相平衡基础知识巩固练

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 B呈线性关系。是不是？（）

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。是不是？（）

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。是不是?( )

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。是不是（）

6、恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变。是

不是?( )

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373.2 K；（2）必高于373.2 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、二组分理想液态混合物的蒸气总压力：（）。

（1）与溶液的组成无关；（2）介于两纯组分的蒸气压之间；

（3）大于任一纯组分的蒸气压；（4）小于任一纯组分的蒸气压。

3、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。

4、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。

5、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？( )

(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

6、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。

7、将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，等温在400 K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡：NH4HCO3(s) === NH3(g) + H2O(g) + CO2(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。

8、在101 325 Pa的压力下，I2在液态水和CCl4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。

9、已知A，B两液体可组成无最高或最低恒沸点的液态完全互溶的系统，则将某一组成的溶液蒸馏可以获得：( )。

（1）一个纯组分和一个恒沸混合物；

（2）两个恒沸混合物；

（3）两个纯组分。

10、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。

三、填空题

1、已知NaHCO3(s)热分解反应为

2NaHCO3 == Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

今将NaHCO3(s)，Na2CO3(s)，CO2和H2O(g)按任意比例混合，放入一个密闭容器中，当反应建立平衡时, 系统的R’=______；C =______；p=______；?=______。

2、热力学温度T与摄氏温度t的关系为，水的三相点的热力学温度为。

3、450 ?C时，将NH3(g)与N2(g)混合，由于NH3(g)的分解，最终得到NH3(g)、N2(g)和H2(g)平衡共存的系统，求该系统的组分数C =______；相数P=______；和自由数F =______。

4、A与B可构成液态部分互溶二组分系统其相图如图所

示。今将40 kg B与60 kg A混合加热至53 ?C，系统为

______相；若此时，将所得液体冷却至20 ?C，系统为_____

相，各相的组成分别为______和_______；

5、在一钢瓶中装有CO2，温度为10℃，压力为4.65MPa

，则CO2处于_____态。(选填气、液、气＋液)。(已知CO2

的临界温度为31℃，在10℃时CO 2的饱和蒸气压

为4.46MPa)

6、将一定量的CaCO3(s)放入真空容器中升温令其建

立化学平衡，则系统的组分数C=________。

相数P=_________。自由度数F =________。

7、已知K-Rb 二组分系统相图如图所示，今将系统

S经精炼分离，则在固相可得到______纯组分，在液相可得到溶体_______。

8、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，能量越节省。

9、CaCO3(s)，BaCO3(s)，CaO(s)，BaO(s)和CO2(g)构成一个多相平衡系统，这个系统的组分数(独立)为_；自由度数为_。

10、已知Au-Pt 相图如下：

（1）w B=0.40 的合金冷却到1 300℃时，固体合金之

组成约为______；

（2）w B=0.60 的合金冷却到1 500℃时，固相组成为

______。

11、Na2CO3(s)与H2O(l)可生成水合物Na2CO3 H2O(s),

Na2CO3?7H2O(s), Na2CO3?10H2O则30℃时，与Na2CO3水溶液、冰平衡共存的水合物最多可有_______种。

12、冰的熔点随压力增大而_______，苯的熔点随压力增大而_________。(选填升高、降低)

13、问答题。

FeCl3与H2O能形成四种具有相合熔点的水合物FeCl3·6H2O(s)，2FeCl3·7H2O(s)，2FeCl3·5H2O(s)和FeCl3·2H2O(s)。问该系统组分数是多少？在等压下最多有几相平衡共存？14、完全互溶的A，B二组分溶液，在x B=0.6处，平衡蒸气压有最高值，那么组成x B=0.4的溶液在气-液平衡时，y B(g)，x B(1)，x B(总)的大小顺序为__________。将x B=0.4的溶液进行精馏,塔顶将得到______________。

四、问答题。请回答下列各题。

1、请论证，恒沸混合物是混合物而不是化合物。

五、填作图题。

1、已知A, B两种液体完全互溶，且p*B p*A，在常压下具有最低恒沸混合物组成为D。

(1) 试画出该系统T-x图，p-x图的草图；

(2) 若有一组成介于B与D之间的A，B二组分溶液，经精馏后，在塔顶和塔底各得什么产物？

2、填作图题。

某二组分凝聚系统相图如下；

（1）说明各区的相态及成分；

（2）分别绘出a，b，c，d各点开始冷却的

步冷曲线，并注明冷却曲线转折处的相态变

化及曲线各段的相态。

3、填作图题。

A-B系统的固-液平衡相图如下：

（1）列表指出各区的相态及成分；

（2）画出aa’,bb’,cc’ 的冷却曲线的示意图；

（3）欲从a系统中得最大量的纯结晶A，应

该采取什么操作条件？

4、填作图题。(共10分)

