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 784321612503030455605

0==-=-=+-=-

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。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℃的液态混合物。在恒温90℃下逐渐降低压力，问

（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？

（2）压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？

（3）压力为92.00 kPa时，系统内气-液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各位多少？

6.6 101.325 kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。

100 102.1 104.4 107.5 113.8 118.1

0 0.300 0.500 0.700 0.900 1.000

0 0.185 0.374 0.575 0.833 1.000

（2）从图上找出组成为的气相的泡点。

（3）从图上找出组成为的液相的露点。

（4）105.0 ℃时气-液平衡两相的组成是多少？

（5）9 kg水与30 kg醋酸组成的系统在105.0 ℃达到平衡时，气-液两相的质量各为多少？解：（1）气-液平衡的温度-组成图为

（2）的气相的泡点为110.3℃。

（3）的液相的露点为112.7℃。

（4）105.0℃时气-液平衡两相的组成，。

6.7 已知水-苯酚系统在30℃液-液平衡时共轭溶液的组成

为：L

1（苯酚溶于水），8.75 %；L

2

（水溶于苯酚），

69.9 %。

（1）在30℃，100 g苯酚和200 g水形成的系统达液-液平衡时，两液相的质量各为多少？

（2）在上述系统中若再加入100g苯酚，又达到相平衡时，两液相的质量各变到多少？

解：（1）系统代表点

，

根据杠杆原理

6.8 水-异丁醇系统液相部分互溶。在101.325 kPa下，系统的共沸点为89.7 ℃。气(G)、

液(L

1)、液(L

2

)三相平衡时的组成依次为：70.0 %；8.7 %；85.0 %。今由350 g

水和150 g异丁醇形成的系统在101.325 kPa压力下由室温加热，问：

（1）温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？

（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？

6.9 恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图，指出四个区域内平衡的相。

解：各相区已标于图上。

l

, B in A.

1

l

, A in B.

2

6.10 为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯，在86.0 kPa 压力下用水蒸气蒸馏。已知：在此压力下该系统的共沸点为80℃，80℃时水的饱和蒸气压为4

7.3 kPa。试求：

（1）气相的组成（含甲苯的摩尔分数）；

（2）欲蒸出100 kg纯甲苯，需要消耗水蒸气多少千克？

6.11 液体H

2O(A)，CCl

4

(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下：

40 50 60 70 80 90

7.38 12.33 19.92 31.16 47.34 70.10

28.8 42.3 60.1 82.9 112.4 149.6 两液体成完全不互溶系统。

（1）绘出H

2O-CCl

4

系统气、液、液三相平衡时气相中H

2

O，CCl

4

的蒸气分压对温度的关系曲

线；

（2）从图中找出系统在外压101.325 kPa下的共沸点；

（3）某组成为（含CCl4的摩尔分数）的H2O-CCl4气体混合物在101.325 kPa下恒压冷却到80℃时，开始凝结出液体水，求此混合气体的组成；

（4）上述气体混合物继续冷却至70℃时，气相组成如何；

（5）上述气体混合物冷却到多少度时，CCl

4

也凝结成液体，此时气相组成如何？