大学《物理化学》相平衡练习题(有答案)

相平衡练习题

1. 在定压下，NaCl 晶体和蔗糖晶体与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C 和条件自由度F '：答a ；

(a) C =3， F '=1 (b) C =3， F '=2 (c) C =4， F '=2 (d) C =4， F '=3

注意：如果上述题目改为：在定压下，NaCl 晶体和蔗糖晶体与它们的过饱和混合水溶液平衡共存时，相律还是否适用？

2. 23Na CO 可形成三种水合盐，232232232Na CO H O, Na CO 7H O Na CO 10H O ⋅⋅⋅及，常压下将

23Na CO (s)

投入其水溶液中，待达三相平衡时，一相是23Na CO 水溶液，一相是23Na CO (s) ，则另一相是：答d ；

（a ）冰 （b ）232Na CO 10H O(s)⋅ （c ）232 Na CO 7H O (s)⋅ （d ）232 Na CO H O (s)⋅

3. 假设A 、B 二组分混合物可以形成理想液态混合物，则下列叙述中不正确的是： （a ）A 、B 分子间的作用力很微弱 （b ）A 、B 都遵守拉乌尔定律

（c ）液态混合物的蒸气压介于A 、B 的蒸气压之间

（d ）可以用重复蒸馏的方法使A 、B 完全分离。 答a

4．自由度为零，意味着：答（c ）

（a ）体系独立组分数C 等于相数 P （b ）体系的状态不变

（c ）确定体系相平衡所需的最少强度变量数为零 （d ）三相共存

5.在一定压力下，在液态混合物中增加某组分后，液体的沸点下降，则该组分在气相中的相对含量（ ）它在平衡液相中的相对含量。答a

a.大于

b. 小于

c.等于

d. 不确定

6. BaCO 3(s)、BaO(s)、CO 2(g)三种物质处于化学平衡时，体系自由度F 是 答a

a.0

b.1

c.2

d.4

7．在一定压力下，某二组分系统能形成最低恒沸物，该恒沸物的组成（c ）

a.与系统组成有关

b.与温度有关

c.与压力有关，压力一定时为定值

d.恒定不变，是化合物

8. 在一定压力下，A 和B 能形成最低恒沸物C ，设恒沸物的组成为x ，则对组成为x B (x B >x)的混合物进行普通精馏，最后得到（c ）

a. A 和B

b. A 和C

c. B 和C

d.无法确定

例1在101.325 kPa 下，A~B 系统的相图如

图所示。由相图回答：

（1）系统中x （A ）﹦0.68时：开始沸腾的温度约为 ℃，最初馏出物中B 的摩尔分数约

图16

为 。蒸馏到最后一滴液体时，溶液中B 的摩尔分数约为 。

（2）如将组成为x B ﹦0.85的A~B 混合液进行精馏，则在塔顶得到 ，在塔釜得到 。（大连理工大学2003年）

答7.（1）79℃,0.6,0.1； (2)0.7B x =的恒沸物，纯B

例22NaCl~H O 所组成的二组分系统，在-21℃时有一个低共熔点，此时冰、2NaCl~2H O(s)和（质量百分比）浓度为23.3%的NaCl 水溶液平衡共存。在-9℃时不稳定化合物2NaCl 2H O(s)⋅分解，生成无水NaCl 和27%的NaCl 水溶液。已知无水NaCl 在水中的溶解度受温度的影响不大（当温度升高时，溶解度略有增加）

（1）试绘出相图，并标出各部分存在的相态

（2）若有1000克28%的NaCl 溶液，由160℃冷却到-10℃，问此过程中最多能析出多少纯NaCl?

解：10.（1）不稳定化合物2NaCl 2H O(s)⋅中NaCl 的质量分数为：

2

NaCl NaCl 2H O /=58.5/94.52100%=61.9%W W ⋅⨯ 相图及各部分存在的相态见图23

－21℃时有三相平衡线：

22NaCl (H O(s)+NaCl 2H O(s)

l (=0.223))x ⋅; －9℃时有三相平衡线：

2NaCl (NaCl(s)+NaCl 2H O(s)l (=0.27)); x ⋅

例 3 苯 (A ) 和二苯基甲醇 (B ) 的正常熔点分别为 6℃

和 65℃，两种纯态物不互溶，低共熔点为1℃，低共熔液中含 B 为 0.2 (摩尔分数)，A 和

B 可形成不稳定化合物AB 2（即AB 2熔融时固液相组成不一致），它在 30℃ 时分解。

(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；

(3) 说明含 B 的摩尔分数为 0.8 的不饱和溶液在冷却过程中的变化情况。

[答] (1) 图如下。

(2) 各区域的相态在下图中标出。

(3) 含 B 为0.8 的不饱和溶液为 P (如图) 冷却到 P 1时有纯固相B 析出，继续冷却固相不断析出，溶液组成沿 P 1D 曲线变化，当冷到 30℃ 时，发生下列反应：溶液 (组成为 D) + 固相 B → 固体 AB 2 (不稳定化合物)。此时，体系三相平衡，F *= 0，温度不能改变，随温度不断冷却，固体 AB 2不断增加，液相量不断减少，直到溶液全部消失，剩下固体 B 和 AB 2，温度又不断下降，步冷曲线如下：

图23