南京大学《物理化学》考试 第五章 相平衡
南京大学《物理化学》练习 第五章 相平衡
第五章相平衡返回上一页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。
试计算该温度时故态碘的蒸汽压．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。
物理化学第5-6章课后答案傅献彩_第五版(南京大学化学化工学院)
第五章相平衡I- ⅛,□(s)分解的反应方程为⅛O(s)-Ξ⅛(s) + γ<λ<gλ当用⅛O(s)进行分無达平衡时•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？解:S=31C=S-R=2Φ-3t f~ C÷2-Φ=l/=0时4最大为4-2.搭出如下各系统的组分数、相数和自曲度数各为多少？(1)NH4CKs)在抽空容器中,部分分解为NH^⅛),HCKg)达平衡：(2)NKCiCS)在含有一定量NHNE的容器中,部分分解为NH√g)τHCKgJ达平衡；(3)NH i HS(S)与任竜量的NH3(g}和H J SCg)^合,达分解平衡；(4)在900K 时Cx叮与CO(g),CO⅛Cg) ∕λ (G达平翫解：NHKnNHa Cg) + HCKg)门)呂=3* C=S-R-R, {R=l f R f = ∖) [NH s]=[HCl]-C=I TΦ=2∙t /=C-Φ+2 = lC2)S=3t C=S-R-R'=2 Φ=2,f=C~Φ~∖~2=2C3)S=3, C=S-R-R, =3-1-0=2. Φ=2f=OM2=2(同2)C<s)+yQCg)-COCg)①<4)9t>0K 时’CXXg)+⅛ (g)-α⅛ (g)②$=4, C^R-R f(◎中KxxI 的慑不定龙=0、C=S-R-R f = 4-2-0=2Φ=2 Γ ^C+i-φ^l.玉在制水煤气的过稈中,有五种物质,CCs)τCX)(g),CC⅛Cg}Λ⅛⅛)和H2OCgJ建立如下三牛平衡，试求该系统的独立组分数.CCs> + H- 0(g)^=⅛(g)÷CO(g)(1>C0⅛(g) + H? ⅛)-H3 0(fi) +CO(g) ¢2)Ce⅛(g)+CCs>-2Co(g> <3)解:建立3个平衡，(3)式可⅛¢1)+(2)得到RT S= 5C^S-R-R f=^二已知T‰CαS和H2O(I)可以生成如下三种水合物：Na a CQ ∙ H S O(S) ,N¾C0⅛・7H2OCs)和Na2CC⅛ * IOH2 O(s)试求门)在大气压下•与Na S CQ J水溶液和冰平衡共存的忒合盐的最大值；<2)在298K时,与水蒸气平衡共存的水合盐的最大值.解：(1〉S=5.R=3IJ R Z^O C=S-R~R f^=2每生咸一种含水盐+ R增加1.S增加1：匚、值不变.在∕⅛∙τ√* =C+1-Φ Γ =0时血绘大为3.已知有NamEQ水陪揪和H2O(≡)两相•则还能生成一种含水盐.(2)同样地τ∕* =C+I^Φei⅛大为3故还可最多有两种含水盐主成-5∙在不同温度下•测得Ag2O(S)分解时氧气的分压如下:T/K 401 417 443 463 486P(Co2)∕kPa10 20 51 101 203试问(1)分别于413K和423K时,在空气中加热银粉,是否有Ag2O(S)生成？(2)如何才能使Ag2O(S)加热到443K时而不分解？△ 1解:⑴ Ag2O(s)^=i2Ag(s)÷-∣-θ2(g)空气中O2的分压为0. 21 ×po=0. 21X101. 325kPa=21. 3Pa当空气中Q的分压大于或等于Ag2O的分解压力时,能生成Ag2O,否则不能,作PJ -T图，可以看出413K时P OZ的压力V空气中O Z的分压，能生成Ag"),而在423K时如=25kPa>O. 21Pa不能生成Ag2O.(图略)(2)从所给数据可知,在443K时,如解的平衡压力为5IkPa故当O2的分压大于51kPa时Ag2O不分钟.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？已知水的标准摩尔气化焙为40. 67kJ・moΓ1,并设其与温度无关.解:根据ClaUniUS-CIaPeyrOn 方程式—H lf与温度无关时•%=鬻G卡66.9 _40. 