第六章复习题-附答案

第六章相平衡

填空题

1.蒸馏时，组分和温度均不发生变化的溶液叫什么________________________

答案：恒沸溶液

2.将一定量的NH4Cl(s)置于真空容器中, 加热分解达平衡, 系统的组分数为_____ , 相数为______ , 自由度数为________ 。

答案：1；2；1

3.如果完全互溶的二组分液体混合物对拉乌尔定律有较大的正偏差, 在T - x 相图中就有一个, 此点组成的混合物称为, 具有相等和恒定的特征。

答案：最低恒沸点；恒沸混合物；气液两相组成；沸腾温度。

和H2O形成四种水合物: FeCl3(6H2O; 2FeCl3(3H2O; 2FeCl3(5H2O; FeCl3(2H2O, 该系统的独立组分数为_______, 在恒压下最多能有______相共存.

答案：2；3 F= C-P+1

5.在80℃下，将过量的NH4HCO3(s)放入真空密闭容器内，NH4HCO3(s)发生下列分解反应NH4HCO3(s) ＝NH3(g)+ H2O(g)+ C2O(g)达平衡后，系统的C= 、P= 、F= 。

答案：（1；2；0）。该系统中物质数S =4，化学反应数R =1，独立的浓度关系式数R’=2，因为p(NH3)=p(H2O)=p(CO2)。故组分数C =4-1-2=1，相数P =2，温度一定，所以自由度数F =1-2+1=0。

6.下列化学反应，同时共存并到达平衡（温度在900K~1200K范围内）

CaCO3（s）( CaO（s）+ CO2（g）

CO2（g）+ H2（g）( CO（g）+ H2O（g）

H2O（g）+ CO（g）+ CaO（s）= CaCO3（s）+ H2（g）

（

该系统的自由度F为。

答案：S=6、R=2、R`=0，(C=S-R-R`= 4，F= C-P+2 = 4-3+2=3

7. CaCO3（s）、BaCO3（s）、BaO（s）和CO2（g）构成的多相平衡系统的组分数为、相数为、自由度数为。

答案:S=4、R=1、R`=0，(组分数C=S-R-R`= 3，相数P= 4，自由度数F = C-P+2 = 3-4+2=1

8.水在三相点附近的蒸发热和熔化热分别为45和6kJ·mol-1，则此时冰的升华热为________ kJ(mol-1。

答案：=H(g)-H(s)=H(g)-H(l)+H(l)-H(s)= +=(45+6)kJ(mol-1 = 51 kJ(mol-1

9. 右图为二组分A和B的T—x图，当M

组成为M的溶液缓缓冷却至温度T1时，T1

溶液中A的活度随标准态的选择而异。

当以纯固体A为标准态时aA 1，当

（

以过冷液体为标准态时，aA 1（填(、(、(）。 A XB B

答案：由相图看出，当组成为M的溶液缓缓冷却至温度T1时，系统处于液-固两相平衡。根据相平衡原理，A物质在两相中的化学势相等，即：(A*(s) = (A(l)= (A*(l) +RTlnaA，当以纯固体A为标准态时因(A*(s)= (A*(l) ( RTlnaA=0，aA=1；以过冷液体为标准态时，(A*(s) = (A(l)= (A((l) +RTlnaA，因过冷液体为热力学不稳定状态，其化学势高，即(A((l)( (A*(l) ( RTlnaA( 0，aA ( 1

10. 温度T下，A、B两组分液态完全互溶，其饱和蒸气压分别为p﹡A 、p﹡B，且p﹡A >p ﹡B .在A、B组成的气-液平衡系统中，当系统组成xB<时，向系统中加入B（l）会使系统压力增大；反之，当系统组成xB>时，向系统中加入B（l）会使系统压力降低，则该系统具有________ 恒沸点。

答案：最低。由p-x图分析，当xB<时，加入B使系统压力增大，而xB>时，加入B使系统压力降低，说明在xB=时系统压力最大，即该系统具有最大正偏差，也就具有最低恒沸点。

