476（2）只剩最后一滴液相时，可认为平衡气相组成与系统总组成相等yAXA,00.4588PAXA/(PAXAPBXB)解得XA0.6803XB0.3197对应总压P（总总、）PAXAPBXB80.40kPa4100kPaA）的标准沸点和蒸发烙分别为和 30762J-mol;纯甲苯（B）的标准沸点和蒸发烙分别为和 31999Jmol苯和甲苯形成理想液态混合物，若有该种液态混合物在100kPa,沸腾,计算混合物的液

16、相组成。解：在苯的饱和蒸气压为p,则lnA,2*PA,2*PA,I3076218.314373.11-05557.353.3压。（设液体体积忽略不记，气体视为理想气体）1始为30.03kJmol。有一含有苯 100g 和甲苯 200g 的理想披态混合物，在，下达到气放平衡，求（在时苯和甲苯的上&和蒸气压（2）平衡时液相和气相的组成*p苯x苯175.30.2535八八0.43867、根据图（a）,图（b）回答下列问题（1）指出图（a）中，K点所代表的系统的总组成，平衡相数及平衡相的组成；（2）将组成x（甲醇尸的甲醇水溶液进行一次简单蒸储加热到 85C 停止蒸储，问储出液的组成及残液的组成

17、，储出液的组成与液相比发生了什么变化？通过这样一次简单蒸储是否能将甲醇与水分开？（3）将（2）所得的微出液再重新加热到 78C,问所得的微出液白组成如何？与（2）中所得的微出液相比发生了什么变化？（4）将（2）所得的残液再次加热到 91C,问所得的残液的组成又如何？与（2）中所得的残液相比发生了什么变化？欲将甲醇水溶液完全分离，要采取什么步骤？解：（1）如图（a）所示，K点代表的总组成x（CROH）时，系统为气、液两相平衡，L点为平衡液相，x（CH30H尸,G点为平衡气相，y（CHOH 尸；(2)由图(b)可知，储出液组成yB,i=,残液组成XB,I=。经过简单蒸储，储出液中甲醇含量比原液高,

18、*则In”逮pB,13199918.314373.1383.702850*_5.PB,20.752010Pa在披态混合物沸腾时（100kPa 下）：pPA,2xAPB,2*XBPA,2XAPB,21XAxA0.25xB0.755、A 和 B 两液体混合物为理想?态混合物，在 80c 下,A 液体与 B 液体放入到 15dm3的真空容器中,此混合物蒸发达到平衡时，测得系统的压力为，气相组成YB=,求液相组成 XB与纯 B 在 80c 下的饱和蒸气解：忽略液体的体积nq卫VgRT-31026601510052458.314353.15nlnAnBng*PBX0.80.52450.2755pB124

19、.01kPanBnlxBngyBxB0.556、已知甲苯的正常沸点是K,平均摩尔气化夕含为33.874kJmol1,苯的正常沸点是K,平均摩尔气化1）*解：（1）inR2p1vapHm11RT2T130030373.15353.15101.3258.314373.15353.15集175.30kPa*,p甲苯In33874373.15383.15101.3258.314373.15383.15*p甲苯76.20kPa（2）p总p苯x苯底苯x甲苯0.2535x甲苯0.7465y甲苯0.5614101.325而残液比原液低，通过一次简单蒸储，不能使甲醇与水完全分开；(3)若将所得的储出液再重新加热

20、到 78C,则所得储出液组成yB,2=,与(2)所得储出液相比，甲醇含量又高了；(4)若将(2)中所得残液再加热到 91C,则所得的残液组成XB,2=,与(2)中所得的残相比，甲醇含量又减少了；(5)欲将甲醇水溶液完全分离，可将原液进行多次反复蒸储或精储。8、A 和 B 两种物质的混合物在 101325Pa 下沸点-组成图如图，若将 1molA 和 4molB 混合，在 101325Pa下先后加热到11=200C,12=400C,13=600C,根据沸点-组成图回答下列问题：(1)上述 3 个温度中，什么温度下平衡系统是两相平衡？哪两相平衡？各平衡相的组成是多少？各相的量是多少(mol)?(2