67 × IO3z 1 1、Iln10L3(丽飞)T2=361. 56K.7.某种溜冰鞋下面冰刀与冰的接触面为:长7. 62cm,宽2. 45X 10~3cm.若某运动员的体重为60kg,试求<1)⅛动员施加于冰面的总压力.(2)在该压力下冰的熔点.已知冰的摩尔熔化熔为6∙ OIkJ ∙ moΓ1•冰的正常熔点为273K,冰和水的密度分别为920和IOOOkg •解:PA = P e÷P⅛P运=Gs = τng∕S= 2X7. ^×2.4^<10^3= 1.58×109PaP运》护 * P总=P远=1∙ 58 × IO R Pa 根据克拉贝龙方程•CIft . _ △汕Hm臥L T ∙ Δfu9V m皿Vm=I8X10-3（誌δ-禽）= -1.556×10^6m3∙ kg~1L58X10«Pa-l. OlXlO5Pa≡占诰労君r⅞, InT加-0∙ 04114≡lnτ^73κE =262. 2K.8.已知在1013kPa时.正已烷的正常沸点为342K,假事实上它符合TrOUton规则，即Δv.p‰ZT b¾ 88J ・KT・moΓ,,试求298K时正已烷的蒸气压.解:根据TrOUtOn规则Δvv H n∕Tb≈88J ・ K-】・moΓ1ΔvH>H m=88×342=116. 964kJ ・moΓ1根据克拉贝龙方程Δrtt>Hm与温度无关时•叱刖譬(*~⅜I 4 _ ］血964kJ ∙ rpoL( __________ 1 X I-I rl lnI 2VP QInA -8. 314J ∙ K^l∙ moΓ1( 342K 298K)+ lnl°1* 3kPp2=0∙ 41kPa.9.从实验测得乙烯的蒸气压与温度的关系为In 瓷=-号竖+1. 75In-^-1. 928×10~2-^ + 12. 26试求乙烯在正常沸点169. 5K时的摩尔蒸发熔变.解:根据克拉贝龙方程•当V e»Vi从乙烤蒸气压与温度关系式得•dln%p= 1921 K/ Γ5 +1. 75/ 丁一1. 928 X10一2在乙烤的正常沸点T=I69. 5K时d∣n%τ=0∙C胡=伶学πXPH In=8. 314×0. O58X169.5X=81.73J ・moΓ,.10・已知液态碑AS(I)的蒸气压与温度的关系为In 育=-等^+20. 30固态碑AS(S)的蒸气压与温度的关系为In 盘=-翌泮+ 29. 76试料的三相鮒温度和氐丸.解：在三相点上，固态与液态碑的F相等.(ln%a=-3^K+20. 30jln^p a=~15^9κ+29.76解得:T=IO92. 4K, p=3664. 38kPa.11.在298K时,纯水的饱和蒸气压为3167. 4Pa,若在外压为101. 3kPa的空气中，求水的饱和蒸气压为多少？空气在水中溶解的影响可忽略不计.解:外压与蒸气压的关系,空气不溶解于水，可看成是不活泼气体,lnP%∙=呂*(以_九)p；是无惰性气依时的蒸气压,久是当外压为P t时•有惰性气体存在时的蒸气压依题意得等温∖"P fξ∕p;=漲# (P ・_P ；)⅛67.4 = 8⅛⅜98(IOI ∙3×1°3~3167M)V W (I) = Ig£ *I mPrI ⅞1 m °1 ≈ 18cm 3 = 1. 8 × 10~5 m 3%=3169. 66Pa可以看出影响很小,因为V(g)»V(l).12. 在36OK 时,水(A)与异丁醇(B)部分互溶,异丁醇在水相中的摩尔分数为刘=0. 021.已知水相中 的异丁醇符合Henry 定律,Henry 系数HB=I ・58X 疔Pa.试计算在与之平衡的气相中，水与异丁醇的分 压•已知水的摩尔蒸发熔为40. 66kJ ・mol~1 ,且不随温度而变化.设气体为理想气体.解:水相中的异丁醇符合Henry 定律有 PB=It 小・ X B = I. 58× 106Pa×0. 021=≡33180Pa 水的分压 AA=Z —如= (IOl300—33180>Pa=68120Pa. 13. 根据所示碳的相图(图5-4),回答如下问题： ⑴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？(5) 试从相图上估计,在2000K 时,将石墨转变为金刚石至少 夏加多大压力？解:(1)OA'代表,金刚石与石墨的两相平衡线,OB 表示液态 C 与石蜃的两相平衡线,OC 代表金刚石与液相C 的两相平衡线.