相平衡补充练习题
《相平衡》补充练习题应化专业2009（2）班 2010-12
1. 硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物，问在101325 Pa 的压力下，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
2. 一体系如下图所示，其中半透膜aa'只允许O2(g) 通过，则体系的组分数、相数、自由度数为:
(A) C=2; Φ=3; f=1 (B) C=3; Φ=4; f=2
(C) C=4; Φ=5; f=3 (D) C=1; Φ=3; f=4
3. FeCl3和H2O 能形成FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O，FeCl3·2H2O 四种水合物,则该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数Φ分别为:
(A) C= 3，Φ = 4 (B) C= 2，Φ = 4
(C) C= 2，Φ = 3 (D) C= 3，Φ = 5
4. Fe(s)、FeO(s)、Fe3O4(s)与CO(g)、CO2(g)达到平衡时，其独立化学平衡数R、组分C和自由度数f分别为多少：(A) R = 3；C= 2；f= 0 (B) R = 4；C= 1；f= -1
(C) R = 1；C= 4；f= 2 (D) R = 2；C= 3；f= 1
5 298 K 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，Φ = 2，f*= 1 (B) C= 2，Φ = 2，f*= 2
(C) C= 2，Φ = 1，f*= 2 (D) C= 2，Φ = 1，f*= 3
6. NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时,有: ( )
(A) C= 1，Φ = 2，f= 1 (B) C= 2，Φ = 2，f= 2
(C) C= 2，Φ = 3，f= 2 (D) C= 3，Φ = 2，f= 3
7 水的三相点附近，其汽化热和熔化热分别为44.82 kJ?mol-1和5.994 kJ?mol-1。则在三相点附近，冰的升华热约为: (A) 38.83 kJ?mol-1(B) 50.81 kJ?mol-1(C) -38.83 kJ?mol-1(D) -50.81 kJ?mol-1
8. 在p?下，用水蒸气蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点：
(A) 必低于373.15 K (B) 必高于373.15 K
(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
9. 在相图上,当体系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
10. 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。(A) 大于(B) 小于(C) 等于(D)不能确定
11、二元合金处于低共熔温度时，物系的自由度为：(A) f=1 (B) f=0 (C) f=3 (D) f=2
12. 三液系的相图如下，bd和ac把相图分为三个相区：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ。每个相区所存在的相数为：
(A)Ⅰ区1 ，Ⅱ区1 ，Ⅲ区1
(B)Ⅰ区1 ，Ⅱ区3 ，Ⅲ区2
(C)Ⅰ区1 ，Ⅱ区2 ，Ⅲ区1
(D)Ⅰ区1 ，Ⅱ区2 ，Ⅲ区2
13 H2O-NaCl-Na2SO4三元系中，Na2SO4和H2O能形成水合物Na2SO4·10H2O (D)，在DBC区中存在的是:
(A) 水合物D和溶液
(B) 纯NaCl，纯Na2SO4和水溶液
(C) 水合物D，NaCl和组成为F的溶液
(D) 水合物D和纯Na2SO4及纯NaCl三相共存
14. H2O-KNO3-NaNO3的相图如下,则BEC相区内是: ( )
(A) 纯NaNO3和其饱和溶液
(B) 纯KNO3和其饱和溶液
(C) 含有NaNO3和KNO3的不饱和溶液和溶液的单相区
(D) KNO3,NaNO3和组成为E的饱和溶液三相共存
15. 在0℃到100℃的范围内，液态水的蒸气压p与T的关系为: lg(p/Pa)=-2265/T+11.101 , 某高原地区的气压只有59 995 Pa,则该地区水的沸点为:
(A) 358.2 K (B) 85.2 K (C) 358.2 ℃(D) 373 K
16. NiO(s)与Ni(s)，H2O(g)，H2(g)，CO2(g)及CO(g)呈平衡，则该体系的独立组分数为，自由度数为。
17. 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
f
11
g f '
c
2
3
4
7
8
α
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。
18. 固体 Fe、FeO、Fe3O4与气体 CO、CO2达到平衡时其独立化学平衡数R＝；组分数 C＝和自由度数 f＝。
19. a. 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_____ 。
b. 纯物质在临界点的自由度数等于______ 。
20. 等压下，Tl，Hg 及其仅有的一个化合物(Tl2Hg5) 的熔点分别为303℃，-39℃，15℃。另外还已知组成为含8％(质量分数)Tl的溶液和含41％Tl的溶液的步冷曲线如下图。
Hg，Tl 的固相互不相溶。
(1) 画出上面体系的相图。(Tl，Hg 的
相对原子质量分别为204.4，200.6)
(2) 若体系总量为500 g，总组成为10％Tl，
温度为20℃，使之降温至-70℃时，
求达到平衡后各相的量。
21.请在下述二组分等压固液T - X 图上
(a) 注明各区相态；
(b) 指出相图中那些状态自由度为零；
22、请在下述二组分等压固液T-x图上:
(1) 注明各区相态；
(2) 指出相图中那些状态自由度为零;
(3) 绘制从N，P 点开始冷却的步冷曲线。
23. 已知两组分A和B 体系的相图如下:
(1) 标出各相区的相态，水平线EF，GH
及垂直线DS 上体系的自由度；
(2) 使体系P降温，说明达到M，N，Q，R
点时体系的相态和相数；
(3) 画出a，b，c 表示的三个体系由t1温度
冷却到t2时的步冷曲线。
24. 苯(A) 和二苯基甲醇(B) 的正常熔点分别为6℃和65℃，两种纯态物不互溶，低共熔点为1℃，低共熔液中含B 为0.2 (摩尔分数)，A 和B 可形成不稳定化合物AB2，它在30℃时分解。
(1) 根据以上数据画出苯—二苯基甲醇的T-X 示意图。
(2) 标出各区域的相态。
(3) 说明含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。
25. NaCl─H2O 所组成的二组分体系。在-21℃时有一个低共熔点。此时冰、NaCl.2H2O(s) 和浓度为22.3％(质量百分数) 的NaCl水溶液平衡共存。在-9℃时不稳定化合物(NaCl.2H2O) 分解。生成无水NaCl 和27％的NaCl 水溶液。已知：无水NaCl 在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时，溶解度略有增加)。
(a) 试绘出相图，并指出各部分存在的相态。
(b) 若有1000 克28 ％的NaCl 溶液，由160℃冷到-10℃，问此过程中能析出多少纯NaCl？
(c) 以海水(含2.5% NaCl ) 制取淡水，问冷到何温度时析出淡水最多?
