物理化学(多组分、相图)

1、物理化学练习(多组分体系、相平衡)2008.5.27一、选择题(共20题)在温度T时，纯液体A的饱和蒸气压为p*化学势为；，并且已知在p压力下的凝固点为T,当A中溶入少量与A不形成固态溶液的溶质而形成为稀溶液时，上述三物理量分别为pA，A，Tf，贝I()P：Pa，Aa，T*Pa，Aa，T*TfPAPa，ATfPAPa，Aa，T*Tf凝固点的描述可图示如下，其中哪一个是错误的pt:丨2i:i切!:-T字TOf$TT?TT(A)(B)(C)(P)3.DCuSO4与水可生成CuSO42OUCuSO4H2OUCuSO4H2O三种水合物口则在一定压力下，与CuSO4水溶液及冰共存的含水盐有：DDDDDD

2、DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD3种0DDD2种BDDD1种0DDD不可能有共存的含水盐DDDDDDDDDDDDDDDDDTOC o 1-5 h z用什么仪器可以区分固溶体和低共熔混合物？()(A)放大镜(B)超显微镜(C)电子显微镜(D)金相显微镜在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水(A)和纯水(B)。经历若干时间后,两杯液面的高度将是：()A杯高于B杯A杯等于B杯A杯低于B杯视温度而定(1)冬季建筑施工中，为了保证施工质量，常在浇注混凝土时加入少量盐类，其主要作用是？()增加混凝土的强度(B)防止建筑物被腐蚀(C)降低混凝土的固化温度(D)吸收混凝土中的水份(

3、2)为达到上述目的，选用下列几种盐中的哪一种比较理想？()(A)NaCl(B)NH4Cl(C)CaCl2(D)KCl某一水溶液中有n种溶质，其摩尔分数分别是x1，2.若使用只允许水出入的半12n透膜将此溶液与纯水分开当达到渗透平衡时水面上的外压为p溶液面上外压为p，则该ws体系的自由度数为/(/(f=(n+C2)f=(n+D3)相律在下列体系中何者不适用？()NaCl水溶液NaCl饱和水溶液NaCl过饱和水溶液NaCl水溶液与纯水达渗透平衡1000g水中加入0.01mol的食盐，其沸点升高了0.01K,则373.15K左右时，水的蒸气压随温度的变化率dp/dT为：()(A)1823.9PaKi

4、(B)3647.7PaKi(C)5471.6PaK1(D)7295.4PaK-1二级相变符合的爱伦菲斯方程式是：()dp/dTC/(!)Vdp/dTC/(TV)pdln(p/p)/dTC/(TVBB)Vdln(p/p)/dTC/(TVHB)pCaCO3(s)CaO(s)BaCO3(s)BaO(s)及CO2(g)构成的一个平衡物系其组分数为：12.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：()该溶液的饱和蒸气压必高于同温度下纯液体A的饱和蒸气压该液体的沸点必低于同样压力下纯液体A的沸点该液体的凝固点必低于同样压力下纯液体A的凝固点(溶液凝

5、固时析出纯固态A)该溶液的渗透压为负值13.设373K时，液体A的饱和蒸气压为1333kPa,液体B为6666kPa，贝I：若A和B形成理想液体混合物，当A在溶液中的摩尔分数为05时，在气相中的摩尔分数为。若A和B完全不互溶，当由2molA和3molB在恒温下构成双液体系时，体系的总蒸气压为kPa水与苯胺的最高临界溶点温度为T。在某工艺中需用水萃取苯胺中的某物质时，操作的最佳温度应该是：()(A)TT0(B)TT0(C)T=T0(D)视具体情况而定已知苯一乙醇双液体系中苯的沸点是353.3K乙醇的沸点是351.6K两者的共沸组成为含乙醇47.5%摩尔分数沸点为341.2K今有含乙醇77.5%的