(2) 0点代表液态C,金刚石和石墨的三相点是QA,OB,OC 的交点・此点2=3,/=0,三相点的温度 压力皆由系统确定.(3) 碳任常温,常压下稳定状态是石墨. (4) 根据克拉贝龙方程. d%τ= 邈;・石墨(s)" 金刚石(S)d%τ即为OA 线的斜率为正. 龛卷 >0 ∆H ra <0,7>0Λ∆⅛1<0即由石墨变成金刚石体积滅小,石墨的摩尔体积较大. (5) 估汁53XlO 8Pa 时可以将石最转变为金刚石.14. 在外压为101.3kPa 的空气中，将水蒸气通入固体碘I 2 (s)与水的混合物中，进行蒸汽蒸倔.在 371. 6K 时收集谐出蒸汽冷凝,分析他岀物的组成得知,生IOog 水中含碘81. 9g.试计算在371. 6K 时碘的 蒸气压.而R 2 ∕Z P H 2O =叫 /∏H 2O P I 2 + P H 2O = P解出汐S =5556. 87PaP H 2O =5556. 9Pa图5-4 解:1,-Z ∏H 2OTAQ 3K15. 水(A)与氯苯(B)互溶度极小,故对氯苯进行蒸汽蒸谓.在101. 3kPa 的空气中，系统的共沸点为 365K,这时氯苯的蒸气分压为29kPa.试求(1) 气相中氯苯的含凰加(2) 欲蒸出IoOO kg 纯氯苯,需消耗多少水蒸气？已知氯苯的摩尔质量为112. 5g ・moΓ1. 解：⑴在“°空气中•氯苯的蒸气压为29kPa,则水的蒸气压为,P H 2OOQ刃=伽/P 总=PC 6H S C ∣∕P e=JQ2~2=O- 286Hn Wy/MB = 29 卩：町/M 厂(IoI ・3-29)IOoOKg/112・ 5g ∙ mo 「= 39kPaVV A Z18g ∙ moΓl ^7Γ3id⅛ 叭=WH 2o =398. 9kg 希消耗水,398. 9kg.16. 在273K 和292K 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.液体苯的摩尔蒸发熔为34.14 kJ ・moΓ1.试求(D303K 时液体苯的蒸气压； (2) 固体苯的摩尔升华焙； (3) 固体苯的摩尔熔化焙. 解:(1)克拉贝龙方程式： InA/»=爷(*-*)I、ZIA AOl n _ 34・ 17kJ ∙ / 1 1 、“化 / °∙ 02kl a一 & 314J ・ KT ・ moiτ( 293K _ 303K )∕>2≡15. 92kPa.⑵同理 Jn√2∕√ι=^=(γr~γr) I n 30 = A⅛L X ( —1 -------- 1— \ n3.27 & 314 k 273K 393K 7 ∆H m =44.05kJ ∙ moL∙ (3) Δ⅛ H nl =ΔΛ H rn -» H m= 44∙ 05-34. 17≡9. 88kJ ∙ moΓ1.17. 在298K 时,水(A)与丙醇(B)的二组分液相系统的蒸气压与组成的关系如下页表所示，总蒸气压 在X B =O. 4时出现极大值：(1) 请画岀p-χ~y 图•并指岀各点、线和面的含义和自由度；(2〉将x tt =0. 56的丙醇水溶液进行精協•精懈塔的顶部和底部分别得到什么产品？ (3)若以298K 时的纯丙醇为标准态,求X B =O. 2的水溶液中,丙醇的相对活度和活度因子•(2)nc 6H 5αX ∏H 2O =吋5。
南大物理化学课件-ch5相律和多相平衡
相图是利用图形方式表示物质相态之间关系的图表，通常包括温度、压力、相态 等参数。通过相图，可以了解物质在不同温度、压力条件下的相态变化，包括气 态、液态、固态等。
相图的绘制方法
总结词
相图的绘制需要实验数据，通过实验测定物质的物性数据，然后利用数学方法进行计算 和绘制。
详细描述
相图的绘制需要大量的实验数据，这些数据包括物质的物性参数，如密度、蒸气压、溶 解度等。通过实验测定这些数据，再利用数学方法进行计算和绘制，最终可以得到物质
理论计算
利用热力学和统计力学的基本原理， 通过计算模拟相变过程，预测物质的 性质变化。
05
相变与热力学
热力学在相变中的应用
热力学第一定律
描述了能量守恒和转换的关系， 在相变过程中，系统吸收或释放
的热量与系统熵的变化有关。
热力学第二定律
揭示了自发过程的不可逆性，即 自发过程总是向着熵增加的方向 进行。在相变过程中，自发相变