相平衡习题
第五章多相平衡 一、简答题 1、指出下列平衡体系中的物种数、组分数、相数和自由度数： ①Ca(OH)2(s)与CaO(s)和H2O(g)呈平衡。 ②在A和B形成的二元凝聚体系中，在转熔点发生转溶反应： B(晶) + L( 熔液) = A m B n( 晶) ③CaSO4与其饱和水溶液达平衡。 ④5克氨气通入1升水中，在常温常压下与蒸气平衡共存。 ⑤I2在液态水和CCl4中分配达平衡（无固体存在） ⑥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) ⑦NaH2PO4溶于水中与蒸气呈平衡，求最大物种数、组分数和自由度数。 ⑧Na+、Cl-、K+、NO3-、H2O(l)达平衡。 ⑨NaCl (s)、KCl(s)、NaNO3(s)与KNO3(s)的混合物与水平衡。 ⑩含有KCl和NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡。 ⑾含有CaCO3(s) CaO(s) CO2(g)的体系与CO2(g)和N2(g)的混合物达渗透平衡。 2、FeCl3和H2O能形成四种水合物∶(s)、(s)、(s)和(s)，在恒定温度和压力下平衡共存的最多相为多少 3、H2SO4与H2O可形成H2SO4. H2O(s)、, H2SO4 .2H2O(s)、与(s)三种水合 物，在p0下，常压下，将一定量的H2SO4溶于H2O中，当达三相平衡时，能与冰、H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含几个水分子 4、A、B二元相图如图所示，写出相区1~10的相组成；并说明温度线T1~T5各有几相组成。（L 液相；α、β、γ 固溶体）
物理化学第五章相平衡练习题及答案
第五章相平衡练习题 一、判断题： 1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。 2．单组分系统的物种数一定等于1。 3．自由度就是可以独立变化的变量。 4．相图中的点都是代表系统状态的点。 5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。 6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。 7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。 9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。。 10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。 11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。 12．恒沸物的组成不变。 13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。 14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。 15．三组分系统最多同时存在5个相。 二、单选题： 1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是： (A) K = 3 ；(B) K = 5 ；(C) K = 4 ；(D) K = 2 。 2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。此方程使用时，对体系所处的温度要求： (A) 大于临界温度；(B) 在三相点与沸点之间；
(C) 在三相点与临界温度之间；(D) 小于沸点温度。 3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则： (A) V m(l) = V m(s) ；(B) V m(l)＞V m(s) ； (C) V m(l)＜V m(s) ；(D) 无法确定。 4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来： (A) 可使体系对环境做有用功；(B) 可使环境对体系做有用功； (C) 不能做有用功；(D) 不能判定。 5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化： (A) 升高；(B) 降低；(C) 不变；(D) 不一定。 6．硫酸与水可组成三种化合物：H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)，在p 下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种： (A) 1 种；(B) 2 种；(C) 3 种；(D) 0 种。7．在101325Pa的压力下，I2在液态水与CCl4中的溶解已达到平衡(无固体I2存在)，此体 系的自由度为： (A) 1 ；(B) 2 ；(C) 3 ；(D) 0 。 8．NaCl水溶液和纯水，经半透膜达到渗透平衡，该体系的自由度数是： (A) f = 1 ；(B) f = 2 ；(C) f = 3 ；(D) f = 4 。 9．对于下列平衡系统：①高温下水被分解；②同①，同时通入一些H2(g) 和O2(g)；③H2和O2同时溶于水中，其组元数K和自由度数f的值完全正确的是： (A) ①K = 1，f = 1 ②K = 2，f = 2 ③K = 3，f = 3 ； (B) ①K = 2，f = 2 ②K = 3，f = 3 ③K = 1，f = 1 ； (C) ①K = 3，f = 3 ②K = 1，f = 1 ③K = 2，f = 2 ； (D) ①K = 1，f = 2 ②K = 2，f = 3 ③K = 3，f = 3 。 10．在下列体系中自由度f = 2的体系是：
相平衡习题答案
相平衡习题答案 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