二、单项选择题

1. 某种物质在某溶剂中的溶解度_____。

A. 仅是温度的函数

B. 仅是压力的函数

C. 同时是温度和压力的函数

D. 是温度, 压力及其它因素的函数

答案：C。F = C－P + 2当 C = 2; P = 2时, F = 2 (温度,压力)

2.通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为

(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4

答案：D。F＝2－P＋2＝4－P，F不能为负值，最小为零。当F＝0时P＝4。

3．正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中

(A) ΔS=0 (B) ΔG=0 (C) ΔH=0 (D) ΔU=0

答案：B。此为可逆过程故ΔG＝0。

4. NaCl(s), NaCl水溶液及水蒸汽平衡共存时, 系统的自由度

(A) F=0 (B) F=1 (C) F=2 (D) F=3

答案：B。F=C-P+2，C＝2，P＝3，故F=2-3+2=1。

5．碳酸钠与水可形成下列化合物NaCO3(H2O，NaCO3(7H2O，NaCO3(10H2O，试指出在常压下与碳酸钠水溶液和冰共存的含水盐最多有几种

（A）1种（B）2种（C）3种（D）0种

答案：（A）,根据相律：S=5、R=3、R`=0，(组分数C=S-R-R`= 2，F(最小)= C-P+1 = 3-P=0，则P (最大)=3，已经存在碳酸钠水溶液和冰共两相，所以与其共存的含水盐只有一种。

6．纯物质的三相点，其自由度为多少

（A）4 （B）3 （C）2 （D）1 （E）0

答案：（E）,F=C-P+2 = 1-3+2 = 0。

7．单组分系统的固液平衡线的斜率dp/dT的值

（A）大于零（B）等于零（C）小于零（D）不确定

答案：( D) dp/dT=(H/(T(V)，任何单组分物质，熔化时都吸热(H(0，凝固时放热(H(0，但(V的符号不确定，有的物质凝固时体积增加，有的物质相反体积减小。固液平衡线的斜率也不确定。

8．A、B两液体混合物在T—x图上出现最高点，则该混合物对拉乌尔定律产生

（A）正偏差（B）负偏差（C）没偏差（D）无规则

答案：（B）。

9. 关于三相点, 下面的说法中正确的是

(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

(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

答案：D

10. 关于杠杆规则的适用对象, 下面的说法中不正确的是

(A) 不适用于单组分系统

(B) 适用于二组分系统的任何相区

(D) 适用于三组分系统的两个平衡相

答案：B

11. FeCl3和H2O能形成FeCl3(6H2O, 2FeCl3(7H2O, 2FeCl3(5H2O，FeCl3(2H2O四种水合物，该系统的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存相数P分别为

（A）C = 3，P = 4

（B） C = 2，P = 4

（C）C = 2，P = 3

—

（D） C = 3，P = 5

答案：=6、R=4、R`=0，(组分数C =S-R-R`= 2，F (最小)= C-P +1 = 2-P +1= 3-P= 0，则P (最大)=3。

12. 对于三组分系统, 在相图中实际可能的最大自由度数是

(A) f=1 (B) f=2 (C) f=3 (D) f=4

答案：C。F＝C－P＋2＝3－P＋2，P最小为1，F＝3－1＋2＝4。因三组分系统相图无法表达出4个自由度，故取答案C。

13. 对于下述结论, 正确的是

(A) 在等压下有确定沸点的液态系统一定是纯物质

(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

）

答案：D。因熔点是与压力有关。

14. 下面的表述中不正确的是

(A) 在定压下, 纯固体物质不一定都有确定的熔点

(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

答案：C。共熔混合物在定压下有确定的熔点。

15.在410 K，Ag2O(s)部分分解成Ag(s)和O2(g)，此平衡体系的自由度为：

(A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) －1

答案：A。F＝C－P＋1＝2－3＋1＝0。

、

16.下图中，从P点开始的步冷曲线为：

图 1

答案：D

17.图1中，生成固体化合物的经验式为：

(A) CCl4·C4H10O2 (B) CCl4·(C4H10O2)2

答案：C

18.图1中，区域H的相态是：

(A)溶液(B)固体CCl4 (C)固体CCl4 +溶液(D)固体化合物+溶液

答案：C

19.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：

(A) p对T (B) lg(p/Pa) 对T (C) lg(p/Pa) 对1/T (D) 1/p 对lg(T/K)