相变过程的热力学计算
01
相变过程中，需要计算系统的焓 变、熵变和自由能变化等热力学 参数。这些参数有助于了解相变 过程的能量变化和自发方向。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ02
通过热力学计算，可以确定相变 的温度、压力等条件，以及不同 相之间的平衡关系。这对于研究 和应用多相平衡具有重要意义。
THANKS
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确定相数和组分数
根据相律可以确定多相平衡系统中可能的相数和独立组分 数。如果独立组分数小于相数，则系统无法达到平衡。
指导实验设计和分析
在化学实验中，相律可以指导实验设计和结果分析。例如， 通过控制温度、压力等实验条件，可以改变系统的自由度 数，从而改变系统的平衡状态。
相律的推导
物理化学教学课件第五章相平衡
第三节 二组分系统的气－液平衡相图
（三）二组分完全互溶双液系相图的应用—— 精馏亦称分馏，是将二组分系统中完全互溶的组分A和B进行分离的一种工 艺，在工业上的应用非常广泛。其基本原理如图5-9所示。
第三节 二组分系统的气－液平衡相图
二、二组分液态部分互溶系统气－液平衡相图
当两种液体的化学性质差别 较大时，其相互溶解的情况与系 统的温度、压力和组成密切相关 ，在一定的温度、压力和组成范 围内两种液体可以完全互溶，也 可以部分互溶或者完全不互溶。
第三节 二组分系统的气－液平衡相图
A和B的气相组成分别用yA和yB表示，则有yA+yB=1。由式（5-12)可得
第三节 二组分系统的气－液平衡相图
2.杠杆规则 对组B进行物料衡算，则有
式（5-17)、式（5-18)均称为杠杆规则关系式。利用杠杆规则的 杠杆规则不仅对气液相平衡适用，在其他系统中的任意两相共存 区都成立，如液-液、液-固、固-固的两相平衡。
第三节 二组分系统的气－液平衡相图
三、二组分液态完全不互溶的气－液平衡相图
若两种液体的化学性质差别 很大，彼此间相互溶解的程度非 常小时，可以近似认为两液体完 全不互溶，如水汞、水二硫化碳
组成相图如图5-15所示。图中T*A 、TB*分别表示两个纯液态组分水 、汞的沸点。
第四节 二组分系统的固－液平衡相图
第四节 二组分系统的固－液平衡相
2.
第四节 二组分系统的固－液平衡相
2.
二组分固态部分互溶系 统相图还有具有一转熔温度( 转变温度)这种类型，如CdHg、Pt-W、AgCl-LiCl 系统，这类系统相图如图525所示。此相图形状与气相 组成位于两液相组成同一侧 的部分互溶二组分混合物的 气–液平衡相图相似。
物理化学-相平衡讲义1
则平衡时mol(PCl3)/mol(Cl2)=1:1,这时就存在一浓度限制条件.
例4：
问CaCO3分解成CaO和CO2 之组分数？
CaCO3(s) CaO(s) CO2(g)
S = 3, R = 1, R’= 0 K=3–1–0=2
CaCO3的分解， 虽mol(CaO)/mol(CO2)=1:1, 但是由于一 个是固相一个是气相，浓度限制条件不成立，K= 2 1.
在水溶液中不稳定又不易结晶时，快速冷冻其水溶液以结冰，同时将 系统压力降至冰的饱和蒸气压之下，进行升华操作除去溶剂水后封口， 从而得到可长时间储存的粉针剂。重要参数：三相点压力
CO2的相图:与水的相图有何不同？
超临界流体区：
对有机物溶解能力强、 选择性好，接近室温。
“干冰”
194.65K
大气压力
应用：超临界萃取
问：反应平衡时，K = ？ 问：若反应前只有HI (g) ，K = ？
K = S – R – R’ 独立的化学平衡&浓度限制条件
K = S – R – R'
R —— 独立的化学平衡数
R’—— 独立的浓度限制条件
例1：氯化钠盐水 (不考虑电离平衡)
S=2
K = 2－0－0 = 2
例2：PCl5, PCl3, Cl2三种物质组成系统, 存在化学平衡:
解：系统的Ｋ=２,增加含水盐不增加Ｋ,因为Ｓ增加１,Ｒ也
同时增加１.
(1)指定压力下: f* = K - + 1 = 2 - + 1 = 3 - 含水盐最多时，f=0, =3，其中一相是水溶液，一相是
冰，因此最多只有一种含水盐.
(2)指定温度下: f*=3- f=0, =3，一个相是水蒸气，最多可有两种含水盐.