下列数据为乙醇和乙酸乙酯在101.325 kPa下蒸馏时所得：

温度t / ℃77.15 75.0 71.8 71.6 72.8 76.4 78.3

(C2H5OH) 气相0.000 0.164 0.398 0.462 0.600 0.880 1.000

液相0.000 0.100 0.360 0.462 0.710 0.942 1.000

(1) 依据表中数据绘制t-x图(粗略图)，标示出图中各相区的相态及成分；

(2)这是一个什么系统？

(3)将组成x(C2H5OH)=0.75之溶液用精馏塔分离，塔顶、塔底各可得到什么成分？

5、问答题。FeCl3与H2O能形成四种具有相合熔点的水合物FeCl3·6H2O(s)，2FeCl3·7H2O(s)，

2FeCl3·5H2O(s)和FeCl3·2H2O(s)。问该系统组分数是多少？在等压下最多有几相平衡共存？

6、已知Ag-Cu相图（液固平衡）如下图所示：（1）填表

（2）今有组成为P的液态合金，画出其步冷曲线。

步冷曲线

相区相数相态及成分?

I

II

III

DE线

A点

P点

7、用热分析法测得Sb(A) + Cd(B)系统步冷曲线的转折温度及停歇温度数据如下：

w(Cd) ? 100 0 20.5 37.5 47.5 50 58 70 93 100

转折温度t/ ?C —550 460 —419 —400 ——

停歇温度t/ ?C 630 410 410 410 410 439 295 295 321 （1）由以上数据绘制步冷曲线（示意），并根据该组步冷曲线绘制Sb(A)-Cd(B)系统的熔点-组成图；

（2）由相图求Sb和Gd形成的化合物的最简分子式；

（3）将各区的相数及条件自由度数（?’）列成表。

（已知Cd及Sb的相对原子质量分别为112.4，121.8）

8、试画出水的相图(p-T示意图)，标出图中各相区、相线、三相点的稳定相，并计算这些区

、线、点的自由度。

9、A和B二组分的t-x B相图如下，t A*，t B*分别为纯A和B的熔点。

（1）试标出①～⑤各相区的相态及成分；

（2）在t ~ 时间的坐标上画出系统从状态m变化到n的步冷曲线。

10、下列数据为乙醇

和乙酸乙酯在101.325

kPa下蒸馏时所得：

温度t / ℃77.15 75.0 71.8 71.6 72.8 76.4 78.3

y(C2H5OH)气相0.000 0.164 0.398 0.462 0.600 0.880 1.000

x(C2H5OH) 液相0.000 0.100 0.360 0.462 0.710 0.942 1.000

(1) 依据表中数据绘制t-x图草图，标示出图中各相区的相态及成分；

(2) 在溶液组成x(C2H5OH)=0.75时最初馏出物（气相）的组成是什么？

(3) 用精馏塔将(2)之溶液分离得到的物质是什么？

11、由A-B的冷却曲线得到下列数据：

w(B) ? 100 0 20 40 60 80 100

转折温度t / ?C 无400 无250 390 无

停顿温度t / ?C 650 150 150150 150500

作A-B相图，并标明各区域中可能存在的相态成分及自由度数；

①画出组成为w(B)=0.3, w(B)=0.4, w(B)=1的步冷曲线.

12、计算题。请计算下列各题。( 本大题10分)

已知水与甲苯在下列温度下的蒸气压力为：

t / ?C 83 84 85 86

p*(水)/ kPa 53,4 55.4 57.8 60.1

p*(甲苯)/ kPa 43.1 44.3 45.0 47.4

试计算在外压力为120.0 kPa下用水蒸气蒸馏甲苯的温度与馏出物的组成。已知H2O与C6H5CH3的摩尔质量分别为18.02 g?mol-1，92.14 g?mol-1。

13、填作图题。

A和B两种物质的混合物在101 325Pa下沸点-组

成图如图，若将1 molA和4 molB混合，在101325 Pa

下先后加热到t1=200 ?C，t2=400 ?C，t3=600 ?C，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）上述3个温度中，什么温度下平衡系统是单相？

是什么相？

14、图为A，B二组分凝聚系统平衡相图。

t A*，t B*分别为A，B 的熔点。

（1）请根据所给相图列表填写I至VI各相

区的相数、相的聚集态及成分、条件自由度

数；

（2）系统点a0降温经过a1，a2，a3，a4，写

出在a1，a2，a3和a4点系统相态发生的变化。

15、填作图题。

A 和

B 二组分凝聚系统相图如下：

（1）在C 点，相数是________，自由度数是___________； （2）在E 点，相数是________，自由度数是___________； （3）在I 区内共存的物质及相态是______，自由度数是___________；

（4）将15 kg 处于f 点所示状态熔融液冷却至f ‘点，已知线段

''f a 'f a = 1

2

，这时析出固体是________kg 剩余液体___________kg 。