合肥工业大学-物理化学习题-第六章、相平衡合并
物理化学第二版作业答案6-8
物理化学作业题答案第六章 相平衡 思考题5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。
指出该系统的独立组分数、相数和自由度？答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。
所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。
习题解析3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。
(1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。
(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。
解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。
在没有发生反应时，组分数2C =。
现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。
当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度*12121f C P =+-=+-=。
这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。
（2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。
有一个化学平衡，1R =。
没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。
现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。
若保持2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。
也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。
5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓1vap m 45.05 kJ mol H -∆=⋅，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -∆=⋅。
物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第6章 相平衡
第六章相平衡一．基本要求1．掌握相平衡的一些基本概念，会熟练运用相律来判断系统的组分数、相数和自由度数。
2．能看懂单组分系统的相图，理解相图中的点、线和面的含义及自由度，知道相图中两相平衡线的斜率是如何用Clapeyron方程和Clausius-Clapeyron方程确定的，了解三相点与凝固点的区别。
3．能看懂二组分液态混合物的相图，会在两相区使用杠杆规则，了解蒸馏与精馏的原理，知道最低和最高恒沸混合物产生的原因。
4．了解部分互溶双液系和完全不互溶双液系相图的特点，掌握水蒸汽蒸馏的原理。
5．掌握如何用热分析法绘制相图，会分析低共熔相图上的相区、平衡线和特殊点所包含的相数、相的状态和自由度，会从相图上的任意点绘制冷却时的步冷曲线。
了解二组分低共熔相图和水盐相图在湿法冶金、分离和提纯等方面的应用。
6．了解生成稳定化合物、不稳定化合物和形成固溶体相图的特点，知道如何利用相图来提纯物质。
二．把握学习要点的建议相律是本章的重要内容之一，不一定要详细了解相律的推导，而必须理解相律中各个物理量的意义以及如何求算组分数，并能熟练地运用相律。
水的相图是最简单也是最基本的相图，要把图中的点、线、面的含义搞清楚，知道确定两相平衡线的斜率，学会进行自由度的分析，了解三相点与凝固点的区别，为以后看懂相图和分析相图打好基础。
超临界流体目前是分离和反应领域中的一个研究热点，了解一些二氧化碳超临界流体在萃取方面的应用例子，可以扩展自己的知识面，提高学习兴趣。
二组分理想液态混合物的相图是二组分系统中最基本的相图，要根据纵坐标是压力还是温度来确定气相区和液相区的位置，理解气相和液相组成为什么会随着压力或温度的改变而改变，了解各区的条件自由度（在二组分相图上都是条件自由度），为以后看懂复杂的二组分相图打下基础。
最高（或最低）恒沸混合物不是化合物，是混合物，这混合物与化合物的最根本的区别在于，恒沸混合物含有两种化合物的分子，恒沸点的温度会随着外压的改变而改变，而且两种分子在气相和液相中的比例也会随之而改变，即恒沸混合物的组成也会随着外压的改变而改变，这与化合物有本质的区别。
合肥工业大学-物理化学习题-第六章相平衡合并
15 在一个刚性透明真空容器中装有少量单组分液体, 若对其持 续加热, 可见到_____; C 若使其不断冷却, 则会见到_____. B A. 沸腾现象 B. 三相共存现象 C. 临界现象 D. 升华现象
00-7-15 9
例
(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)建立如下平衡： CaCO3 (s) = CaO(s) +CO2(g) 试求两种情况下, 系统的组分数C = ？自由度数 F = ? (1) C = S－ R－ R´= 3－ 1 － 0＝2 F = C － Ｐ + 2 = 2－ 3 + 2 = 1 (2) C = S－R －R´= 3 － 1 －0 ＝2 F= C －P + 2 = 2－3 + 2 ＝1 • 关于相数: 固体物质若不形成固熔体, 有几种物质就有几个 纯固相; 气相内无论有多少种物质, 都是一个气相. • 关于R´: 第(1)种情况下, CaO(s)与CO2(g)虽保持物质的量相 等, 但因两者处于不同相, 不能算作组成变量的限制条件. 纯 固相CaO的摩尔分数始终为1, 与气相中CO2的摩尔分数无关.