南京大学物理化学第五版05章_相平衡
是外界影响因素。条件自由度f*= C– Φ + 1或者
f**= C– Φ
4）f=0例如，水的三相点时
§5.4 单组分系统的相平衡
单组分系统的两相平衡——Clapeyron方程 外压与蒸气压的关系—— 不活泼气体对液体蒸气压的影响 水的相图 *硫的相图
超临界状态
单组分系统的相数与自由度
C=1
当 = 1 单相
代入上式积分，得 有一个半经验公式，称为Antoine公式
A lg p B (t C )
A，B，C为常数，t为摄氏度。适用的温度范围较宽。
Trouton（楚顿）规则
vap H m Tb
88 J K 1 mol1
可以用来粗略地计算摩尔蒸发焓
适用于分子不缔合的液体。对极性大的液
物理化学电子教案—第五章
相平衡
453
单相
TB
B
等压
等温
p
pB
T/K
373
A'
An
A"
T1
pA
两相
C 313 D 0.2 0.4 0.6 0 H2 O 质量分数
1.0 A 0.8 C6 H5 NH2
E
xB
B
第五章 相平衡
§5.1 §5.2 §5.3 §5.4 §5.5 §5.6 *§5.7 *§5.8 引言 多相系统平衡的一般条件 相律 单组分系统的相平衡 二组分系统的相图及其应用 三组分系统的相图及其应用 二级相变 铁-碳系统的相图
每一相中有C个组分， 则只要指定(C–1)个组分的浓
度，该相浓度就确定了。共有Φ个相，除了T,p外还
必须指定Φ(C–1)个浓度才能确定系统的状态。
物理化学课件05相平衡
环境监测
利用相平衡理论可以对环境中的 污染物进行监测和评估，例如研 究水体中溶解氧、重金属离子的 平衡状态，为环境质量评价提供
依据。
06
相平衡的未来发展与挑战
新技术与新方法的探索
计算化学方法
随着计算能力的提升，量子化学、分 子动力学模拟等计算化学方法在相平 衡研究中的应用将更加广泛，能够更 精确地预测和解释实验现象。
材料表征
相平衡理论在材料表征中也发挥了重要作用，通过对材料的相组成、相变行为等进行研究 ，有助于深入了解材料的结构和性质。
在环境科学中的应用
污染物治理
相平衡理论在污染物治理方面具 有应用价值，例如利用吸附和萃 取等技术，将污染物从一相转移 到另一相，实现污染物的分离和
去除。
生态修复
通过研究生态系统中各相之间的 平衡关系，可以对受损生态系统 进行修复和重建，维护生态平衡。
物理化学课件05相平衡
目
CONTENCT
录
• 相平衡的基本概念 • 相平衡的热力学基础 • 相平衡的判据与计算方法 • 相平衡的实验研究方法 • 相平衡的应用实例 • 相平衡的未来发展与挑战
01
相平衡的基本概念
定义与特性
定义
相平衡是指在一定条件下，物质系统中各个相之间相对稳定、共 存的状态。
特性
实验技术的创新
新型实验仪器和技术的开发，如高能X 射线衍射、中子散射等，将为相平衡 研究提供更精确和深入的数据。
复杂体系相平衡的研究
多组分体系
研究多组分体系的相平衡，涉及 多种化学物质之间的相互作用， 需要更复杂的理论模型和实验技 术。
液态复杂体系
液态复杂体系如高分子溶液、生 物分子溶液等的相平衡研究，对 于理解其结构和功能具有重要意 义。
(完整版)南京大学物理化学选择题答案完整版
第一章热力学第一定律及其应用物化试卷（一）1．物质的量为n的纯理想气体，该气体在如下的哪一组物理量确定之后，其它状态函数方有定值。
( )(A) p (B) V (C) T,U (D) T, p2. 下述说法哪一个正确? ( )(A) 热是体系中微观粒子平均平动能的量度 (B) 温度是体系所储存热量的量度(C) 温度是体系中微观粒子平均能量的量度 (D) 温度是体系中微观粒子平均平动能的量度3. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将： ( )(A)不变 (B)升高 (C)降低 (D)无法判定4. 1 mol 373 K，标准压力下的水经下列两个不同过程变成373 K，标准压力下的水气， (1) 等温等压可逆蒸发， (2) 真空蒸发这两个过程中功和热的关系为： ( )(A) |W1|> |W2| Q1> Q2 (B)|W1|< |W2| Q1< Q2(C) |W1|= |W2| Q1= Q2 (D)|W1|> |W2| Q1< Q25. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时热力学能将：( )(A)降低 (B)增加 (C)不变 (D)增加、减少不能确定6. 在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间： ( )(A) 一定产生热交换 (B) 一定不产生热交换(C) 不一定产生热交换 (D) 温度恒定与热交换无关7. 一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,燃烧等量的燃料,则可逆热机拖动的列车运行的速度：( )(A) 较快 (B) 较慢 (C) 一样 (D) 不一定8. 始态完全相同(p1,V1,T1)的一个理想气体体系，和另一个范德华气体体系，分别进行绝热恒外压(p0)膨胀。
当膨胀相同体积之后,下述哪一种说法正确?( )(A) 范德华气体的热力学能减少量比理想气体多 (B) 范德华气体的终态温度比理想气体低(C) 范德华气体所做的功比理想气体少 (D) 范德华气体的焓变与理想气体的焓变相等9．ΔH =Qp , 此式适用于下列哪个过程：( )(A) 理想气体从106 Pa反抗恒外压105 Pa膨胀到105 Pa (B) 0℃ , 105 Pa 下冰融化成水(C) 电解 CuSO4水溶液 (D) 气体从(298 K, 105 Pa)可逆变化到(373 K, 104 Pa)10．在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为： ( )(A) 100 % (B) 75 % (C) 25 % (D) 20 %11．对于封闭体系，在指定始终态间的绝热可逆途径可以有:( )(A) 一条 (B) 二条 (C) 三条 (D) 三条以上12．某理想气体的γ =C p/Cv =1.40,则该气体为几原子分子气体? ( )(A) 单原子分子气体 (B) 双原子分子气体(C) 三原子分子气体 (D) 四原子分子气体13．实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将： ( )(A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不确定14．当以5 mol H2气与4 mol Cl2气混合，最后生成2 mol HCl气。