6、苯溶液在达到气液平衡后气相中含乙醇为y2液相中含乙醇为x2。问下列结论何者正确?y2x2(A)y(2=Bx2)若将上述溶液精馏,则能得到纯苯(A)纯苯和恒沸混合物已知A和B可构成固溶体，在A中，若加入B可使A的熔点提高，则B在此固溶体中的含量必B在液相中的含量。大于小于等于不能确定在相图上,当体系处于下列哪一点时只存在一个相?恒沸点熔点临界点低共熔点将A1C13溶于水中全部水解，此体系的组分数是：19.p寸，A液体与B液体在纯态时的饱和蒸气压分别为40kPa和4665kPa，在此压力下，A和B形成完全互溶的二元溶液。在xA05时，A和B的平衡分压分别是1333kPa和20kPa，则此二元物系常

7、压下的T-x图为下列哪个图：20.将N2H2NH3三种气体充进773K32424kPa的合成塔中，在有催化剂存在的情况下，指出下列三种情况时该体系的独立组分数C1C2C3各为多少进入塔之前在(塔2内)反应达平衡时若只充入nh3气，待其平衡后3二、计算题(共10题)10分25C时甲烷溶在苯中，当平衡浓度x(CH4)=0.0043时,CH4在平衡气相中的分压为245kPa。试计算25C时当x(CH4)=0.01时的甲烷苯溶液的蒸气总压p。与上述溶液成平衡的气相组成y(CH4)。已知25C时液态苯和苯蒸气的标准生成焓分别为48.66和82.93kJnol-1，苯在101325Pa下的沸点为80.1C

8、。5分Ag2O分解的计量方程为1AgO2Ag(s)-O(g)222当用Ag2O(s)进行分解时，体系的组分数、自由度和可能平衡共存的最大相数各为多少？15分0.645g萘(C10H8)溶于43.25g二氧杂环己烷心电人。？的正常沸点为100.8C时，沸点升高0.364C，当0.784g联苯酰(C6H5CO)2溶于45.75g二氧杂环己烷时沸点升高0.255C，计算：（1）沸点升高常数Kb；（2）二氧杂环己烷的摩尔汽化热；（3）联苯酰的摩尔质量。10分29815K丙醇和水二组分气一液平衡时蒸气压与液相组成的关系如表和图所示:r冋00.050.200.400.600.800.901.00n/Pa1

9、440181318332013237325S42P01pjk/Pa31633053290628932653178710840pd/Pa3168453347194786466641603dd829011在图）中画出蒸气压与气相组成的关系曲线,注明各区的相态；将含丙醇x06的水溶液进行精馏，气相可得到液相可得到若以29815K纯丙醇为标准态，求x丙06的水溶液中丙醇的活度及活度系数。若以符合亨利定律的假想的纯液态丙醇为标准态，求上述溶液中丙醇的活度及活度系数。15分（1）硝基苯和水组成的体系可看作完全不互溶双液系，在101.325kPa下，其沸点为372.15K,已查得272.15K时水的蒸气压为

10、97.730kPa。若将此混合物进行水蒸气蒸馏以除去不溶性杂质，试求馏出物中硝基苯所占的质量分数。（2）若在合成某一化合物后，进行水蒸气蒸馏，混合物的沸腾温度为368.15K,那天的气压为99.190kPa,馏出物经分离、称量后知水的质量分数为0.45，试估计此化合物的摩尔质量。已知水在368.15K时的饱和蒸气压为84.526kPa。10分水和溴苯可形成完全不互溶的体系，该体系在外压为101.325kPa时，其沸点为95.4C，此温度下溴苯的饱和蒸气压为15.700kPa。计算：（1）在95.4C时，对溴苯进行水蒸气蒸馏的馏出物中，溴苯的质量分数w（CHBr）；（2）蒸出10kg溴苯时，需消

