第五章相平衡

第五章相平衡一、选择题TOC\o"1-5"\h\zNH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时有(①代表相数)： ( )C=2,①=2,f=2 (B)C=1,①=2,f=1(C)C=2,①=3,f=2 (D)C=3,①=2,f=3FeCl和HO能形成FeCl-6HG,2FeCl・7HO,2FeCl-5HG,FeCI・2HO四种水合物，则该体系的32 32 32 32 32独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数①分别为：( )(A)C=3,①=4 (B)C=2,①=4 (C)C=2,①=3 (D)C=3,①=5硫酸与水可形成HSO-HO(s)、HSO-2HO(s)、HSO・4HO(s)三种水合物，问在101325Pa的24 2 24 2 24 2压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种( )(A)3种(B)2种(C)1种 (D)不可能有硫酸水合物与之平衡共存某体系存在C(s)、H2O(g)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)五种物质，相互建立了下述三个平衡：H2O(g)+C(s)=H(g)+CO(g);CO(g)+H(g)=HO(g)+CO(g);CO(g)+C(s)=2CO(g)。则该。体系的独立组分数C为：TOC\o"1-5"\h\z( )(A)C=3 (B)C=2 (C)C=1 (D)C=4298K时，蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时，整个体系的组分数、相数、自由度数为 ( )(A)C=2,①=2,f=1 (B)C=2,①=2,f=2(C)C=2,①=1,f=2 (D)C=2,①=1,f=3对恒沸混合物的描述，下列各种叙述中哪一种是不正确的 ( )(A)与化合物一样，具有确定的组成 (B)不具有确定的组成(C)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二元恒沸混合物的组成( )(A)固定(B)随温度改变(C)随压力改变(D)无法判断在P®下，用水蒸汽蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点 ( )(A)必低于 (B)必高于(C)取决于水与有机物的相对数量 (D)取决于有机物的分子量大小水的三相点是： ( )

某一温度，超过此温度，液相就不能存在通常发现在很靠近正常沸点的某一温度液体的蒸气压等于25°C时的蒸气压三倍数值时的温度固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力当Clausius-Clapeyron方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则：TOC\o"1-5"\h\z( )(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在0°C到100°C的温度范围内，液态水的蒸气压p与T的关系为：lg(p/Pa)=-2265/T+，某高原地区的气压只有59995Pa，则该地区水的沸点为 ( )(A)K (B)K (C)°C (D)373K在K时，某有机液体A和B的蒸气压分别为p和3p,A和B的某混合物为理想液体混合物，并在K、2p时沸腾，那么A在平衡蒸气相中的摩尔分数是多少 ( )(A)1/3 (B)1/4 (C)1/2 (D)3/4当用三角形坐标来表示三组分物系时，若某物系其组成在平行于底边BC的直线上变动时，则该物系的特点是:(B)入的百分含量不变(A)B(B)入的百分含量不变(C)C的百分含量不变14.(D)(C)C的百分含量不变14.在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为:15.16.17.(A)1(B)2(C)3(D)4哪一种相变过程可以利用来提纯化学药品(A)凝固(B)沸腾(C)升华(D)A、B、C任一种在相图上，当系统处于下列哪一点时只存在一个相15.16.17.(A)1(B)2(C)3(D)4哪一种相变过程可以利用来提纯化学药品(A)凝固(B)沸腾(C)升华(D)A、B、C任一种在相图上，当系统处于下列哪一点时只存在一个相(A)恒沸点(B)熔点(C)临界点(D)低共熔点水的三相点附近，其气化焓和熔化焓分别为kJ-mol-1和4kJ・mol-1。则在三相点附近，冰的升华焓约为：(B)kJ-mol-1(D)kJ■mol(B)kJ-mol-1(D)kJ■mol-1(C)kJ-mol-1已知苯一乙醇双液系统中，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K。今有含乙醇%的苯溶液，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 ( )(A) y2 > x2 (B) y2 = x2 (C) y2 < x2 (D)不确定