物理化学《相平衡》习题及答案
物理化学《相平衡》习题及答案选择题1．二元恒沸混合物的组成(A）固定(B) 随温度而变(C) 随压力而变(D) 无法判断答案：C2．一单相体系, 如果有3种物质混合组成, 它们不发生化学反应, 则描述该系统状态的独立变量数应为(A) 3个 (B) 4个 (C) 5个 (D) 6个答案：B。
F＝C－P＋2＝3－1＋2＝43．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 答案：D。
F＝2－P＋2＝4－P，F不能为负值，最小为零。
当F＝0时P＝4。
4．正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中(A) ΔS=0 (B) ΔG=0 (C) ΔH=0 (D) ΔU=0 答案：B。
此为可逆过程故ΔG＝0。
5．以下各系统中属单相的是(A) 极细的斜方硫和单斜硫混合物 (B) 漂白粉 (C) 大小不一的一堆单斜硫碎粒(D) 墨汁答案：C。
6．NaCl(s), NaCl水溶液及水蒸汽平衡共存时, 系统的自由度(A) F=0 (B) F=1 (C) F=2 (D) F=3 答案：B。
F=C-P+2，C＝2，P＝3，故F=2-3+2=1。
7．如果只考虑温度和压力的影响, 纯物质最多可共存的相有(A) P=1 (B) P=2 (C) P=3 (D) P=4答案：C。
F=C－P＋2＝1－P＋2＝3－P，当F最小为零时P=3。
8．对于相律, 下面的陈述中正确的是(A) 相律不适用于有化学反应的多相系统 (B) 影响相平衡的只有强度因素(C) 自由度为零意味着系统的状态不变 (D) 平衡的各相中, 系统包含的每种物质都不缺少时相律才正确答案：B9．关于三相点, 下面的说法中正确的是(A) 纯物质和多组分系统均有三相点 (B) 三相点就是三条两相平衡线的交点(C) 三相点的温度可随压力改变 (D) 三相点是纯物质的三个相平衡共存时的温度和压力所决定的相点答案：D10．用相律和Clapeyron•方程分析常压下水的相图所得出的下述结论中不正确的是(A) 在每条曲线上, 自由度F=1 (B) 在每个单相区, 自由度F=2(C)在水的凝固点曲线上, ΔHm(相变)和ΔVm的正负号相反(D)在水的沸点曲线上任一点,压力随温度的变化率都小于零。
物理化学第五版南京大学傅献彩相平衡ppt课件
p / Pa
C
水f
E
超 临
A
界 水
F
冰
P
610.62 D O
q
B
水蒸气
273.16
TC T / K
过冷水处于不稳定状态，一旦有凝聚中心出现， 就立即全部变成冰。
两相平衡线上的任 何一点都可能有三种情 况。如OA线上的P点：
d ln p sub Hm
dT
RT 2
sub Hm 0 斜率为正。
OC线 dp H fus m
dT T V fus
E超
p / Pa
C
水f
A
临 界
F
水
fus H 0, fusV 0
斜率为负。
冰
P
O
610.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2D
q
B
水蒸气
273.16
TC T / K
OD 是AO的延长线 是过冷水和水蒸气
的介稳平衡线。
Φ(S 1) 2
根据化学势相等导出联系浓度变量的方程式数为
S(Φ 1)
§5.3 相 律
根据自由度的定义
f (S 1) 2S( 1)
f S2
这是相律的一种表示形式
（1）若化学反应中有R个独立的化学平衡
（2）系统的强度性质还要满足R‘ 附加条件，例 如浓度限制条件
§5.3 相 律
则相律表示式为
水的相 图是根 据实验 绘制的
水的相图
水的相图
p / Pa
C
水
A
f
610.62
冰
D B
P O
q
水蒸气
物理化学上课件：05 相平衡
2. 相图（phase diagram）
表达多相系统的状态如何随温度、压力、组成等 强度性质变化而变化，并用图形来表示这种状态的变 化，这类图形称为相图。
相图的形状取决于变量的数目
双变量系统 三变量系统
平面图 立体图
根据需要还有三角形相图和直角相图等。
相律
1 相数 P ： 系统中不同相的数目称为相数 2 物种数 S ：系统中所有能单独存在的化学物质数目 3 组分数 C ：能够表示相平衡系统中各相组成所需要的
(1) 仅由 NH4Cl(s) 部分分解，建立如下反应平衡： NH4Cl (s) =NH3(g)+HCl(g)
解： (1) C = S - R - R´= 3 - 1 - 1=1
f =C-P +2= 1-2+2=1 (2) 由任意量的 NH4Cl (s) 、NH3(g)、HCl(g) 建立如下反应平衡
dp vap H vap H dT T (Vg Vl ) TV (g)
解 (1) 因 S=3 、R=0 、R'=0，所以C = S-(R+R') =3，
(2) 在给定条件下反应 N2(g)+3H2(g)==2NH3(g) 达到平衡。系统中 有几个独立的平衡化学反应式，就有几个物种数不独立，R 即为 几。S =3、R =1、R' =0, C = S- (R+R') = 2
2 (1) 仅由CaCO3(s)部分分解，建立如下反应平衡： CaCO3 (s) = CaO(s)+CO2(g)
(2) 由任意量的 CaCO3 (s) 、 CaO (s)、 CO2 (g)建立如下反应平衡： CaCO3 (s) = CaO(s)+CO2(g)
南大物理化学课件--ch5 相律和多相平衡
注意：
① 这种物质之间的浓度关系的限制条件： 只有在同一相中方能应用，不同相中不 存在此种限制条件。
例如：CaCO3 的分解体系，虽然有
nCaO = nCO2
但因 CaO (s) 和 CO2 (g) 不是同一相，
所以不能作为特殊的浓度制约关系。