13
例 已知: ①在863K和4.4106 Pa时, 固体红磷, 液体磷和磷蒸气处于平衡； ②在923K和1.0107 Pa时, 液态磷, 固态黑磷和固态红磷处于平衡; ③ 黑磷、红磷和液态磷的密度分别为2.70 103 kg· m3, 2.34 103 kg· m 3 和 1.81 103 kg· m 3 ; ④ 黑磷转化为红磷时要吸收热量. (1) 根据以上数据画出磷相图的示意图; (2) 问黑磷和红磷的熔点随压力怎样变化.
物理化学第六章课后答案完整版教案资料
第六章 相平衡6.1 指出下列平衡系统中的组分数C ，相数P 及自由度F 。
（1） I 2(s)与其蒸气成平衡；（2） CaCO 3(s)与其分解产物CaO(s)和CO 2(g)成平衡；（3） NH 4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH 3(g)和H 2S(g)成平衡； （4） 取任意量的NH 3(g)和H 2S(g)与NH 4HS(s)成平衡。
（5） I 2作为溶质在两不互溶液体H 2O 和CCl 4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解： （1）C = 1, P = 2, F = C – P + 2 = 1–2 + 2 = 1.（2）C = 3–1 = 2, P = 3, F = C –P + 2 = 2–3 + 2 = 1. （3）C = 3–1–1 = 1, P = 2, F = C –P + 2 = 1–2 + 2 = 1. （4）C = 3–1 = 2, P = 2, F = C –P + 2 = 2–2 + 2 = 2. （5）C = 3, P = 2, F = C –P + 1 = 3–2 + 1 = 2.6.2 已知液体甲苯（A ）和液体苯（B ）在90℃时的饱和蒸气压分别为=和。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol ，在90 ℃下成气-液两相平衡，若气相组成为求：（1） 平衡时液相组成及系统的压力p 。
（2） 平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理mol.n mol .n n )..(n )..(.n n n )x x (n )x y (l g l g g l l l ,B o ,B g o ,B g ,B 7843216125030304556050==-=-=+-=-6.3 单组分系统的相图示意如右图。
试用相律分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度。
6.4 已知甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。
物理化学课后答案 第六章 相平衡
第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
（1）I2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
（5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1.（3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2.（5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90 C时的饱和蒸气压分别为=和。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol，在90 C下成气-液两相平衡，若气相组成为求：（1）平衡时液相组成及系统的压力p。
（2）平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从Raoult定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理6.3单组分系统的相图示意如右图。
试用相律分析途中各点、线、面的相平衡关系及自由度。
解：单相区已标于图上。
二相线（F = 1）：三相点（F = 0）：图中虚线表示介稳态。
6.4已知甲苯、苯在90 ︒C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。
两者可形成理想液态混合物。
取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90 ︒C的液态混合物。
化学工业出版社物理化学答案第6章 相平衡
第六章相平衡思考题解答1、答：可能平衡。
相平衡的条件是任一组分在各相的化学势相等。
2、答：不等于零，约为水的饱和蒸气压。
3、答：不变，因为根据相律有：F=C-P+2=1，即蒸气压只是温度的函数。
4、答：是两相，因为二者的物理性质不同。
5、答：是两相，因为从微观的角度来看，粒子之间仍存在界面。
6、答：是一相，因为形成了固溶体（合金）。
7、答：都等于1。
因为C=S-R-R’=3-1-1=1。
8、答：在冰点的自由度不为零。
对于单组分体系C=1，F+P=3，冰点时P=2，故F=1。
9、答：有液体。
根据其相图可知液态存在的条件是T：216.6~304.3K；P：5.11~73pθ。
10、答：是的，此时是三相平衡。
习题解答1. 解：① C=5，P=4，F=3 ② C=5，P=2，F=5 ③ C=2，P=1，F=2 ④ C=2，P=2，F=2 ⑤ C=3，P=2，F=3 2. 解：因甲苯和苯形成理想液态混合物，故两者蒸气分压均可以用拉乌尔定律进行计算。
