第五章 相平衡讲课讲稿

第五章相平衡第五章相平衡一、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·H2 O (s)、H2SO4·2H2O (s)、H2SO4·4H2O (s)三种水合物，问在101325 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. 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，某高原地区的气压只有59995 Pa，则该地区水的沸点为( )(A) 358.2 K (B) 85.2 K (C) 358.2 °C (D) 373 K12. 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) 3/413. 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44.82 kJ·mol-1和5.99 4kJ·mol-1。

则在三相点附近，冰的升华焓约为： ( )(A) 38.83 kJ·mol-1 (B) 50.81 kJ·mol-1(C) -38.83 kJ·mol-1 (D) -50.81 kJ·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341.2 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. 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900～1200 K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(p l/Pa) = -3063/(T/K) + 24.38，固态的蒸气压与温度的关系为ln(p s/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Δvap H m = 。

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?5. 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1333 K 和 903 K 时熔化，并形成一种化合物AuSb2，在1073 K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x B = 0.5的熔液。

低共熔点为 1 °C, 低共点熔液组成x B = 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)(2) 若体系总量为 500 g，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2000 K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2000 K时，将石墨转变为金刚石至少要加多大压力？8. 在273 K和293 K时，固体苯的蒸气压分别为3.27 kPa 和12.30 kPa, 液体苯在293 K时的蒸气压为10.02 kPa，液体苯的摩尔蒸发焓为34.17 kJ/mol。