② 需要指出的是，有时由于考虑问题的 角度不同，体系物种数 (S) 的确定可 能不同，但组分数不会改变。
在讨论水溶液体系的组分时，一般不用
考虑水的电离因素。
ii）酸的水溶液，如：HAc + H2O，若不 考虑酸的电离，则 C = 2；
a. 若考虑HAc电离：HAc H+ +Ac
S = 4 ( H2O, HAc, H+, Ac )， R = 1 (有一化学平衡)，
且 R´=1 ( [H+] = [Ac] )，
例如水溶液体系：
i）纯水液相体系：
若不考虑水的电离，组分数 C = 1，等 于物种数 S。
若考虑电离：H2O H+ + OH 则
S = 3 ，但有一化学平衡： R =1； [H+] = [OH] ，
液相中浓度关系式
R = 1
∴ 组分数：C = S R R = 3 1 1 = 1
(3). NaOH Na+ + OH
(4). H2O H+ + OH
(5). NaAc Na+ + Ac
事实上： (5) = (1) + (2) + (3) (4) 所以 (5) 式不是独立的化学平衡，R = 4
(1). NaAc + H2O NaOH + HAc (2). HAc H+ + Ac
物理化学：第8版第五章 相平衡
解答：S=4 , R=1 , R, =2 K=S-R-R, =1
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9
物种数可以随考虑问题的出发点不同
而不同,但组分数不变。
例：试分析250C时0.9%NaCl水溶液体系物种 数和组分只数考？虑相平衡时: S=2=K
（5）密闭容器中NH4Cl(s)分解并达到平衡
答案： （1） Φ=1，l； （2） Φ=1，s； （3） Φ=2， s ， s ； （4） Φ=2， s ，l； （ 5） Φ=2， s ，g
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6
（二）物种数number of species（ S ）:平衡 体系中所含的化学物质数。 （独立）组分数（number of components）K: 体系中所有各相组成所需的最少物种数。
2.2*107 Pa 1.0133*105
临界点
，
373647
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20
OD 是AO的延长线，是过冷水和水蒸气的亚 稳平衡线。过冷水处于不稳定状态，一旦有凝 聚中心出现，就立即全部变成冰。
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21
OB 是气-固两相平衡线，即冰的升华曲线，
理论上可延长至0 K附近。
变外压，冰点也随之改变。 0.6105 kPa
冰点温度比三相点温度低
0.01K 是由两种因素造成的
：外压增加；水中溶有空气，
稀溶液的凝固点降低。
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28
二.克劳修斯Clausius-克拉珀龙Clapeyron方程 一定的温度（T）、压力（P），达到两相平衡
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第五章相平衡物化试卷（一）1. NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时,有：(A) C= 2，Φ = 2，f= 2(B) C= 1，Φ = 2，f= 1(C) C= 2，Φ = 3，f= 2(D) C= 3，Φ = 2，f= 32．将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到 400 K，NH4HCO3 按下式分解并达到平衡：NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 体系的组分数 C 和自由度数 f 为：(A) C= 2， f= 1 (B) C= 2， f= 2(C) C= 1， f= 0 (D) C= 3， f= 23. 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=44. 某一水溶液中有 n种溶质，其摩尔分数分别是x1,x2,...,x n,若使用只允许水出入的半透膜将此溶液与纯水分开,当达到渗透平衡时水面上的外压为p w,溶液面上外压为p s，则该体系的自由度数为：(A) f=n (B) f=n+1 (C) f=n+2 (D) f=n+35. NaCl 水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时，该体系的自由度是：(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 46. 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)，则该体系的自由度数为：(A) f*= 1 (B) f*= 2 (C) f*= 0 (D) f*= 37. 二元合金处于低共熔温度时物系的自由度 f 为：(A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 38. 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9. 由CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)及CO2(s)构成的平衡体系,其自由度为：(A) f=2 (B) f=1 (C) f=0 (D) f=310. 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℃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11. 某一物质 X在三相点时的温度是20℃,压力是2个标准大气压。