（1）原来系统为液态，当开始出现气相时，其量极少，可以认为液相组成不变，此时系统的压力p ：B A p p p +=B B A A x p x p p ∗∗+=，而1=+B A x x ，联解、整理可得)1(A B A A x p x p p −+=∗∗设甲苯为A ，苯为B ，则459.0)114.78(0.200)078.92(0.200)078.92(0.200)()(111=⋅+⋅⋅=+=−−−mol g g mol g g mol g g M m M m M m x B B A AA A A所以，p=54.22kP a×0.459+136.12kP a×(1-0.459)=98.53kPa 又253.053.98/459.022.54//=×===∗kPa kPa p x p p p y A A A A 故747.0253.011=−=−=A B y y（2）压力降低，液体不断气化，当压力降至某一数值时，则系统内产生极小的一液滴，此时气相组成与未气化前的液体组成相同，即y A =0.459。
物理化学课后习题第六章答案教学总结
第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
（1）I2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
（5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1.（3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2.（5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.6.2 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水合物最多能有几种？（2）20℃时，与水蒸气平衡的水合物最多可能有几种？解:（1）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-2≤1，那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多只有一种。
（2）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-1≤2，那么与水蒸气平衡的水合物最多可能有两种。
6.4 单组分系统碳的想吐（示意图）如附图所示。
物理化学课后习题第六章答案解析
第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
（1）I2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
（5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1.（3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2.（5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.6.2 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水合物最多能有几种？（2）20℃时，与水蒸气平衡的水合物最多可能有几种？解:（1）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-2≤1，那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多只有一种。
（2）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2F = C – P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-1≤2，那么与水蒸气平衡的水合物最多可能有两种。
6.4 单组分系统碳的想吐（示意图）如附图所示。
物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第6章 相平衡
第六章相平衡一．基本要求1．掌握相平衡的一些基本概念，会熟练运用相律来判断系统的组分数、相数和自由度数。
2．能看懂单组分系统的相图，理解相图中的点、线和面的含义及自由度，知道相图中两相平衡线的斜率是如何用Clapeyron方程和Clausius-Clapeyron方程确定的，了解三相点与凝固点的区别。
3．能看懂二组分液态混合物的相图，会在两相区使用杠杆规则，了解蒸馏与精馏的原理，知道最低和最高恒沸混合物产生的原因。
4．了解部分互溶双液系和完全不互溶双液系相图的特点，掌握水蒸汽蒸馏的原理。
5．掌握如何用热分析法绘制相图，会分析低共熔相图上的相区、平衡线和特殊点所包含的相数、相的状态和自由度，会从相图上的任意点绘制冷却时的步冷曲线。
了解二组分低共熔相图和水盐相图在湿法冶金、分离和提纯等方面的应用。
6．了解生成稳定化合物、不稳定化合物和形成固溶体相图的特点，知道如何利用相图来提纯物质。
二．把握学习要点的建议相律是本章的重要内容之一，不一定要详细了解相律的推导，而必须理解相律中各个物理量的意义以及如何求算组分数，并能熟练地运用相律。
水的相图是最简单也是最基本的相图，要把图中的点、线、面的含义搞清楚，知道确定两相平衡线的斜率，学会进行自由度的分析，了解三相点与凝固点的区别，为以后看懂相图和分析相图打好基础。
超临界流体目前是分离和反应领域中的一个研究热点，了解一些二氧化碳超临界流体在萃取方面的应用例子，可以扩展自己的知识面，提高学习兴趣。
二组分理想液态混合物的相图是二组分系统中最基本的相图，要根据纵坐标是压力还是温度来确定气相区和液相区的位置，理解气相和液相组成为什么会随着压力或温度的改变而改变，了解各区的条件自由度（在二组分相图上都是条件自由度），为以后看懂复杂的二组分相图打下基础。
最高（或最低）恒沸混合物不是化合物，是混合物，这混合物与化合物的最根本的区别在于，恒沸混合物含有两种化合物的分子，恒沸点的温度会随着外压的改变而改变，而且两种分子在气相和液相中的比例也会随之而改变，即恒沸混合物的组成也会随着外压的改变而改变，这与化合物有本质的区别。
物理化学第二版作业答案
物理化学作业题答案第六章 相平衡思考题5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。