答案：C。由克劳修斯_克拉贝龙方程可以看出：

20.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%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。下列结论何者正确

(A) y2 > x2 (B) y2 = x2 (C) y2< x2 (D) 不确定

答案：C

21.如上题，若将上述溶液精馏，则能得到：

[

(A) 纯苯(B) 纯乙醇

答案：D

三、简答题

1．如何用相律来说明恒沸混合物不是化合物。

答：恒沸混合物的特点是其气相和其平衡的液相组成相同，故R’=1。对这种两相平衡系统来说

F=(N-R-R’)-P+2

F=(2-0-1)-2+2=1

压力一经指定，其平衡系统中的温度、气相及液相的组成亦恒定，但若压力改变，平衡系统的温度及各相组成亦改变，可见恒沸混合物的组成随压力而变，它不是化合物。

2．不同温度下溶液的蒸气压可以用克-克方程来计算吗

答：不能。克-克方程只适用于纯物质的蒸汽压随温度的变化关系。

3. 指出下列平衡系统中的物种数、组分数、相数和自由度数：

Ca(OH)2(S)与CaO(S)和H2O(g)呈平衡。

在A和B形成的二元凝聚系统中，在转熔点发生转熔反应：

B（晶）+ L（熔液）( AmBn（晶）。

CaSO4与其饱和水溶液达平衡。

5克氨气通入1升水中，在常温常压下与蒸气平衡共存。

I2在液态水和CCl4中分配达平衡（无固体存在）。

将固体NH4HCO3（s）放入真空容器中恒温至400K, NH4HCO3(s)

按下式分解达平衡NH4HCO3(s) ( NH3(g)+ H2O(g)+CO2(g)。

答案：

（1）S=3、R=1、R`=0，(C=2，P=3，F=C-P+2=1

（2）S=3、R=1、R`=0，(C=2，P=3，F=C-P+1=0

（3）S=2、R=0、R`=0，(C=2，P=2，F=C-P+2=2

（4）S=3（氨、氨水、水）、R=1、R`=0，(C=2，P=2，F=C-P+2=2

（5）S=3、R=0、R`=0，(C=3，P=2，F =C-P+2=3

（6）S=4、R=1、R`=2，(C=1，P=2，F =C-P+1=0

4．某金属有多种晶型，有人声称他在一定T、p下制得了这一纯金属的蒸气、液态、γ晶型及δ晶型的平衡共存系统。问这是否可能。

答：不可能。根据相律F＝C－P＋2＝1－4＋2＝－1是不可能的。说明单组分系统最多只能有三相平衡共存。

四、判断下列结论是否正确

1mol NaCl溶于1升水中，在298K时只有一个平衡蒸气压。

1升水中含1mol NaCl和少量KNO3，在一定外压下，当气液平衡时，温度必有定值。

纯水在临界点呈雾状，气液共存，呈两相平衡，根据相律

F= C + 2－P =1 + 2－2 = 1

答案：

（1）正确。C=2，P = 2，F = 2-2+1=1，说明T与P一一对应，在298K下只有一个平衡蒸气压。

（2）错。与上题相比，多了一个组分，即C=3，P = 2，F = 3-2+1=2，表明T和P都为独立变量，在一定外压下可有两个或两个以上不同的气-液平衡温度。

（3）错。纯水的临界点具有恒定的温度和压力，是纯物质的一种性质，它在水的T-P相图中是一个物系点，并不是相点，不存在相平衡。故不能用相律来描述它的性质。