第五章相平衡 姓名：学号：班级： 1、同温下过冷水的蒸汽压高于冰的蒸汽压（ ? ） 2、水的三相点处体系自由度为0 （ ? ） 3、二组分体系在最低恒沸点时f =1 （ ? ） 4、恒沸物是一个化合物（ ? ） 5、二组分体系在恒沸点时其气液两相组成相同（ ? ） 6、在室温和大气压力下，纯水的蒸汽压为P?，若在水面上充入N2（g）以增加外压，则纯水的蒸汽压下降。（ ? ） 7、小水滴与水汽混在一起成雾状，因为它们都有相同的化学组成和性质，所以是一个相。（ ? ） 8、Clausius-Clapeyron方程可适用于下列哪些体系 ( A. D ) A. I 2(s) ? I 2 (g) B. C(石墨) ? C(金刚石) C. I 2 (s) ? I 2 (l) D. I 2(l) ? I 2 (g) E. I 2 (g)(n, T1, p1) ? I2(g) (n, T2, p2) F. I 2(l) + H 2 (g) ? 2HI(g) 9、物质A和B的体系可构成低共沸混合物E，已知T b ?（B）> T b ?（A）。若将任 意比例的A+B体系在一个精馏塔中蒸馏，则塔顶馏出物应是（ C ） A．纯B B.纯A C. 低共沸混合物E D. 不一定 10、若A与B可构成高共沸混合物E，则将任意比例的A+B体系在一个精馏塔中蒸馏，塔顶馏出物应是（ D ） A．纯B B.纯A C. 高共沸混合物E D. 不一定 11、压力升高时，单组分体系的沸点将如何变化（ A ） A．升高 B.降低 C. 不变 D. 不一定 12、进行蒸汽蒸馏的必要条件是什么（ A ） A．两种液体基本不互溶 B.两种液体的蒸汽压都较大 C. 外压小于101Kpa D. 两种液体的沸点相近 13、二组分的低共熔混合物是几相（ B ） A．一相 B.两相 C. 三相 D. 四相
第五章 相 平 衡
第五章相平衡 一、单选题 1.体系中含有H2O、H2SO4·4H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·H2O、H2SO4，其组分数K为：（） (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 2.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 3.某平衡体系含有NaCl(s)、KBr(s)、K+(aq)、Na+(aq)、Br－(aq)、Cl－(aq)、H2O，其自由度为：（） (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 4.一个水溶液包含n个溶质，该溶液通过一半透膜与纯水相平衡，半透膜仅允许溶剂水分子通过，此体系的自由度为：（） (A)n(B)n－1 (C)n＋1 (D)n＋2 5.绝热条件下，273.15K的NaCl加入273.15K的碎冰中，体系的温度将如何变化? （） (A)不变(B)降低(C)升高(D)不能确定 6.下图中，从P点开始的步冷曲线为： 7.图1中，生成固体化合物的经验式为：（） (A) CCl4·C4H10O2(B) CCl4·(C4H10O2)2(C) (CCl4)2·C4H10O2(D) CCl4(C4H10O2)3 8.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 9.在通常情况下，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 10. CuSO4与水可生成CuSO4·H2O, CuSO4·3H2O , CuSO4·5H2O三种水合物，则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为：( ) (A) 3种(B) 2种(C) 1种(D)不可能有共存的含水盐 11. CuSO4与水可生成CuSO4·H2O, CuSO4·3H2O , CuSO4·5H2O三种水合物，则在一定压力下和CuSO4水溶液及冰共存的含水盐有：( ) (A) 3种(B) 2种(C) 1种(D)不可能有共存的含水盐 12.如图所示，物系处于容器内，容器中间的半透膜AB只允许O2通过，当物系建立平衡时，则物系中存在的相为：( ) (A) 1气相，1固相(B) 1气相，2固相(C) 1气相，3固相(D) 2气相，2固相 O2(g) Ag2O(s) Ag(s) O2(g) CCl4
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第6章 相平衡习题及解答
第五章 相平衡 一、填空题 1、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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2、纯物质在一定温度下两相共存时的自由度数等于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3、NaCl(S)和含有稀盐酸的NaCl 饱和水溶液的平衡系统，其独立组分数是＿＿＿＿＿＿＿。 4、设下列化学反应同时共存时并达到平衡（900-1200K ）： ()()()g CO s CaO s CaCO 23+= ()()()()g O H g CO g H g CO 222+=+ ()()()g H s CaCO s CaO g CO g O H 232)()(+=++ 则该系统的自由度数为＿＿＿＿＿＿。 5、含KNO 3和NaCl 的水溶液与纯水达到渗透平衡时，其组分数为＿＿＿＿，相数为＿＿＿， 自由度数为＿＿＿＿。 6、在氢和石墨的系统中，加一催化剂，H 2和石墨反应生成n 种碳氢化合物，此系统的独立 组分数为＿＿＿＿＿＿。 7、完全互溶的双液系中，在x B =0.6处，平衡蒸气压有最高值，那么组成为x B =0.4的溶液在 气液平衡时，x B （g ）、x B （l ）、x B (总)的大小顺序为＿＿＿＿＿＿。将x B =0.4的溶液进行 精馏时，塔顶将得到＿＿＿＿＿＿。 8、对于渗透平衡系统，相律的形式应写成＿＿＿＿＿＿。 9、NH 4Cl 固体分解达到平衡时，())()(s Cl NH 34g NH g HCl +=，系统的独立组分数为＿ ＿＿，自由度为＿＿＿。 10、将AlCl 3溶于水中，全部水解，生成Al(OH)3沉淀，此系统自由度数f=＿＿＿＿。 11、已知100o C 时水的饱和蒸气压为101.325KPa,用公式＿＿＿＿＿＿＿＿＿可求出25o C 时 水的饱和蒸气压。 答案 1、2 2、0 3、2