已知A和B可构成固溶体，位中，若加入B可使A的熔点提高，则B在此固溶体中的含量与B在液相中的( )(C)等于 ( )(C)等于 (D)不确定(B)物理性质是否相同(D)物理性质和化学性质是否都相同(A)大于 (B)小于区别单相系统和多相系统的主要根据是TOC\o"1-5"\h\z( )(A)化学性质是否相同(C)物质组成是否相同二、填空题纯物质在临界点的自由度数等于 。一定温度下，蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡时的自由度数等于 。化工生产中经常用食盐水溶液作为冷冻循环液，从食盐在水中溶解度曲线可知，盐水体系有一定的低共熔点，因此在实际应用中，为了得到低温和不堵塞管道的效果，盐水浓度应采用 为宜。完全互溶的二组分溶液，在x=处,平衡蒸气压有最高值，那么组成x=的溶液在气一液平衡时，x(g)、x(l)、x(总)的大小顺序为。一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯，当有机物的和越大时，提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少，燃料越省。下列化学反应，同时共存并到达平衡(温度在9。。〜1200K范围内)：CaCq(s)=Ca。(s)+CO(g)；CO2(g)+H2(g)=CO(g)+HO(g);H2O(g)+CO(g)+CaO(s)=CaC。(s)+H2(g)。问该体系的自由度为。在80°C下，将过量的NH4HCO3(s)放入真空密闭容器中，发生下列分解反应：NH4HCO3(s)=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)。达平衡后，系统的C=;①=;F=。由A(l)与B(l)形成的二组分液态完全互溶的气-液平衡系统中，在外压一定的条件下，向系统中加入B(l)后系统的沸点下降，则该组分在平衡气相中的组其在液相中的组成。某物质液态蒸气压与温度的关系为ln(p/Pa)=-3063/(T/K)+，固态的蒸气压与温度的关系为ln(p/Pa)=-3754/(T/K)+，则该物质的三相点对应的温度T=，压力p=，该s物质液态的摩尔蒸发^AvapHm=。水蒸气通过灼热的C(石墨)发生下列反应：H2O(g)+以石墨)=CO(g)+H2(g)。次平衡系统的组分数C=，相数①=，自由度数F=。这说明生成的CO(g),H2(g)在气相中的摩尔分数与有关。三、简答题相点与物系点有什么区别单组分系统的三相点与低共熔点有何异同点恒沸混合物是不是化合物在汞面上加了一层水能减少汞的蒸气压吗沸点和恒沸点有何不同四、计算题已知两组分A和B体系的相图如下：在图右部画出a,b,c表示的三个体系由t1温度冷却到t2的步冷曲线;标出各相区的相态，水平线EF,GH上体系的自由度；⑶使体系P降温，说明达到M,N,Q,R点时体系的相态和相数。Au和Sb分别在1333K和903K时熔化，并形成一种化合物AuSb2,在1073孀化时固液组成不一致。试画出符合上述数据的简单相图，并标出所有的相区名称。画出含50%Au之熔融物的步冷曲线。苯(A)和二苯基甲醇(B)的熔点分别为6°C和65°C°A和B可形成不稳定化合物AB2,它在30°C时分解为B和％=的熔液。低共熔点为1°C,低共点熔液组成％=。根据以上数据画出苯一二苯基甲醇的T-x示意图。标出各区域的相态。定压下Tl、Hg及其仅有的一个化合物(Tl2Hg5)的熔点分别为303°C、-39°C、15°C。另外还已知组成为含8%Tl的溶液和含41%Tl的溶液的步冷曲线分别为下图：Hg、Tl的固相互不相溶。画出上面体系的相图°(Tl、Hg的相对原子质量分别为、若体系总量为500g,总组成为10%Tl,温度为20°C,使之降温至-70°C时，求达到平衡后各相的量。A-B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如下图所示，指出各个相区的相平衡关系、各条线所代表的意义以及三相线所代表的相平衡关系。某A-B二组分凝聚系统相图如下图所示。(1)指出各相区的稳定相，三相线上的相平衡关系;

(2)绘出图中状态点为a,b,c的样品的步冷曲线，并注明各阶段的相变化。根据下图回答问题：曲线OA,OB,OC分别代表什么意思指出。点的含义。碳在常温、常压下的稳定状态是什么在2000K时，增加压力，使石墨转变为金刚石是一个放热反应，试从相图判断两者的摩尔体积哪个大试从相图上估计，在2000K时，将石墨转变为金刚石至少要加多大压力0 12 3 4 57710 12 3 4 5771O^Koliwfcr,在273K和293K时，固体苯的烝气压分别为kPa和kPa,液体苯在293K时的烝气压为kPa，液体苯的摩尔蒸发焓为kJ/mol。试求：303K时液体苯的蒸气压；固体苯的摩尔升华焓；

