第五章 习题

习题——第五章习题11.Ag2O(s)分解的反应方程式为Ag2O(s)===2Ag(s)+1/2O2(g)。当用Ag2O(s)进行分解达平衡时，系统的组分数、自由度数和可能平衡共存的最大相数各为多少?习题1独立组分数'CSRR物种数S=3，独立化学平衡关系数R=1，没有浓度限制关系，R'=1，所以组分数3102CAg2O(s)一开始分解，就有三个相存在，根据相律22321fC自由度为零时，相数最多，即22024Cf习题22.指出下列各系统的组分数、相数和自由度数各为多少。(1)NH4Cl(s)在抽空容器中，部分分解为NH3(g)，HCl(g)达平衡;43NHClNHHClsgg'3111CSRR2一个固相，一个气相21221fC习题2(2)NH4Cl(s)在含有一定量NH3(g)的容器中，部分分解为NH3(g),HCl(g)达平衡;'3102CSRR2一个固相，一个气相22222fC在上述系统中额外加人少量NH3(g)，则浓度限制条件就没有了，所以习题2(3)NH4HS(s)与任意量的NH3(g)和H2S(g)混合，达分解平衡;432NHHSNHHSsgg'3102CSRR2一个固相，一个气相22222fC习题2222221C+OCO21CO+OCO2C+OCOsgsgsg①②③'4202CSRR2*12211fC(4)在900K时，C(s)与CO(g)、CO2(g)、O2(g)达平衡。但①+②==③，系统中.只有两个独立的化学平衡关系式。独立组分数温度指定在900K，则习题66.通常在大气压力为101.3kPa时，水的沸点为373K，而在海拔很高的高原上，当大气压力降为66.9kPa时，这时水的沸点为多少?已知水的标准摩尔汽化热为40.67kJ·mol-1，并设其与温度无关。习题6Clausius一Clapeyron方程211211lnvapmHppRTT代入相关数据32266.940.671011ln101.38.314373361.6KTT解得外压为66.9kPa时，水的沸点为361.6K。习题77.某种溜冰鞋下面的冰刀与冰接触面的长为7.62cm，宽为2.45×10-3。若某运动员体重为60kg，试求:(1)运动员施加于冰面的总压力；(2)在该压力下冰的熔点。已知冰的摩尔熔化热为6.01kJ·mol-1，冰的正常熔点为273K，冰和水的密度分别为920kg·m-3和1000kg·m-3。习题7冰刀的面积-2-56227.62102.45103.7310mS施于冰面的总压力86609.8Pa1.5810Pa3.7310FpS(2)(1)-363-1,,11=1810-1.56710mmol1000920mmmVVV水冰Clapeyron方程2211pTfusmfusmpTmmHHdpdpdTdTTVTV383266.01101.5810101.32510ln1.56710273T2262.2KT习题1313.根据碳的相图(见图5-2)，回答如下问题。(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，使石墨转变成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?(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。习题13(1)OA是金刚石与石墨的晶形转变温度随压力变化的曲线，在线上金刚石与石墨两相平衡共存。OB是石墨的熔点随压力变化的曲线，在线上石墨与液态碳两相平衡共存。OC是金刚石的熔点随压力变化的曲线，在线上金刚石与液态碳两相平衡共存。(2)O点是金刚石、石墨及液态碳的三相平衡点。自由度f=1-3+2=0。(3)在常温、常压下，石墨更稳定。习题13,,42000K0;0Clapeyron00mmmmmmHHdpdpdTVVVdTV在时石墨转变成金刚石是放热反应，即由碳的相图可知，金刚石与石墨的相变温度随压力变化曲线的斜率为正，即；由方程可知，即，也即是石墨的摩尔体积大于金刚石的摩尔体积。(5)由碳的相图知2000K时，将石墨变为金刚石需要5×109Pa以上的压力。