第5章 相平衡习题解答
第五章相平衡习题解答 5-1指出下列平衡系统中的物种数S 、组分数C 、相数P 和自由度数f 。 ⑴C 2H 5OH 与水的溶液； ⑵I 2(s)与I 2(g)成平衡； ⑶NH 4HS(s)与任意量的H 2S(g)及NH 3(g)达到平衡； ⑷NH 4HS(s)放入抽空的容器中分解达平衡； ⑸CaCO 3(s)与其分解产物CaO(s)和CO 2(g)成平衡； ⑹CHCl 3溶于水中、水溶于CHCl 3中的部分互溶系统及其蒸气达到相平衡。解：（1）物种数S=2，组分数C=2、相数P=1，自由度数f=C-P+2=3； （2）物种数S=1，组分数C=1、相数P=2，自由度数f=C-P+2=1； （3）物种数S=3，组分数C=2、相数P=2，自由度数f=C-P+2=2； （4）物种数S=3，组分数C=1、相数P=2，自由度数f=C-P+2=1； （5）物种数S=3，组分数C=2、相数P=2，自由度数f=C-P+2=2； （6）物种数S=2，组分数C=2、相数P=3，自由度数f=C-P+2=1； 答：⑴S =2，C =2，P =1，f =2；⑵S =1，C =1，P =2，f =1； ⑶S =3，C =3，P =2，f =2；⑷S =3，C =1，P =2，f =1； ⑸S =3，C =2，P =2，f =2；⑹S =2，C =2，P =3，f =1 5-2试求下列平衡系统的组分数C 和自由度数f 各是多少？ ⑴过量的MgCO 3(s)在密闭抽空容器中，温度一定时，分解为MgO (s)和CO 2(g)；⑵H 2O (g)分解为H 2(g)和O 2(g)； ⑶将SO 3(g)加热到部分分解； ⑷将SO 3(g)和O 2(g)的混合气体加热到部分SO 3(g)分解。 解：（1）物种数S=3，组分数C=2、相数P=3，自由度数f *=C-P+1=0； （2）物种数S=3，组分数C=1、相数P=1，自由度数f=C-P+2=2； （3）物种数S=3，组分数C=1、相数P=1，自由度数f=C-P+2=2； （4）物种数S=3，组分数C=2、相数P=1，自由度数f=C-P+2=3； 答：⑴C =2，f =2；⑵C =1，f =2；⑶C =1，f =2；⑷C =2，f =3 5-3已知100℃时水的饱和蒸气压为101.325kPa ，市售民用高压锅内的压力可达到233kPa ，问此时水的沸点为多少度？已知水的蒸发焓为=?m vap H 40.67kJ mol -1。解：将p 1=101.325kPa ，T 1=373.15K ，p 2=233kPa 及=?m vap H 40.67kJ mol -1代入下式，)11(ln 1 212T T R H p p m vap -?-=，得8327.0)115.3731(314.840670325.101233ln 2=-=T 48928327.0115.3731(2=-T ，00251.04892 8327.015.373112=-=T
1相平衡习题Word版
物理化学第六章相平衡习题 一、选择题 1. 若A和B能形成二组分理想溶液，且T B*>T A*，则A和B在达平衡的气、液相中的物质的量分数（）。 (A) y A>x A，y B 第五章、相平衡练习题 练习题 1、区别单相系统和多相的主要依据是系统内各部分 （A）化学性质是否相同 （B）化学性质和物理性质是否相同 （C）物理性质是否相同 （D）化学性质是否相同，且有明显的界面存在 2、某温度下CaCO 3 分解达到化学平衡时，系统的相数Ф为（A）1（B）2（C）3（D）4 3、某温度下NH 4HCO 3 (s)分解达到化学平衡时，系统的相数Ф为 （A）1（B）2（C） 3（D）4 4、Fe(s),FeO(s),CO 2 (g),CO(g),C(石墨)构成的化学平衡系统,其相数Ф为 （A）2（B）3（C） 4（D）5 5、由1molNH 3(g)和1molH 2 S(g)组成的混合系统,其独立组分数C为 （A）1（B）2（C）3（D）4 6、某种盐，在0℃以上，可形成四种水合晶体。问，与该盐的水溶液平衡共存的水合物最多有 （A）1种（B）2种（C）3种（D）4种 7、HCN的水溶液中，物种数S最多有 （A）3（B）4（C）5（D）6 8、一系统包含反应（1）FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO 2 (g) （2）FeO(s) + C(g) = Fe(s) + CO(g) （3）C(s) + CO 2 (g) = 2CO(g) 其独立组分数为 （A）2（B）3（C）4（D）5 9、由KNO 3(s)，MgSO 4 (s)，K+(aq)，Mg2+(aq)，NO 3 -(aq)，SO 4 2-(aq)，H 2 O(l)， H 2 O(g)组成的系统， 其独立组分数为 （A）4（B）5（C）6（D）7 10、Na 2CO 3 饱和水溶液中，独立组分数为 （A）2（B）4（C）6（D）8 相平衡练习题 一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画× 1、纯物质两相达平衡时，两相的吉布斯函数值一定相等。（） 2、理想液态混合物与其蒸气达成气、液两相平衡时，气相总压力p与液相组成x 呈线性关系。（） B 3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔体，其相图如右图，理论上，通过精炼可以得到两个纯组分。（） 4、二组分的理想液态混合物的蒸气总压力介于二 纯组分的蒸气压之间。 ( ) 5、在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气达 到平衡时气相中的分压与该组分在液相中的组成成 正比。