21、)上述 3 个温度中，什么温度下平衡系统是单相？是什么相？解：(1)12=400C 时，平衡系统是两相平衡。此时是液-气两相平衡。各平衡相的组成，如下图所示，为XB(I)=,yB=n(g)+n(l)=5mol解得：n(l)=;n(g)=mol(2)11=200C 时，处于液相；t3=600C 时，处于气相。9、根据CO2的相图，回答如下问题。(1)说出 OA,O*口 OC 三条曲线以及特殊点。点与 A 点的含义。(2)在常温常压下，将CO2(l)高压钢瓶的阀门慢慢打开一点，喷出的CO2呈什么相态？为什么？(3)在常温常压下，将CO2高压钢瓶的阀门迅速开大，喷出的CO2呈什么相态？为什么？(4)

22、为什么将CO2(s)称为“干冰”？CO2(l)在怎样的温度和压力范围内能存在？解：(1)OA 线是CO2(l)的饱和蒸气压曲线。OB 线是CO2(s)的饱和蒸气压曲线，也就是升华曲线。OC 戋是CO2(s)与CO2(l)的两相平衡曲线。点是CO2的三相平衡共存的点，简称三相点，这时的自由度等于零，温度和压力由系统自定。点是CO2的临界点，这时气-液界面消失，只有一个相。在点温度以上，不能用加压的方法将CO2(g)液化。(2)CO2喷出时有一个膨胀做功的过程，是一个吸热的过程，由于阀门是被缓慢打开的，所以在常温、常压下，喷出的还是呈C02(g)的相态。(3)高压钢瓶的阀门迅速被打开，是一个快速减

23、压的过程，来不及从环境吸收热量，近似为绝热膨胀过程，系统温度迅速下降，少量CO2会转化成CO2(s),如雪花一样。实验室制备少量干冰就是利用这一原理。(4)由于C02三相点的温度很低，为，而压力很高，为 518KPa 我们处在常温、常压下，只能见到C02(g),在常压低温下，可以见到C02(s),这时C02(s)会直接升华，看不到由C02(s)变成C02(l)的过程，所以称CO2(S)为干冰。只有在温度为至 304K,压力为 518KPa 至 7400KPa 的范围内，C02(l)才能存在。所以，生活在常压下的人们是见不到C02(l)的。已知其熔化始fusHm8326Jmol1,三相点温度为-

24、56.6C。(1)求三相点的压力；(2)在 100kPa 下 CO 能否以液态存在？(3)找出液体 CO 的饱和蒸气压与温度的关系式。解：(1)lg(p*/Pa)=-1353/(,三相点的压力为 x105Pa(3)=X1353XJmol-1;=-=kJmol-1,再利用三相点温度、压力便可求出液体 CO 的饱和蒸气压与温度的关系式：lg(p*/Pa)=/(T/K)+。11、在 40c 时，将1molC2H5Br和2molC2H5I的混合物(均为液体)放在真空容器中，假设其为理想混合物，且p(C2H5Br)=107.0KPa,p(C2H5I)=33.6KPa，试求：(1)起始气相的压力和组成(气

25、相体积不大，可忽略由蒸发所引起的溶液组成的变化)；(2)若此容器有一可移动的活塞，可让液相在此温度下尽量蒸发。当只剩下最后一滴液体时，此液体混合物的组成和蒸气压为若干？解：(1)起始气相的压力p=XBrp*(C2H5B。+(1-XBr)p*(C2用)=。起始气相的组成yBr=p/XBrp*(C2H5B。=(2)蒸气组成yBr=1/3；yBr=XBrp*(C2HB。/XBrp*(C2H5B)+(1-XBr)p*(C2HI)解出XBr=,p=12、结霜后的早晨冷而干燥，在-5C,当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗？若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和 611Pa,水的摩尔气化崎，冰的摩尔融化崎。设相变时的摩尔始变在这个温度区间内是常数。解：冰的摩尔升华始等于摩尔熔化始与摩尔气化焰的加和，10、固体 C0 的饱和蒸气压与温度的关系为：lg1353TK11.95