指出该系统的独立组分数、相数和自由度答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。
所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。
习题解析3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。
(1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。
(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。
解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。
在没有发生反应时，组分数2C =。
现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。
当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度*12121f C P =+-=+-=。
这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。
（2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。
有一个化学平衡，1R =。
没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。
现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。
若保持2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。
也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。
5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至266.6 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大已知水的三相点的温度和压力分别为273.16 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓1vap m 45.05 kJ mol H -∆=⋅，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -∆=⋅。
物理化学第六章习题答案
第六章化学动力学(三)计算题1. 293K时，敌敌畏在酸性介质中水解反应的速率常数为0.01127d-1。
若敌敌畏水解为一级反应，试求其水解反应的半衰期。
=ln2/ k =0.6931/0.01127d-1=61.5d解：t1/22．某人工放射性元素放出a粒子的半衰期为15h。
求该试样分解速率常数和分解80％所需的时间。
解：= 0.6931/15h=0.04621h-1放射性元素分解为一级反应，k=ln2/t1/2t=-ln(1-x)/k=-ln(1-0.8)/0.04621h-1=34.83h二级反应规律3. 某溶液含有NaOH 和CH3CO2C2H5，浓度均为0.0100mol ·dm-3。
在308.2K时，反应经600s 后有55.0% 的分解。
已知该皂化反应为二级反应。
在该温下，计算：(1) 反应速率常数?(2) 1200s能分解多少?(3) 分解50.0%的时间?(c A解：(1) 反应为 NaOH ＋CH 3CO 2C 2H 5 → CH 3CO 2Na + C 2H 5OH 该反应为二级且初浓度相同，故有 -d c A /d t =kc A 2 , c A =c A0(1-x ), 积分后得k = (1/t )(1/c A -1/c A0) = x /tc A0(1-x )=0.550/[600s ×0.0100mol ·dm -3×(1-0.550)]=0.204 dm 3·mol -1·s -1(2) x =1/(1+1/ktc A0) = 1/[1+1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×1200s ×0.0100mol ·dm -3)]= 0.710 =71.0%(3) t 1/2= 1/kc A0 = 1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×0.0100mol ·dm -3) = 490s4. 溶液反应 A + 2B → 2C + 2D 的速率方程为 -d c B /d t =kc A c B 。
物化第六章 - 答案
第六章相平衡練習題一、是非題，下列各題的敘述是否正確，對的畫√錯的畫×1、純物質兩相達平衡時，兩相的吉布斯函數值一定相等。
（）2、理想液態混合物與其蒸氣達成氣、液兩相平衡時，氣相總壓力p與液相組成x B呈線性關系。
（）3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔體，其相圖如右圖，理論上，通過精煉可以得到兩個純組分。
（）4、二組分的理想液態混合物的蒸氣總壓力介于二純組分的蒸氣壓之間。
( )5、在一定溫度下，稀溶液中揮發性溶質與其蒸氣達到平衡時氣相中的分壓與該組分在液相中的組成成正比。
（）6、恒沸混合物的恒沸溫度與恒沸組成不隨壓力而改變。
( )7、在一個給定的體系中，特種數可以分析問題的角度不同而不同，但獨立組分數是一個確定的數。
（）8、自由度就是可以獨立變化的變量。
（）9、單組分體系的相圖中兩相平衡線都可以用克拉貝龍方程定量描述。
（）10、在相圖中總可以利用杠桿規則計算兩相平衡時兩相的相對量。
( )二、選擇題1、在p下，用水蒸氣蒸餾法提純某不溶于水的有機物時，系統的沸點：（）。
（1）必低于373.2 K；（2）必高于373.2 K；（3）取決于水與有機物的相對數量；（4）取決于有機物相對分子質量的大小。