（） 6、恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变。 ( ) 7、在一个给定的体系中，物种数可以分析问题的角度不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。（） 8、自由度就是可以独立变化的变量。（） 9、单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。（） 10、在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对量。( ) 二、选择题 1、在p下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点：（）。 （1）必低于 K； （2）必高于 K； （3）取决于水与有机物的相对数量； （4）取决于有机物相对分子质量的大小。 2、已知A(l)、B(l)可以组成其t-x(y)图具有最大恒沸点的液态完全互溶的系统， 则将某一组成的系统精馏可以得到：( )。 （1）两个纯组分；（2）两个恒沸混合物；（3）一个纯组分和一个恒沸混合物。 3、已知A和B 可构成固溶体，在组分A 中，若加入组分B 可使固溶体的熔点提高，则组B 在此固溶体中的含量必________组分B 在组分液相中的含量。 （1）大于；（2）小于；（3）等于；（4）不能确定。 4、硫酸与水可形成H 2SO 4 H 2 O(s)，H 2 SO 4 2H 2 O(s)，H 2 SO 4 4H 2 O(s)三种水合物， 问在101325 Pa的压力下，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( ) (1) 3种； (2) 2种； (3) 1种； (4) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存 5、对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中哪一种是不正确的 (1) 与化合物一样，具有确定的组成； (2) 恒沸混合物的组成随压力的改变而改变； (3) 平衡时，气相和液相的组成相同； (4) 其沸点随外压的改变而改变。 6、将固体NH 4HCO 3 (s) 放入真空容器中，等温在400 K，NH 4 HCO 3 按下式分解并 达到平衡： NH 4HCO 3 (s) = NH 3 (g) + H 2 O(g) + CO 2 (g) 系统的组分数C和自由度数F为：( )。 (１)Ｃ＝２，F ＝１；(２)Ｃ＝２，F＝２； (３)Ｃ＝１，F＝０； (４)Ｃ＝３，F＝２。 7、在101 325 Pa的压力下，I 2在液态水和CCl 4 中达到分配平衡(无固态碘存在) 则该系统的自由度数为：( )。 (1)F=1； (2)F=2； (3)F=0； (4)F=3。 8、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：( )。 （1）有最高恒沸点的系统； （2）不具有恒沸点的系统； （3）具有最低恒沸点的系统。 第五章 相平衡 一、本章基本要求 1．掌握相、组分数和自由度的意义。 2．了解相律的推导过程及其在相图中的应用。 3．了解克劳修斯-克拉珀龙方程式的推导，掌握其在单组分两相平衡系统中的应用。 4．掌握各种相图中点、线及面的意义。 5．根据相图能够画出步冷曲线，或由一系列步冷曲线绘制相图。 6．掌握杠杆规则在相图中的应用。 7．结合二组分气液平衡相图，了解蒸馏与精馏的原理。 8．对三组分系统，了解水盐系统的应用，相图在萃取过程中的应用及分配定律的应用。 二、 基本公式和内容提要 （一）基本公式 相律的普遍形式：f K n =-Φ+ 克拉珀龙方程： m m d ln d V T H T p ??= 克劳修斯-克拉珀龙方程的各种形式： 微分式： 2 m vap d ln d RT H T p ?= vap m H ?与温度无关或温度变化范围较小vap m H ?可视为常数， 定积分：vap m 2112 11ln ()H p p R T T ?=- 不定积分式：vap m ln H p C RT ?=- + 特鲁顿规则： K)J/(mol 88b m vap ?≈?T H 杠杆规则：以系统点为支点，与之对应的两个相点为作用点，有如下关系： 1122()()n x x n x x -=- 其中n 1 、n 2 分别表示平衡两相的摩尔数，x 、x 1、x 2分别表示系统的组成 及其对应的平衡两相的组成。 （二）内容提要 1．单组分系统 单组分系统相律的一般表达式为：f =1－Φ+2=3－Φ 图5-1 水的相图 可见单组分系统最多只能有三相平衡共存，并且最多有两个独立变量，一般可选择温度和压力。 水的相图为单组分系统中的最简单相图之一。图5-1中三条曲线将平面划分成固、液及气相三个区。单相区内f =2。AB 、AD 和AE 分别表示气液、气固和固液两相平衡线。两相共存时f =1。虚线AC 表示应该结冰而未结冰的过冷水与水蒸气平衡共存。A 点为三相点，这时f =0，水以气、液、固三相共存。水的三相点与水的冰点不同，冰点与压力有关。 单组分系统两相平衡共存时T 与p 的定量关系式可由克拉珀龙方程式描述。 对于有气相参与的纯物质气液两相或气固两相平衡，可用克劳修斯-克拉珀龙方程描述。 特鲁顿规则是近似计算气化热或沸点的经验式。 2．二组分双液系统 对于二组分系统， f =2－Φ+2=4－Φ。Φ=1时f =3，即系统最多有三个独立变量，这三个变量通常选择温度、压力和组成。若保持三者中的一个变量恒定，可得到p ～x 图、T ～x 图和p ～T 图。在这三类相图中，系统最多有3个相同时共存。 （1）二组分完全互溶系统的气液平衡：这类系统的相图如图5-2。 图中实线为液相线，虚线为气相线，气相线与液相线之间为气液二相共存区。靠近气相线一侧为气相区，靠近液相线一侧为液相区。其中Ⅰ为理想液态混合物系统；Ⅱ、Ⅲ分别为一般正、负偏差系统；Ⅳ、Ⅴ分别是最大正、负偏差系统。