11、耗水65蒸气多少公斤？15分25C时，1dm3CHC13中含1.00mol的SO2,此液面上SO2的平衡压力为5.37104Pa,当1dm3水中含1.00molSO2时，水溶液液面上SO2的平衡分压为7.09104Pa，此时SO2在水中有13%解离成H+和HSO3-。现将SO2通入一含有1.0dm3CHCl3和1.0dm3水的容积为5.0dm3的容器中（不含空气），在25C时达平衡，1dm3水中含SO2为0.200mol，同时水层中的SO2有25%解离，求通入SO2的总量为多少摩尔？5分在1013102kPa下，HgI2的红、黄两种晶体的晶型转变温度为400.2K,已知由红色HgI2转变为黄色

12、HgI2的转变热H1.250kJno，摩尔体积变化22trsmV5.410?dm3noli，试求压力为1.013104kPa时晶型的转变温度。trsm10分液体A和B可形成理想溶液，已知某溶液含有25%（摩尔分数）的A,在298K时与溶液平衡的蒸气含有50%的A,又知A的H$=20.9kglhol-1,B的H$=29.26kglhol-1。求：vapmvapm（1）298K时纯A蒸气压与纯B蒸气压之比；（2）373K时两者蒸气压比值（可只列方程）。10分试计算气温为273.15K时，h=4km高处水的沸点。已知h=0处的压力（即地面的大气压力）po=101.325kPa，空气的平均摩尔质量M=

13、29lOMkgnol，设04km之间空气的温度一致，水的摩尔蒸发热H40.67kJnol，重力加速度g9.81m赳。vapm三、问答题（共10题）5分试计算气温为273.15K时，h=4km高处水的沸点。已知h=0处的压力（即地面的大气压力）po=101.325kPa，空气的平均摩尔质量M=29lOMkgnol，设04km之间空气的温度一致，水的摩尔蒸发热H40.67kJnol，重力加速度g9.81m。vapm15分在锌汞齐中，Zn的活度系数和物质的量分数的关系式服从公式=1-3.92x2，试求：22（1）ZnHg齐中Hg的活度系数与x2的关系式；（2）x2=0.6时Hg的活度a1和活度系数；

14、（3）x2=0.6时Zn的活度a2和活度系数10分101.325kPa下，H2O-KCl-NaCl在两个不同温度时的相图如图所示。现有一组成为x的混合盐矿。利用该相图进行提纯分离。10分苯A和二苯基甲醇B的正常熔点分别为6C和65C,两种纯态物不互溶，低共熔点为1C,低共熔液中含为02摩尔分数，A和B可形成不稳定化合物AB2,它在30C时分解。根（据1以，上数据画出苯-二苯基甲醇的T-x示意图；（标出2各，区域的相态；说（明3含，B的摩尔分数为0.8的不饱和溶液在冷却过程中的变化情况。3510分已知Na2CO3Na2SO4H2O的三元相图如下现有含Na2SO4质量分数为90%的Na2CO3和N

15、a2SO4的机械混合物若干其物系点为P现欲将其分离提纯试设计工艺路线。图中实线是290K时的相图；虚线为373K时的相图。10分下图是SiO2-Al2O3体系在高温区间的相图，本相图在耐火材料工业上具有重要意义，在咼温下，SiO2有白硅石和鳞石英两种变体，AB是这两种变体的转晶线，AB线之上为白硅石，之下为鳞石英。1）指出各相区有哪些相组成；2）图中三条水平线分别代表哪些相平衡共存3）画出从x，y，z点冷却的步冷曲线。（莫莱石的组成为2Al2O33SiO2）10分在p下，Na与Bi的熔点分别为371K和546K，Na与Bi可生成两种化合物。NaBi的熔点为1048K，NaBi于719K分解成熔液与Na3Bi（s）,有两个低共熔点，其温度分别为370K和491K。各固态之间都不互溶，而液态则完全互溶。请（大1致）画出该体系的等压相图；请（标2出）各个相区的相态及自由度；与能否一同结晶析出10分在p$下，Ca和Na在1423K以上为完全互溶的溶液，在1273K时部分互溶。此时两液相的组成为33%（质量分数，下同）的Na与82%的Na，983K时含Na14%与93%的两液相与固相Ca平衡共存，低共熔点为370.5K，Ca和Na的熔点分别为10