2、已知A(l)、B(l)可以組成其t-x(y)圖具有最大恒沸點的液態完全互溶的系統，則將某一組成的系統精餾可以得到：( )。
（1）兩個純組分；（2）兩個恒沸混合物；（3）一個純組分和一個恒沸混合物。
3、已知A和B 可構成固溶體，在組分A 中，若加入組分B 可使固溶體的熔點提高，則組B 在此固溶體中的含量必________組分B 在組分液相中的含量。
（1）大于；（2）小于；（3）等于；（4）不能確定。
4、硫酸與水可形成H2SO4?H2O(s)，H2SO4?2H2O(s)，H2SO4?4H2O(s)三種水合物，問在101325 Pa的壓力下，能與硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少種？( )(1) 3種；(2) 2種；(3) 1種；(4) 不可能有硫酸水合物與之平衡共存5、對恒沸混合物的描寫，下列各種敘述中哪一種是不正確的？(1) 與化合物一樣，具有確定的組成；(2) 恒沸混合物的組成隨壓力的改變而改變；(3) 平衡時，氣相和液相的組成相同；(4) 其沸點隨外壓的改變而改變。
物理化学课后习题第六章答案
第六章相平衡6、1指出下列平衡系统中得组分数C,相数P及自由度F。
(1)I2(s)与其蒸气成平衡;(2)CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)与CO2(g)成平衡;(3)NH4HS(s)放入一抽空得容器中,并与其分解产物NH3(g)与H2S(g)成平衡;(4)取任意量得NH3(g)与H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
(5)I2作为溶质在两不互溶液体H2O与CCl4中达到分配平衡(凝聚系统)。
解:(1)C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1、(2)C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1、(3)C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 –2 + 2 = 1、(4)C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2、(5)C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2、6、2 常见得Na2CO3(s)水合物有Na2CO3∙H2O(s),Na2CO3∙7H2O(s)与Na2CO3∙10H2O(s)、(1)101、325kPa下,与Na2CO3水溶液及冰平衡共存得水合物最多能有几种？(2)20℃时,与水蒸气平衡得水合物最多可能有几种？解:(1)C = S – R R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0, 即P2≤1,那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存得水合物最多只有一种。
(2)C = S – R R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0,即P1≤2,那么与水蒸气平衡得水合物最多可能有两种。
6、4 单组分系统碳得想吐(示意图)如附图所示。
(1)分析图中各点、线、面得相平衡关系及自由度数;(2)25℃,101、325kPa下,碳以什么状态稳定存在？(3)增加压力可以使石墨转换为金刚石。
物理化学核心教程（第二版）思考题习题答案—第6章相平衡
物理化学核心教程（第二版）思考题习题答案—第6章相平衡第六章相平衡一．基本要求1．掌握相平衡的一些基本概念，会熟练运用相律来判断系统的组分数、相数和自由度数。
2．能看懂单组分系统的相图，理解相图中的点、线和面的含义及自由度，知道相图中两相平衡线的斜率是如何用Clapeyron方程和Clauiu-Clapeyron方程确定的，了解三相点与凝固点的区别。
3．能看懂二组分液态混合物的相图，会在两相区使用杠杆规则，了解蒸馏与精馏的原理，知道最低和最高恒沸混合物产生的原因。
4．了解部分互溶双液系和完全不互溶双液系相图的特点，掌握水蒸汽蒸馏的原理。
5．掌握如何用热分析法绘制相图，会分析低共熔相图上的相区、平衡线和特殊点所包含的相数、相的状态和自由度，会从相图上的任意点绘制冷却时的步冷曲线。
了解二组分低共熔相图和水盐相图在湿法冶金、分离和提纯等方面的应用。
6．了解生成稳定化合物、不稳定化合物和形成固溶体相图的特点，知道如何利用相图来提纯物质。
二．把握学习要点的建议相律是本章的重要内容之一，不一定要详细了解相律的推导，而必须理解相律中各个物理量的意义以及如何求算组分数，并能熟练地运用相律。
水的相图是最简单也是最基本的相图，要把图中的点、线、面的含义搞清楚，知道确定两相平衡线的斜率，学会进行自由度的分析，了解三相点与凝固点的区别，为以后看懂相图和分析相图打好基础。
超临界流体目前是分离和反应领域中的一个研究热点，了解一些二氧化碳超临界流体在萃取方面的应用例子，可以扩展自己的知识面，提高学习兴趣。
二组分理想液态混合物的相图是二组分系统中最基本的相图，要根据纵坐标是压力还是温度来确定气相区和液相区的位置，理解气相和液相组成为什么会随着压力或温度的改变而改变，了解各区的条件自由度（在二组分相图上都是条件自由度），为以后看懂复杂的二组分相图打下基础。
最高（或最低）恒沸混合物不是化合物，是混合物，这混合物与化合物的最根本的区别在于，恒沸混合物含有两种化合物的分子，恒沸点的温度会随着外压的改变而改变，而且两种分子在气相和液相中的比例也会随之而改变，即恒沸混合物的组成也会随着外压的改变而改变，这与化合物有本质的区别。
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1 将一定量的NH4Cl(s)置于真空容器中, 加热分解达平衡, 系统
的组分数为 ___ 1 , 相数为___, 2 自由度数为 1 .