Ⅰ～Ⅲ类系统中易挥发组分在气相中的组成大于其在液相中的组成，一般精馏可同时得到两个纯组分。Ⅳ、Ⅴ类相图中极值点处的气相组成与液相组成相同，该系统进行一般精馏时可得到一个纯组分和恒沸混合物。二组分系统的两相平衡状态对应一个区域，用杠杆规则可以计算两相平衡共存区平衡二相的相对数量。 一、选择题 ( 共11题 20分 ) 1. 2 分 (2738) 2738 二级相变符合的爱伦菲斯方程式是： ( ) （A ）)/(d /d α??=TV C T p V （B ）)/(d /d α??=TV C T p p （C ）p p /ln(d ? )/(d /)α??=TV C T V （D ）p p /ln(d ?)/(d /)α??=TV C T p 2. 2 分 (2645) 2645 组分A 和B 可以形成四种稳定化合物：A 2B ，AB ，AB 2，AB 3，设所有这些化合物都有相合熔点。则此体系的低共熔点最多有几个？ ( ) (A)3 (B)4 (C)5 (D)6 3. 2 分 (2404) 2404 在 101 325 Pa 的压力下，I 2在液态水和 CCl 4中达到分配平衡 (无固态碘存在)，则该体系的自由度数为: ( ) (A) f *= 1 (B) f *= 2 (C) f *= 0 (D) f *= 3 4. 2 分 (2644) 2644 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)T > T 0 (B)T < T 0 (C)T = T 0 (D)视具体情况而定 5. 2 分 (2401) 2401 当乙酸与乙醇混合反应达平衡后，体系的独立组分数 C 和自由度 f 应分别为: ( ) (A) C = 2，f = 3 (B) C = 3，f = 3 (C) C = 2，f = 2 (D) C = 3，f = 4 6. 2 分 (2635) 2635 在二组分液体从高温冷却时，有时会产生包晶现象。请问包晶属于什么状态？( ) (A)热力学平衡态 (B)流动体系稳定态 (C)热力学不稳定状态 (D)流动体系不稳定态 8. 2 分 (2637) 2637 组分A 与B 可形成共沸混合物E ，现欲将A+B 的体系进行共沸蒸馏，将二组分分离，则E 应该是： ( ) (A)最高恒沸混合物 (B)最低恒沸混合物 (C)A 和B 均可 (D)A 和B 均不可 9. 2 分 (2640) 2640 恒沸混合物在气、液两相平衡共存时的自由度为： ( ) (A)0 (B)1 (C)2 (D)3 *. 1 分 (2437) 2437 在通常情况下,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 11. 1 分 (3139) 3139 一定温度压力下,化学反应吉布斯氏自由能Δr G m =(?G /?ξ)T ,p ,1n 与标准化学反应吉布斯自由能Δr G ?相等的条件是： ( ) (A) 反应体系处于平衡 (B) 反应体系的压力为p (C) 反应可进行到底 (D) 参与反应的各物质均处于标准态 二、填空题 ( 共10题 20分 ) 13. 2 分 (2312) 2312 研究多相体系的状态如何随 、 、 等变量的改变而发生变化，并用图形来表示体系的状态的变化，这种图称为状态图或称为相图。 14. 2 分 (2550) 2550 水的临界点的温度是647 K ，在高于临界点温度时，不可能用 方法使气体液化。 16. 2 分 (2555) 2555 下列二物均处于三相点平衡态。当增加压力时，它们的平衡物系将变化：H 2O 由 变为 。CO 2：由 变为 。 第五章相平衡 姓名：学号：班级： 1、同温下过冷水的蒸汽压高于冰的蒸汽压（√） 2、水的三相点处体系自由度为0 （√） 3、二组分体系在最低恒沸点时f =1 （?） 4、恒沸物是一个化合物（?） 5、二组分体系在恒沸点时其气液两相组成相同（√） 6、在室温和大气压力下，纯水的蒸汽压为P*，若在水面上充入N2（g）以增加外压，则纯水的蒸汽压下降。（?） 7、小水滴与水汽混在一起成雾状，因为它们都有相同的化学组成和性质，所以是一个相。（?） 8、Clausius-Clapeyron方程可适用于下列哪些体系？( A. D ) A. I2(s) ? I2(g) B. C(石墨) ? C(金刚石) C. I2(s) ? I2(l) D. I2(l) ? I2(g) E. I2(g)(n, T1, p1) ? I2(g) (n, T2, p2) F. I2(l) + H2(g) ? 2HI(g) 9、物质A和B的体系可构成低共沸混合物E，已知T b*（B）> T b*（A）。若将任意比例的A+B体系在一个精馏塔中蒸馏，则塔顶馏出物应是（ C ）A．纯B B.纯A C. 低共沸混合物E D. 不一定 10、若A与B可构成高共沸混合物E，则将任意比例的A+B体系在一个精馏塔中蒸馏，塔顶馏出物应是（ D ） A．纯B B.纯A C. 高共沸混合物E D. 不一定 11、压力升高时，单组分体系的沸点将如何变化（A ） A．升高 B.降低 C. 不变 D. 不一定 12、进行蒸汽蒸馏的必要条件是什么？（A ） A．两种液体基本不互溶 B.两种液体的蒸汽压都较大 C. 外压小于101Kpa D. 两种液体的沸点相近 13、二组分的低共熔混合物是几相？（B ） A．一相 B.两相 C. 三相 D. 四相 14．今将一定量的NaHCO3(s)放入一个真空容器中，加热分解并建立平衡： 2 NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 第五章相平衡 一、选择题 1.NH4HS (s) 和任意量的NH3 (g) 及H2S (g) 达平衡时有（Ф代表相数）：( ) (A) C = 2，Ф = 2，f = 2 (B) C = 1，Ф = 2，f = 1 (C) C = 2，Ф = 3，f = 2 (D) C = 3，Ф = 2，f = 3 2. FeCl3和H2O 能形成FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O，FeCl3·2H2O四种水合物，则该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数Ф分别为: ( ) (A) C = 3，Ф = 4 (B) C = 2，Ф = 4 (C) C = 2，Ф = 3 (D) C = 3，Ф = 5 3. 