大学物理化学5-相图课后习题及答案

相图

一、是非题

下述各题中的说法是否正确正确的在题后括号内画“”,错的画“”。

1.相是指系统处于平衡时,系统中物理性质及化学性质都均匀的部分。( )

2.依据相律,纯液体在一定温度下,蒸气压应该是定值。( )

3.依据相律,恒沸温合物的沸点不随外压的改变而改变。( )

二、选择题

选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。

1NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2 S(g)达平衡时有：( )。

(A)C=2，=2，f =2；(B) C=1，=2，f =1；

(C) C=1，=3，f =2；(D) C=1，=2，f =3。

2已知硫可以有单斜硫，正交硫，液态硫和气态硫四种存在状态。硫的这四种状态____稳定共存。

(A) 能够；(B) 不能够；(C) 不一定。

3硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三种水合物，问在101 325Pa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) 系统的组分数C和自由度数f为：( )

(A) Ｃ＝2，f ＝2；(B) Ｃ＝2，f ＝2；

(C) Ｃ＝2，f ＝0；(D) Ｃ＝3，f ＝2。

5某系统存在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：

H 2O(g)+C(s) H2(g) + CO(g)

CO 2(g)+H2(g) H2O + CO(g)

CO 2(g) + C(s) 2CO(g)

则该系统的独立组分数C为：( )。

(A) 3；(B) 2；(C) 1； (D) 4。

三、计算题

习题1

A，B二组分在液态完全互溶，已知液体B在80C下蒸气压力为 kPa，汽化焓为 kJ·mol-1。组分A的正常沸点比组分B的正常沸点高10 C。在下将8 mol A和2 mol B混合加热到60 C产生第一个气泡，其组成为y B=，继续在 kPa 下恒压封闭加热到70C，剩下最后一滴溶液其组成为x B=。将7 mol B和3 mol A气体混合，在 kPa下冷却到65C产生第一滴液体，其组成为x B=，继续定压封闭冷却到55C时剩下最后一个气泡，其组成为y B=。

(1) 画出此二组分系统在下的沸点一组成图，并标出各相区；

(2) 8 mol B和2 mol A的混合物在 kPa，65 C时，

①求平衡气相的物质的量；

② 求平衡液相中组分B 的活度和活度因子；

③ 此混合物能否用简单精馏的方法分离为纯A 组分与纯B 组分为什么 习题2

图5-2为A 、B 二组分液态完全互溶系统的沸点组成图。

0.00.2

0.40.60.8

1.0t/℃

806040200A

B

x B →

p =101325Pa

图5-2

(1)在图中标示各相区聚集态及成分(聚集态用g, l, s ；成分用A, B, A ＋B 表示,不要另画图)

(2) 在以下题中的 “ ”处填上答案(不要另处作答)

(i) 4 mol A 和6 mol B 混合时，70℃时该系统相数为 ; 其中 相物质的量n = mol; 相物质的量n = mol;前者含n (A) = mol; n (B ) = mol; 后者含n (A) = mol; n (B ) = mol;

(ii)x B ＝ 的A ，B 二组分混合物其在101325Pa 下沸点为70℃. (iii)70℃时，x B ＝的混合物，组分A 的活度因子f A ＝ ，活度a A

＝ .

已知A(l)的标准摩尔生成焓为300kJ ·mol －1，A(g)的标准摩尔生成焓为·mol －1

。

习题3

A 和

B 固态时完全不互溶，101 325 Pa 时A(s)的熔点为30

C ，B(s)的熔点为50C ，A 和B 在10C 具有最低共熔点，其组成为x B E =，设A 和B 相互溶解度曲线均为直线。

(1)画出该系统的熔点-组成图(t-x B 图)；

(2)今由2 mol A 和8 mol B 组成系统，根据画出的t-x B 图，列表回答系统在5C ，30C ，50C 时的相数、相的聚集态及成分、各相的物质的量、系统所在相区的条件自由度数。

习题4

A 和

B 形成相合熔点化合物AB ：A ，B ，AB 在固态时完全不互溶；A ，AB ，B 的熔点分别为200

C ，300C ，400C ，A 与AB 及AB 与B 形成的两个低共熔点分别为150

C ，2.01B,=E x 和250

C ，8.02B,=E x 。

(1)画出以上述系统的熔点-组成(t -x B )图；

(2)画出以下两条步冷曲线：x B =的系统从200 C 冷却到100 C ，及x B =的系统从400 C 冷却到200C ；

(3)8 mol B 和12 mol A 混合物冷却到无限接近150 C 时，系统是哪几相平衡各相的组成是什么各相物质的量是多少

习题5

NaCl-H 2O 二组分系统的最低共熔点为C ，最低共熔点时溶液的组成为w (NaCl)=，在该点有冰和NaCl 2H 2O 的结晶析出。在C 时，NaCl 2H 2O 分解生成无水NaCl 和w (NaCl H 2O)=的溶液。已知无水NaCl 在水中的溶解度随温度升高变化很小。NaCl 与H 2O 的摩尔质量为 g mol -1， g mol -1

（1） 绘制该系统相图的示意图，并指出图中区、线的意义； （2） 若在冰水平衡系统中，加入固体NaCl 来作致冷剂，可获得的最低温度是多少

（3） 某地炼厂所用淡水由海水w (NaCl) = 淡化而来，其方法是利用液化气膨胀吸热，使泵取的海水在装置中降温，析出冰，将冰熔化而得淡水，问冷冻剂在什么温度，所得的淡水最多

习题6

(1)按下列条件作出A,B 二组分系统相图的示意图：A 的熔点为600C ；B 为1000C ；化合物AB 2的分解温度为650C ，此时液相组成为x A =；A 和AB 2的最低共熔点为400C ，x A =；固相不互溶，液相完全互溶；

(2)标明相图中各区域存在的相态及成分；

(3)指出相图中在哪些情况下条件自由度数为零，此时各相的组成是什么 (4)作出，x A =的溶液的冷却曲线，在曲线转折点处及各段注明相态及成分的变化。

习题7

A ，

B 二组分凝聚系统相图如图5-8：

相区 相数 相态及成分 条件自由度数f ′ I

图5-8

E 2