2 酚与水混合形成相互饱和的两个液层, 该平衡系统的独立组 2 相数 P = ______, 2 2 分数 C = _____, 自由度数 F = _______. 3 单组分相图上每一条线表示 两相平衡 时系统温度和压力之 间的关系, 这种关系遵守 克劳修斯 _____________________ 方程. -克拉贝龙
B. 2
C. 3
D. 随生成氧化物数目而变
3 AlCl3加入水中形成的系统, 其独立组分数是_____. A
A. 2
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B. 3
C. 4
D. 5
5
4 关于相律的适用条件, 下列说法较准确的是_____. D A. 封闭系统 B. 敞开系统 C. 多相平衡系统 D. 平衡系统 5 碳酸钠与水可形成下列几种水合物: Na2CO3 H2O, Na2CO3 7H2O, Na2CO3 10H2O. 在101.325kPa, 与碳酸钠水溶液和 冰共存的含水盐最多可以有 ____ B 种. A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 F = C－P + 1 C = 2; 当F = 0时, P = 3(溶液, 冰, 固体盐) B 6 单组分物质的熔点温度 ______. A. 是常数 B. 仅是压力的函数 C. 同时是压力和温度的函数函 D. 是压力和其它因素的函数
磷的相图
D 10 S(黑) S(红)
C
B
p/MPa
O l
4.4
A
O
g T/K
同样, 因fusH > 0, fusV > 0, 所以OO, OC 线的斜率都为 14 正, 表明黑磷和红磷的熔点都随压力增大而升高.
863 923
图中每条线的斜率按克氏方程确定 dp / dT H /(TV ) 因vapH > 0, vapV > 0, 所以OB 线的斜率都为正. OA升华线类似. 因黑磷密度大于红磷, 故黑磷转 化为红磷时体积增大, 又知该过程 吸热, 故OD线的斜率为正.
相律
例
仅由NaHCO3(s)部分分解, 建立如下反应平衡: NaHCO3 (s) = NaCO3(s) + CO2(g) + H2O (g)
相律
试求系统的 组分数 C =? 自由度数 F = ?
C = S－ R－ R´= 4－ 1 － 1＝2 F = C －P＋2 = 2－ 3 + 2 = 1
12
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7 具有最高恒沸点的A-B二组分系统, 精馏至最后其馏出物
是____________; 纯 A或纯 B 残留液是______________. 恒沸混合物C
8 已知丙酮在两个温度下的饱和蒸气压, 能否求得其正常沸 可以, 用两次克-克方程即可求得其正常沸点和蒸发焓 . 点? _______________________________________________ vap H m 1 1 p2 ln R T2 T1 p1 9 在一块透明矿石中有一气泡, 泡中可见少量水. 假设泡中无 其他物质, 能否不破坏矿石而估算岩石在形成时的最低压力? _____________________________________________________ 可以. 将透明矿石加热, 观察泡中的变化. 当泡中的水全部变 _____________________________________________________ 为蒸气时, 记录下温度. 然后用克-克方程即可估算出岩石形 _______________. 成时的最低压力
例 图为碳的相图, 问: (1) O点是什么点; (2) 曲线OA, OB, OC分别表示什么？ (3) 常温常压下石墨, 金刚石何者是热力学上的稳定相； (4) 在2000K把石墨转变成金刚石需要多大压力？ (5) 在任意给定的温度和压力下, 石墨和金刚石那个密度大? 已知 石墨 金刚石 Hm< 0.
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1
4 如果完全互溶的二组分液体混合物对拉乌尔定律有较大的 正偏差, 在T - x 相图中就有一个 最低恒沸点 , 此点组成的混合 物称为 恒沸混合物 , 具有 气液两相组成 相等和 沸腾温度恒定 的特征。 5 FeCl3 和 H2O形成四种水合物: FeCl36H2O; 2FeCl33H2O; 2FeCl35H2O; FeCl32H2O, 该系统的独立组分数为 ____, 2 在恒 压下最多能有______ 相共存. F = C－P + 1 3 6 把NaHCO3放在一抽空的容器中, 加热分解并达到平衡: 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g), 该系统的独立组 分数 C = ______________________; 自由度数 S－R－R = 4－1－1 = 2 相数 P = _____; 3 F = _____________. C－P + 2 = 1
A 相. 12 某4种固体形成的均匀固溶体应是 ____
A. 1
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B. 2
C. 3
D. 4
8
13 用____ B 可以区分固熔体和低共熔混合物.
