第三章相平衡习题解答

1第三章相平衡3-1．指出下列各体系的独立组分数和自由度数为多少？(1)NH4Cl（s）部分分解为NH3(g）和HCl(g）。(2)上述体系中再额外加人少量的NH3(g)。(3)NH4HS(S)和任意量的NH3(g)、H2S(g)混合达平衡。(4)C(s)与CO(g)、CO2（g）、O2（g）在700℃时达平衡。解：（1）C=3-2=1,f=1-2+2=1（2）C=3-1=2,f=2-2+2=2（3）C=3-1=2,f=2-2+2=2（4）C=4-2=2,f=2-2+1=13-2CaCO3（S）在高温下分解为CaO(s）和CO2（g),(1)若在定压的CO2气体中将CaCO3（S）加热，实验证明加热过程中，在一定温度范围内CaCO3不会分解；(2)若保持CO2压力恒定，实验证明只有一个温度能使CaCO3和CaO混合物不发生变化。根据相律解释上述事实。答：（1）该体系C=2，因此在定压下f=C-P+1=2-P+1=3-P而温度可以在一定范围内变动，因此f=1,所以，P=2,说明体系只有CaCO3（S）和CO2(g)两相，没有CaO(s），由此说明定压的CO2气体中将CaCO3（S）加热，在一定温度范围内CaCO3不会分解；（2）该体系S=3，R=1，C=3-1-0=2，P=3，所以在压力恒定时，f=C-P+1=2-3+1=0,结果说明在题给条件下，温度只有唯一值。3-3．液态As的蒸气压与温度的关系为58.112460)(lnTPaP，固态As的蒸气压与温度关系为69.156947)(lnTPaP，求As的三相点温度与压力。解：在三相点：Pl=Ps即69.15694758.112460TTT=1091.7K327.958.112460lnTPP=11232.9Pa23-4373.2K时水的蒸发热为40.67kJ·mol-1，求当外压降到0.66P时水的沸点。解：)12.3731(314.84067066.0ln)()(ln212TPPTPTPT2=361.7K3-5家用高压锅内蒸气压最高为2.32×105Pa，求当压力达此值时锅内温度为多少？解：)12.3731(314.8406701001.11032.2ln255TT2=398.5K3-6硝基苯（C6H5NO2）与水是互不相溶体系，在压力为1.01×105Pa时，沸点为99℃，此时水蒸气压力为9.74×l04Pa，试求100g馏出物中含硝基苯多少克？解：设气相中含硝基苯的物质的量分数为yB，馏出物中含硝基苯x克，则0356.01001.11074.91001.1545总PPyBB1230.03561001001818123BBBABBnxMxyxxxxnnM解得x=20.14g3-730℃时，以60g水、40g酚混合，此时体系分两层，酚层含酚70%，水层含水92%，求酚层、水层各多少克？解：设酚层的质量为m1，设水层的质量为m2，则有100604021mm6092.0)7.01(21mm解方程组得：m1=51.61g;m2=48.39g33-8Thevaporpressureofwateris101.3kPaat100℃andheatofvaporizationis40.68kJ·mol-1.Calculate(1)thevaporpressureofwaterat95℃;(2)theboilingpointofwaterwith106.3kpa.解：由题意可知P1=101.3KPa，T1=373K，T2=95+273=368K，△vapHm=40.68KJ·mol-1(1)12ppln=)T1T1(H21mvapR即32103.101pln=)36813731(314.81068.403P2=84.76(KPa)(2)同理33103.101103.106ln=)T13731(314.81068.403T=374.37(K)