第五章 相平衡自测题及答案

第五章相平衡

一、选择题

1.在pθ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: （）

(a) 必高于373.15 K

(b) 必低于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

2.在含有C(s),H2O(g),CO(g),CO2(g),H2(g)五个物种的平衡系统中，独立组分数C为（）。

(a)3 (b)2 (c)1 (d)4

3．二元合金处于低共熔温度时系统的自由度f为（）。

(a)0 (b)1 (c)2 (d)3

4．298K时，蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时，整个系统的组分数、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* =3

5．FeCl3和H2O能形成FeCl3•6H2O，2FeCl3•7H2O，2FeCl3•5H2O，FeCl3•2H2O四种水合物，该系统的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存相数Φ分别为（）。

(a) C =3, Φ=4 (b) C =2, Φ=4

(c) C =2, Φ=3 (d) C =2, Φ=5

6．对于恒沸混合物，下列说法中错误的是（ ）。

(a) 不具有确定组成

(b) 平衡时气相和液相组成相同

(c) 其沸点随外压的改变而改变

(d) 与化合物一样具有确定组成

7．单组分系统的固液平衡线的斜率d p /d T 的值（ ）。

(a)大于零 (b) 等于零

(c)小于零 (d) 不确定

8．A,B 两液体混合物在T -x 图上出现最高点，则该混合物对Raoult 定律产生（ ）。

(a)正偏差 (b) 负偏差

(c) 没偏差 (d) 无规则

9．下列过程中能适用方程2ln RT

H dT p d ∆=的是（ ）。 (a) I 2(s) ⇄ I 2(g)

(b) C(石墨) ⇄ C(金刚石)

(c) Hg 2Cl 2(s) ⇄ 2HgCl(g)

(d) N 2(g ,T 1,p 1) ⇄ N 2(g ,T 2,p 2)

10．某一固体在25℃和101325Pa 压力下升华，这意味着（ ）。 (a) 固体比液体密度大

(b) 三相点压力大于101325Pa

(c) 三相点温度小于25℃

(d) 三相点压力小于101325Pa

二、填空题

1．下列化学反应，同时共存并到达平衡（温度在900-1200K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)

该系统的自由度f为。

2．在N2(g)+O2(g)共存的系统中加入一种固体催化剂，可生成多种氮的氧化物，则系统的自由度为。

3．NaCl(s)和含有稀盐酸的NaCl饱和水溶液的平衡系统，其独立组分数为。

4．CaCO3(s), BaCO3(s), BaO(s)和CO2(g)构成的多相平衡系统的组分数为，相数为，自由度为。

5．298K时，A,B和C彼此不发生化学反应，三者所成的溶液与固相A和由B和C组成的气相同时平衡，则该系统的自由度为，平衡共存的最大相数为，在恒温条件下若向溶液中加组分 A，则系统的压力将，若向溶液中加入组分B，则系统的压力将。6．水在三相点附近的蒸发焓和熔化焓分别为45kJ⋅mol-1和6kJ⋅mol-1，则此时冰的升华焓为kJ⋅mol-1。

7．A，B两个组分在定压下形成的二元相图如下图所示。

在三相平衡时，体系的自由度f = 。但是，此时物系点都可以变化，而不至于导致新相产生和旧相消失，这与自由度数目并不矛盾，因为，。

8．已知苯正常的沸点为353K ，把足够量的苯封闭在一个预先抽真空的小瓶内，当加热到373K 时，估算瓶内压力约为 。

三、计算题

1．固态苯和液态苯的蒸气压与热力学温度的函数关系如下： T K Pa p s 5320569.27ln -=

T K Pa p l 410933.23ln

-= （1）计算苯的三相点的温度和压力。

（2）计算三相点的熔化焓和熔化熵。

2．某元素X 在低温下存在三种晶型Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，在三相点O(T , p )附近，三种晶体的摩尔熵的关系为S m (Ⅱ)> S m (Ⅲ)> S m (Ⅰ)，摩尔体积的关系为V m (Ⅲ)> V m (Ⅰ)> V m (Ⅱ)。试画出该元素的p -T 示意图，并标出各晶型稳定存在的区域。

3．金属A 和B 的熔点分别为623K 和553K ，由热分析指出，在473K 时有三相共存，其中一相是含30% B 的熔化物，其余两相分别是含20% B 和含25% B 的固溶体。冷却至423K 时又呈现三相共存，分别

是含55% B的熔化物、含35% B和含80% B的两个固溶体。根据以上数据绘出A-B二元合金相图，并指出各相区存在的相。

参考答案：

一、babbcddbab

二、

1．3；

2．3；

3．3；

4．3，5，0；

5．2，5，不变，增大；

6．51kJ⋅mol-1。

7．0，因为在CD线上（不包括两个端点）各种组成的体系都存在三相平衡，改变体系的总组成，只是改变三相的相对数量，而三相的组成恒定不变，总组成不是自由度，故自由度为零。

8．178.1kPa（提示：用Trouton规则）

三、

1．（1）T=279.1K，p=4953Pa

00（2）∆fus H m=10068 J⋅mol-1，∆fus S m=36.07 J⋅mol-1⋅K-1。