A. 放大镜 B. 金相显微镜 C. 超显微镜 D. 电子显微镜
14 组分A和B能形成以下几种稳定化合物: A2B(s), AB(s), AB2(s), AB3(s) 设所有这些化合物都有相合熔点, 则此A-B凝聚系统的低 共熔点最多有_____ C 个.
13
例 已知: ①在863K和4.4106 Pa时, 固体红磷, 液体磷和磷蒸气处于平衡； ②在923K和1.0107 Pa时, 液态磷, 固态黑磷和固态红磷处于平衡; ③ 黑磷、红磷和液态磷的密度分别为2.70 103 kg· m3, 2.34 103 kg· m 3 和 1.81 103 kg· m 3 ; ④ 黑磷转化为红磷时要吸收热量. (1) 根据以上数据画出磷相图的示意图; (2) 问黑磷和红磷的熔点随压力怎样变化.
00-7高, 且两者能形成低共沸混合物 C____. E. 将任意比例的A和B进行蒸馏, 塔顶馏出物应是 A. 纯A B. 纯B C. E D. B + E
11 已知温度为T时, 液体A的蒸气压为13330Pa, 液体B的蒸气 压为6665Pa. 若A与B形成理想液态混合物, 则当A在液相 C 中的摩尔分数为0.5时, 其在气相中的摩尔分数为____. A. 1/3 B. 1/2 C. 2/3 D. 3/4
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7 某种物质在某溶剂中的溶解度 _____. C A. 仅是温度的函数 B. 仅是压力的函数 C. 同时是温度和压力的函数 F = C－P + 2 当 C = 2; P = 2时, D. 是温度, 压力及其它因素的函数 F = 2 (温度,压力) 8 相图与相律的关系是 _____. D A. 相图由相律推导出 B. 相图决定相律 C. 相图由实验结果绘制, 与相律无关 D. 相图由实验结果绘制, 相图不能违背相律 C 是错误的. 9 下述关于相图的作用的理解中, _____ A. 通过相图可确定一定条件下系统由几个相组成 B. 相图可表示出平衡时每一相的组成如何 C. 相图可表示出达到相平衡所需时间长短 D. 通过杠杆规则可求出两相的相对数量多少
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相律
例 指出下列平衡系统中的组分数C, 相数P 及自由度数F. (1) I2(s)与其蒸气成平衡; (2) CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡; (3) NH4HS(s)在真空容器中与分解产物NH3(g)和H2S (g)成平衡; (4) 取任意量NH3(g)和H2S(g) 与NH4HS(s) 成平衡; (5) I2 在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡(凝聚系统). (1) S = 1, R =0, R = 0, 故C = S－R－R = 1－0－0 = 1; P = 2; F = C－P + 2 = 1－2 + 2 = 1 ( T 或 p) (2) S = 3, R = 1, R = 0, 故C = S－R－R = 3－1－0 = 2; P = 3; F=C－P + 2 = 2－3 + 2 = 1 (3) S = 3, R = 1, R =1, 故C = S－R－R = 3－1－1 = 1; P = 2; F = C－P + 2 = 1－2 + 2 = 1 (4) S = 3, R = 1, R = 0, 故C = S－R－R = 3－1－0 = 2; P = 2; F=C－P + 2 = 2－2 + 2 = 2 (5) S = 3, R = 0, R = 0, 故C = S－R－R = 3－0－0 = 3; P = 2; F=C－P + 1 = 3－2 + 1 = 2 11
例 在25℃时, A, B和C三种物质(不能互相发生反应)所形成 的溶液与固相 A 和由 B 与 C 组成的气相同时呈平衡. (1)试计算此系统的自由度数? (2)试计算此系统中能平衡共存的最大相数?
相律
(1) 物种数 S = 3 独立的化学平衡数 R = 0 其它限制条件数 R = 0 故组分数 C = SRR = 3 又相数 P = 3 故自由度数 = C P + 2 = 3 3 + 2 = 2 (2) 当自由度 = 0 时平衡共存相数最大. P=C f +2=30+2=5
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F = C－P + 2 1 只受环境温度和压力影响的二组分平衡系统, 可能出现的最 C 多相数为 ______ . A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
2 在N2(g), O2(g)系统加入固体催化剂, 生成几种气态氮的氧化 C 物, 系统的自由度数 F = _____.