硫酸与水可形成H2SO4·H2 O (s)、H2SO4·2H2O (s)、H2SO4·4H2O (s)三种水合物，问在101325 Pa 的压力下，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 4. 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) = H2 (g) + CO (g); CO2 (g) + H2 (g) = H2O (g) + CO (g); CO2 (g) + C (s) = 2CO (g)。则该体系的独立组分数C 为: ( ) (A) C = 3 (B) C = 2 (C) C = 1 (D) C = 4 5. 298K 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，Ф = 2，f = 1 (B) C = 2，Ф = 2，f = 2 (C) C = 2，Ф = 1，f = 2 (D) C = 2，Ф = 1，f = 3 6.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 7. 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 8. 在pΘ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373.2K (B) 必高于373.2K (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 9. 水的三相点是：( ) (A) 某一温度，超过此温度，液相就不能存在 (B) 通常发现在很靠近正常沸点的某一温度 (C) 液体的蒸气压等于25 °C时的蒸气压三倍数值时的温度 (D) 固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力 10. 当Clausius-Clapeyron方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则：( ) (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 11. 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+11.101，某高 相平衡练习题 1. 在定压下，NaCl 晶体和蔗糖晶体与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C 和条件自由度F '： (a) C =3， F '=1 (b) C =3， F '=2 (c) C =4， F '=2 (d) C =4， F '=3 答a ；C ＝3（NaCl 、蔗糖和H 2O ）；P ＝3（NaCl 晶、蔗糖晶体，混合水溶液） F '＝C －P ＋1＝3－3＋1＝1 注意：如果上述题目改为：在定压下，NaCl 晶体和蔗糖晶体与它们的过饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C 和条件自由度F ' 相律还是否适用？ 2. 23Na CO 可形成三种水合盐，232232232Na CO H O, Na CO 7H O Na CO 10H O ???及，常压下 将23Na CO (s) 投入其水溶液中，待达三相平衡时，一相是23Na CO 水溶液，一相是23Na CO (s) ，则另一相是： （a ）冰 （b ）232Na CO 10H O(s)? （c ）232 Na CO 7H O (s)? （d ）232 Na CO H O (s)? 答d ； 3. 假设A 、B 二组分混合物可以形成理想液态混合物，则下列叙述中不正确的是： （a ）A 、B 分子间的作用力很微弱 （b ）A 、B 都遵守拉乌尔定律 （c ）液态混合物的蒸气压介于A 、B 的蒸气压之间 （d ）可以用重复蒸馏的方法使A 、B 完全分离。 答a 4．自由度为零，意味着： （a ）体系独立组分数C 等于相数 P （b ）体系的状态不变 （c ）确定体系相平衡所需的最少强度变量数为零 （d ）三相共存 答（c ） 例1在101.325 kPa 下，A~B 系统的相图如 图所示。由相图回答： （1）系统中x （A ）﹦0.68时：开始沸腾的温度 约为 ℃，最初馏出物中B 的摩尔分数约 为 。蒸馏到最后一滴液体时，溶液中B 的摩尔 分数约为 。 图16 第五章相平衡 1. Ag2O分解的计量方程为 Ag2O(s) = 2Ag(s) + 1/2 O2(g) 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? 2. 指出下列各体系的独立组分数，相数和自由度数各为若干? (1) NH4Cl(s)部分分解为NH3(g)和HCl(g)。 (2) 若在上述体系中额外再加入少量NH3(g）。 (3) NH4HS(s)和任意量的NH3(g)和H2S(g)混合达到平衡。 (4) C(s)与CO(g)，CO2(g)，O2(g)在973K时达到平衡。 3. 在制水煤气的过程中，五种物质：H2O(g)，C(s)，CO(g)，H2和CO2(g)相互建 立如下三个平衡： H2O(g)+C(s) = H2(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g) = H2O(g)+CO(g) CO2(g)+C(s) = 2CO(g) 该体系的独立组分数为多少？ 4. 