下列哪一种说法是不正确的：(A) 在20℃以上 X 能以液体存在(B) 在20℃以下 X 能以固体存在(C) 在25℃,标准大气压下液体 X 是稳定的(D) 在25℃时,液体 X 和固体 X 具有相同的蒸气压12. N2的临界温度是124 K,如果想要液化N2，就必须：(A) 在恒温下增加压力(B) 在恒温下降低压力(C) 在恒压下升高温度(D) 在恒压下降低温度13. 对于与本身的蒸气处于平衡状态的液体,通过下列哪种作图法可获得一直线？(A) p 对T (B) lg(p/Pa) 对 T(C) lg(p/Pa) 对 1/T (D) 1/p 对lg(T/K)14. 当克劳修斯-克拉贝龙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 K16. 在 373.15 K 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 373.15 K，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) 3/417. 在标准大气压下，用水蒸气蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点将：(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18. 区域熔炼技术主要是应用于：(A) 制备低共熔混合物(B) 提纯(C) 制备不稳定化合物(D) 获得固熔体19. 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20. H2O-NaCl-Na2SO4的三元系中,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) 水合物D和纯Na2SO4及纯NaCl三相共存(C) 水合物D,NaCl和组成为F的溶液(D) 纯NaCl,纯Na2SO4和水溶液第五章相平衡物化试卷（二）1. 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、组分数 C 和自由度数 f 分别为：(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= 12. 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 F分别为：(A) C= 3，φ = 4 (B) C= 2，Φ = 4(C) C= 2，Φ = 3 (D) C= 3，Φ= 53. 硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在 101 325 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. 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= 45. 将AlCl3溶于水中全部水解，此体系的组分数 C 是：(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 46. 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*= 37. 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8. 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) 49. CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)及CO2(g)构成的一个平衡物系,其组分数为：(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 510. 某一固体在25℃和标准大气压下升华,这意味着：(A) 固体比液体密度大些(B) 三相点的压力大于标准大气压(C) 固体比液体密度小些(D) 三相点的压力小于标准大气压11. 碘的三相点处在115℃和12 kPa上,这意味着液态碘：(A) 比固态碘密度大(B) 在115℃以上不能存在(C) 在标准大气压下不能存在(D) 不能有低于12 kPa的蒸气压12. 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13. 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14. 水的三相点附近,其汽化热和熔化热分别为44.82 kJ/mol和5.994 kJ/mol。
则在三相点附近，冰的升华热约为：(A) 38.83 kJ/mol (B) 50.81 kJ/mol(C) -38.83 kJ/mol (D) -50.81 kJ/mol15. 固体六氟化铀的蒸气压p与T的关系为lg(p/Pa)=10.65-2560/(T/K),则其平均升华热为：(A) 2.128 kJ/mol (B) 49.02 kJ/mol(C) 9.242 kJ/mol (D) 10.33 kJ/mol16. 在 400 K 时，液体 A 的蒸气压为 40000 Pa，液体 B 的蒸气压为 60000 Pa，两者组成理想液体混合物，平衡时在液相中A 的摩尔分数为 0.6，在气相中B的摩尔分数为：(A) 0.31 (B) 0.40 (C) 0.50 ( D) 0.6017. 二元合金处于低共熔温度时,物系的自由度为：(A) f=0 (B) f=1 (C) f=3 (D) f=218. 已知苯―乙醇双液体系中,苯的沸点是353.3 K,乙醇的沸点是351.6 K,两者的共沸组成为:含乙醇47.5%(摩尔分数),沸点为341.2 K.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) y2>x2 (B) y2=x2 (C) y2<X2 (D) 不确定19. 如图所示,当物系点在通过A点的一条直线上变动时,则此物系的特点是：(A) B和C的百分含量之比不变(B) A的百分含量不变(C) B的百分含量不变(D) C的百分含量不变20. 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。