固体苯的摩尔熔化焓。有下列化学反应存在：N2 (g)+3H(g)= 2NH (g); NH4HS (s)=NH(g)+ HS (g); NH4C1 (s)=NH3(g)+HCl(g)。在一定温度下，一开始向反应器中放ANH4HS和NH4Cl两种固体以及物质的量之比为3:1的氢气及氮气。问达到平衡时，组分数为多少自由度为多少常见的NaCO(s)水合物有NaCO-HO(s),NaCO-7HO(s)和NaCO-10H0(s)。2 3 2 3 2 2 3 2 2 3 2kPa下，与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的混合物最多能有几种20°C时，与水蒸气平衡共存的混合物最多可能有几种参考答案一、选择题题号12345678910答案ACCABACADC题号11121314151617181920答案ABBDDCBCAD二、填空题0(f=C+0-①=1+0-1二0)2(f=C+2-①=2+2-2=2)当温度略高于低共熔温度时所对应的组成x(g)>x(总)>x(1)饱和蒸气压和摩尔质量3(S=6,R=2,C=6-2=4 /.f=4-3+2=3)7.1；2；0(C7.1；2；0(C=42=1;P=2;F=12+1=0)大于K；kPa；kJ•mol"12；2；2；温度、压力三、 简答题答：相点是相图中表示某平衡相组成的点。从相点位置可看出该相的状态、组成、温度、压力等。相点位置可随压力、温度的改变而改变。在单组分系统的相图上，所有点全部是相点。物系点是在多组分系统的相图上表示系统总组成的点，在单相区，物系点可与相点重合，而在两相区内只有物系点。该物系所对应的两个相组成由两个相点表示。在T-x图上，物系点可沿着与温度坐标平行的直线上下移动；在水盐系统图上，随着水的含量不同，物系点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。答：共同点：都是三相共存。不同点：单组分系统的三相点是气-液-固三相共存，这时的自由度为零，它的压力、温度由系统自身性质决定，不受外界因素影响。而二组分系统的低共熔点如T-x图上的E点，是固体A、固体B和组成为E的液体三相共存。这时的自由度为1,在等压的条件下自由度为零。E点的组成由A和B的性质决定，但E点的温度受压力影响，外压改变，E点的温度和组成也会随之而改变。答：不是。它是完全互溶的两个组分的混合物。在外压固定时，它有一定的沸点，这时气相组成和液相组成完全相同。但是，当外压改变时，恒沸混合物的沸点和组成也随之而改变。答：不能。因为水和汞是不互溶的液体，两者共存时，各组分的蒸气压与单独存在时一样。汞的蒸气压并没有因为水层的覆盖而下降，液面上的总压力等于水和汞的蒸气压之和。如果要蒸馏汞的话,加了水可以使混合物的沸点降低，这就是水蒸气蒸馏的原理。答：沸点是对纯液体而言的。在大气压力下，纯物质的液-气两相达到平衡时，气相压力等于大气压力时的温度称为沸点。恒沸点是对完全互溶的二组分系统而言的。定压下，二组分系统的气相和液相组成完全相同时的温度，称为该溶液的恒沸点。用简单蒸馏的方法不能把二组分完全分开。在恒沸点时自由度为。外压改变，恒沸点也改变。当压力固定时，条件自由度为零，恒沸温度有定值。四、 计算题1.(1)如图所示:⑵①l1.(1)如图所示:⑵①l(溶液相) ②l+D(s)③l+B(s)④l+A(s)⑤A(s)+D(s)⑥D(s)+B(s)；EF,GH上体系的自由度都是零。体系达到M体系达到M是l+A(s)二相；达到N是l+A(s)二相；达到Q是三相A(s)+D(s)+l三相；达到R是A(s)+D(s)二相。2.绘图如下：绘图，相区名称，步冷曲线(2)各个区的相态在图中标出。2.绘图如下：绘图，相区名称，步冷曲线(2)各个区的相态在图中标出。x=327.3g三相线：x=327.3g三相线：MNO： 11+B(s) 12IJK：A(s)+B(s)li4.(1)相图绘制如下:(2)设-70°C时，Hg(s)的质量为x，则固体化合物的质量为(500g-x).根据杠杆规则：x-0)=(500g-x)-nW)%5.解：单相区：1:A和B的混合溶液l;两相区：2：l1+l2;3:l2+B(s);4:l1+A(s);5:l1+B(s);6:A(s)+B(s)各条线代表的意义：LJ:A的凝固点降低曲线；JM：B的凝固点降低曲线;NV:B的凝固点降低曲线；MUN：液液相互溶解度曲线。 k k—— k解：各相区的稳定相标注在下图中；三相线的平衡关系：def:a+Pl;ghi:Y+l P解：(1)OA:金刚石与石墨的两相平衡线；OB:液态C与石墨的两相平衡线;OC:金刚石与液相C的两相平衡线。

⑵。点代表液态C、石墨和金刚石的三相点，是OA,OB,OC的交点。此点相数①=3自由度f=0,三相点的温度压力皆由系统确定。碳在常温常压下稳定状态时石墨。根据克拉佩龙方程:dp AH — dp AH — mdTTAV石墨(s) 金刚石(s)m业为OA线的斜率，大于零dTAH因此t_^>0 AH<0,T>0,m.•.AV<0m即由石墨变成金刚石体积减小，石墨摩尔体积较大。估计53X108Pa时可以将石墨转变为金刚石。TOC\o"1-5"\h\z解：(1)lnP-AvapHm(L-L)pRTTip34.17kJ