已知Na2CO3(s)和H2O (l)可以组成的水合物Na2CO３·H2O(s)， Na2CO3·7H2O(s) 和Na2CO3·10H2O(s) （1）在101.325 kPa 与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的含水盐最多可有几种？（2）在293.15 K时与水蒸气共存的含水盐最多可有几种？ 5. 在101.325kPa 时使水蒸气通入固态碘（I2）和水的混合物，蒸馏进行的温度 为371.6 K，使馏出的蒸汽凝结，并分析馏出物组成。已知每0.10 kg水中有 0.0819kg碘。试计算该温度时固态碘的蒸汽压． 6. 已知固体苯的蒸汽压在273.15 K时为3.27 kPa，293.15 K时为12.303 kPa，液 体苯的蒸汽压在293.15 K时为10.021 kPa，液体苯的摩尔蒸发热为34.17 kJ/mol。求： （1）303.15 K时液体苯的蒸汽压。 （2）苯的摩尔升华热。 （3）苯的摩尔熔化热。 7. NaCl-H2O所形成的二组分体系，在252 K时有一个低共熔点，此时冰， NaCl·2H2O（固）和浓度为22.3%（质量百分数，下同）的NaCl水溶液平衡共存。在264K时不稳定化合物（NaCl·2H2O）分解，生成无水NaCl和27%的NaCl 水溶液。已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大（当温度升高时，溶解度略有增加）。 （1）试绘出相图，并指出各部分存在的相平衡。 （2）若有1.00 kg 28%的NaCl 溶液，由433 K冷却到263 K，问在此过程中最多能析出多少纯NaCl？ 第五章相平衡 (Chapter 5 Phase Equilibrium) New Words and Expressions Phase diagrams 相图 Number of phase 相数 Number of substance 物种数 Number of components 组分数 Number of degree of freedom 自由度数 Phase rule 相律 Full miscible system 完全互溶体系 Partially miscible system 部分互溶体系 Full immiscible system 完全不互溶体系 Conjugate Solutions 共轭溶液 Lever rule 杠杆定律 Cooling curve 步冷曲线 Simple Eutectic 简单低共熔 congruent melting 同成分熔融 incongruent melting 异成分熔融 基本公式和内容提要 独立组分(Number of Components)：C＝S—R一R， 相律(The Phase Rule)：f+Φ＝C+n 相平衡是通过图形来描述多相平衡体系的宏观状态与温度、压力、组成的关系，具有重要的生产实践意义。 相律是多相平衡体系的一个重要规律，可由热力学基本原理推导而得，也可以从实践经验规律归纳而得，在相律指导下，本章讨论几种典型的相图(包括单组分、二组分体系)及其应用。 相变是一个连续的质的飞跃。相平衡时物质在各相中的化学势相等，相变时某些物理性质有突变。 几个基本概念 1．相(phase)：在体系内部宏观的物理性质和化学性质完全均匀的那一部称为相。相与相之间有明显的界面，常温常压下，任何气体都能均匀混合。体系内无论有多少种气体，都只有一个相。多组分液体视其互溶度大小，可以是一相、两相或三相共存。固体一般是一种固体一个相，但固态溶液是一个相。 2．组分(Number of Components ) 足以确定平衡体系中所有各相组成所需要的最少数目的独立物质数，称为独立组分数，简称组分数。用符号c表示。 组分数C和体系中的物种数S之间的关系为：C二S一R一R， 式中R为体系内各物种之间存在的独立的化学平衡的数目，R，为浓度限制条件数。体系中的物种数-与考虑问题的方法有关，但体系中的组分数与考虑问题的方法无关。 3．自由度(Degrees of Freedom) 保持相平衡体系中相的数目不变时，体系独立可变的强 物理化学《相平衡》习题及答案 2-3 选择题 1、水煤气发生炉中共有)()()()(22g CO g CO g O H s C 、、、及)(2g H 5种物质，它们能发生下述反应：)(2)()(2g CO s C g CO ?+，)()()()(222g O H g CO g H g CO +?+，)()()()(22g CO g H s C g O H +?+，则此体系的组分数、自由度为（ C ） A.5、3 B.4、3 C.3、3 D.2、2 2、物质A 与B 可形成低共沸混合物E ，已知纯A 的沸点小于纯B 的沸点，若将任意比例的A+B 混合在一个精馏塔中精馏，则塔顶的馏出物是（ C ） A.纯A B.纯B C.低共沸混合物 D.都有可能 3、克拉贝隆-克劳修斯方程适用于（ C ） A.)()(22g I s I ? B.)()(金刚石石墨C C ? C.),,(),,(222112p T g I p T g I ? D.)()(22l I s I ? 4、将一透明容器抽成真空，放入固体碘，当温度为50℃时，可见到明显的碘升华现象，有紫色气体出现。若温度维持不变，向容器中充入氧气使之压力达到100kPa 时，将看到容器中（ C ） A.紫色变深 B.紫色变浅 C.颜色不变 D.有液态碘出现 5、在一定温度下，水在其饱和蒸汽压下汽化，下列各函数增量中那一项为零（ D ） A.U ? B.H ? C.S ? D.G ? 6、在一定外压下，多组分体系的沸点（ D ） A.有恒定值 B.随组分而变化 C.随浓度而变化 D.随组分及浓度而变化 7、压力升高时，单组份体系的沸点将（ A ） A.升高 B.降低 C.不变 D.不一定 8、进行水蒸气蒸馏的必要条件是（ A ） A.两种液体互不相容 B.两种液体蒸汽压都较大 C.外压小于101kPa D.两种液体的沸点相近 9、液体A 与液体B 不相混溶。在一定温度T ，当有B 存在时，液体A 的蒸汽压为（ B ） A.与体系中A 的摩尔分数成比例第五章、相平衡练习题
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