第五章相平衡

淮阴师范学院《物理化学》课外习题1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=32.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=53.硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物，问在101325Pa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=45.298K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=36.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，某高淮阴师范学院《物理化学》课外习题2原地区的气压只有59995Pa，则该地区水的沸点为()(A)358.2K(B)85.2K(C)358.2°C(D)373K12.在373.15K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373.15K、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)3/413.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：()(A)B的百分含量不变(B)A的百分含量不变(C)C的百分含量不变(D)B和C的百分含量之比不变14.在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为：()(A)1(B)2(C)3(D)415.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16.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17.水的三相点附近，其气化焓和熔化焓分别为44.82kJ·mol-1和5.994kJ·mol-1。则在三相点附近，冰的升华焓约为：()(A)38.83kJ·mol-1(B)50.81kJ·mol-1(C)-38.83kJ·mol-1(D)-50.81kJ·mol-118.已知苯－乙醇双液系统中，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)y2x2(B)y2＝x2(C)y2x2(D)不确定19.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与B在液相中的含量的关系是：()(A)大于(B)小于(C)等于(D)不确定20.区别单相系统和多相系统的主要根据是()(A)化学性质是否相同(B)物理性质是否相同(C)物质组成是否相同(D)物理性质和化学性质是否都相同二、填空题1.纯物质在临界点的自由度数等于。2.一定温度下，蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡时的自由度数等于。3.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，盐水体系有一定淮阴师范学院《物理化学》课外习题3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。4.完全互溶的二组分溶液，在x=0.6处,平衡蒸气压有最高值，那么组成x=0.4的溶液在气—液平衡时，x(g)、x(l)、x(总)的大小顺序为。5.一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。6.下列化学反应，同时共存并到达平衡(温度在900～1200K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)。问该体系的自由度为。7.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=;Ф=;F=。8.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成其在液相中的组成。9.某物质液态蒸气压与温度的关系为ln(pl/Pa)=-3063/(T/K)+24.38，固态的蒸气压与温度的关系为ln(ps/Pa)=-3754/(T/K)+27.92，则该物质的三相点对应的温度T=，压力p=，该物质液态的摩尔蒸发焓ΔvapHm=。10.水蒸气通过灼热的C(石墨)发生下列反应：H2O(g)+C(石墨)=CO(g)+H2(g)。次平衡系统的组分数C=，相数Ф=，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1.相点与物系点有什么区别?2.单组分系统的三相点与低共熔点有何异同点?3.恒沸混合物是不是化合物?4.在汞面上加了一层水能减少汞的蒸气压吗?淮阴师范学院《物理化学》课外习题45.沸点和恒沸点有何不同?四、计算题1.已知两组分A和B体系的相图如下:(1)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；(2)标出各相区的相态，水平线EF，GH上体系的自由度；(3)使体系P降温，说明达到M，N，Q，R点时体系的相态和相数。2.Au和Sb分别在1333K和903K时熔化，并形成一种化合物AuSb2，在1073K熔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。3.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xB=0.5的熔液。低共熔点为1°C,低共点熔液组成xB=0.2。(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。4.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。(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)淮阴师范学院《物理化学》课外习题5(2)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。5.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。6.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。7.根据下图回答问题：(1)曲线OA,OB,OC分别代表什么意思？(2)指出O点的含义。(3)碳在常温、常压下的稳定状态是什么？(4)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？淮阴师范学院《物理化学》课外习题6(5)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？8.在273K和293K时，固体苯的蒸气压分别为3.27kPa和12.30kPa,液体苯在293K时的蒸气压为10.02kPa，液体苯的摩尔蒸发焓为34.17kJ/mol。试求：(1)303K时液体苯的蒸气压；(2)固体苯的摩尔升华焓；(3)固体苯的摩尔熔化焓。9.有下列化学反应存在：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g);NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)。在一定温度下，一开始向反应器中放入NH4HS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？10.常见的Na2CO3(s)水合物有Na2CO3·H2O(s)，Na2CO3·7H2O(s)和Na2CO3·10H2O(s)。(1)101.325kPa下，与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的混合物最多能有几种？(2)20°C时，与水蒸气平衡共存的混合物最多可能有几种？淮阴师范学院《物理化学》课外习题7参考答案一、选择题题号12345678910答案ACCABACADC题号11121314151617181920答案ABBDDCBCAD二、填空题1．0(f=C+0-Ф=1+0-1=0)2．2(f=C+2-Ф=2+2-2=2)3．当温度略高于低共熔温度时所对应的组成4．x(g)x(总)x(l)5．饱和蒸气压和摩尔质量6.3(S=6,R=2,C=6-2=4∴f=4-3+2=3)7.1；2；0(C=4–1–2=1;P=2;F=1–2+1=0)8.大于9.195.2K；5.93kPa；25.47kJ·mol-110.2；2；2；温度、压力三、简答题1.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。2.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。3.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