习题17习题17(1)由题设数据计算气相的组成yB=pB/p总如下表所示:xB00.050.200.400.600.800.901.00pB/Pa01440181318932013265325842901p总/Pa31684533471947864653416036682901yB00.31760.38420.39550.43260.63770.70451习题17作p总-xB图得液相线(见上图)，在液相线上是气液两相共存，f*=2-2=1=1。液相线上方为单一的液相，自由度f*=2-1+1=2。作p总一yB图得气相线(见上图)，在气相线上是气液两相共存，f*=2-2=1=1。气相线下方为单一的气相，自由度f*=2-1+1=2。液相线与气相线之间区域为气液两相共存，自由度f*=2-2+1=0。在恒沸点C处的自由度f*=0。习题17(2)xB=0.56的丙醇水溶液系统点位于恒沸点的右方，并且纯丙醇的蒸气压低于恒沸物的蒸气压。所以，将xB=0.56的丙醇水溶液进行精馏时，精馏塔的顶部得到恒沸物，底部得到纯丙醇。**18130.62529010.6253.1250.2BBBBBBBBBppapapax(3)习题18习题18(1)气一液平衡的温度一组成图如下图所示。(2)由题设数据知，xB=0.538为恒沸物组成。组成xB0.538的乙醇和乙酸乙醋的二元液相系统精馏后，在精馏塔的顶部得到恒沸物，底部得到纯乙醇。组成xB0.538的乙醇和乙酸乙醋的二元液相系统精馏后，在精馏塔的顶部得到恒沸物，底部得到纯乙酸乙醋。xB=0.538的乙醉和乙酸乙醋的二元液相系统不能通过精馏分离出纯组分。习题2121.在大气压力下，NaCl(s)与水组成的二组分系统在252K时有一个低共熔点，此时H2O(s),NaCl·2H2O(s)和质量分数为0.的NaCl水溶液三相共存。在264K时，不稳定化合物NaCl·2H2O(s)分解为NaCl(s)和质量分数为0.27的NaCl水溶液。已知NaCl(s)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)试画出NaCl(s)与水组成的二组分系统相图，并分析各部分相态;(2)若有1.0kg质量分数为0.28的NaCl溶液，由433K冷却到263K，试计算能分离出纯的NaCl(s)的质量。习题21(1)不稳定化合物NaCl·2H2O的组成为58.50.61958.5218.02wNaCl在w(NaCl)=0.619(C点)处作垂线，至温度为264K(E点)，过E点作NaCl(s)、NaCl·2H2O(s)和w(NaCl)=0.27的NaCl水溶液的三相平衡线GE，G点。w(NaCl)=0.27。D点(252K，w(NaCl)=0.223)是H2O(s)，NaCl·2H2O(s)和w(NaCl)=0.223的NaCl水溶液的三相点，过D点作三相平衡线。将D点与水的冰点(273K)连接得水的凝固点降低曲线。D点、G点连接并延长得NaCl的溶解度曲线。绘制的相图如图所示，各部分相态已在图中指明。习题21(2)如左图所示，质量分数为0.28的NaCl溶液，由433K冷却到A点(约270K)时，开始析出NaCl(s)，到B点(264K)时NaCl·2H2O也开始析出，所以要想得到纯的NaCl(s)，则温度必须高于264K，但在非常接近B点的三相线上，析出NaCl(s)的量最多。设其质量为x，三相平衡时，液相组成的质量分数为0.27，根据杠杆规则1.000.280.280.2710.01371xxxkg习题2323.SiO2-Al2O3二组分系统在耐火材料工业上有重要意义，所示的相图是SiO2-Al2O3二组分系统在高温区的相图(见图5-9)。莫莱石的组成为2Al2O3·3SiO2，在高温下SiO2有白硅石和磷石英两种变体，AB线是两种变体的转晶线，在AB线之上是白硅石，在AB线之下是磷石英。(1)指出各相区分别由哪些相组成;(2)图中三条水平线分别代表哪些相平衡共存?(3)分别画出从x,y,z点将熔化物冷却的步冷曲线。习题23(2)EF线：熔液、莫莱石(S)、刚玉(S)三相平衡共存。CD线:熔液、白硅石(S）、莫莱石(S)三相平衡共存。AB线:白硅石(S)、磷石英(S)、莫莱石(S)三相平衡共存。习题23习题23