完整版物理化学课后习题第六章答案.doc

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） CaCO3(s) 与其分解产物 CaO(s)和 CO2(g) 成平衡；

（ 3）NH4HS(s) 放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g) 和 H2S(g) 成平衡；（4）取任意量的 NH3(g) 和 H2S(g) 与 NH4HS(s) 成平衡。

（5） I 2作为溶质在两不互溶液体 H2 O和 CCl4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.

（）C

= 3 – 1 = 2, P

= 3,

F

=

C – P

+ 2 = 2

–

3 +

2 2 = 1.

（）C

= 3 –

1

–

1 = 1,

P

= 2,

F

=

C – P

+ 2 = 1

3 – 2 + 2 = 1.

（）C

= 3 –

1 = 2,

P

= 2,

F

=

C – P

+ 2 = 2

–

2

4 + 2 = 2.

（）C

= 3, P

= 2,

F

=

C – P

+ 1 = 3

–

2 + 1 = 2.

5

6.2常见的Na2CO3(s)水合物有Na2CO3?H2O(s)，Na2CO3?7H2O(s)和Na2CO3?10H2O(s). （ 1） 101.325kPa 下，与 Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多能有几种？

（2） 20℃时，与水蒸气平衡的水合物最多可能有几

种？解 : （ 1） C = S – R - R ' = 2 –0 –0 =2

F = C – P + 1 =2–P + 1= 3–P≥0，即P-2≤1，那么能与Na2CO3 水溶液及冰平衡共存的水合物最多只有一种。

（2） C = S – R - R ' = 2 –0 –0 =2

F

= C – P

+ 1 =2

–

P + 1= 3

–

P

≥ ，即

P-1

≤ ，那么与水蒸气平衡的水

0 2

合物最多可能有两种。

6.4单组分系统碳的想吐（示意图）如附图所示。

（1）分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度数；

（2） 25℃， 101.325kPa 下，碳以什么状态稳定存在？

（3）增加压力可以使石墨转换为金刚石。已知石墨的摩尔体积大于金刚石的

摩尔体积，那么加压使石墨转换为金刚石的过程吸热还是放热？

解：（ 1）OA线——石墨和金刚石的平衡F=1

OB线——石墨和液相碳的平衡F=1

OC线——金刚石和液相碳的平衡F=1

O点——石墨，金刚石和液相碳的三相平衡点F=0

A 点——石墨和金刚石的不可区分点

B 点——石墨和液相碳的不可区分点

C点——金刚石和液相碳的不可区分点

（ 2）从相图上可直接读得，碳在25℃， 101.325kPa 时稳定存在的形式是石墨；

（3）由克拉佩龙方程：dp H

m

dT

T V

m

若增加压力：dp

0 ，即H m 0 ，又有T V m 0 ，那么可以得到dT T V m

H m0 ，那么加压使石墨转换为金刚石的过程是放热过程。

6.5已知甲苯、苯在90 C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 C 的液态混合物。在恒温90 C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？

解：原始溶液的组成为

（1）刚开始出现气相时，可认为液相的组成不变，因此

（2）只剩最后一滴液体时，可认为气相的组成等于原始溶液的组成

（3）根据（ 2）的结果

由杠杆原理知，

6.6101.325 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

（ 1）画出气-液平衡的温度-组成图。

（ 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）105.0C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 C达到平衡时，气 - 液两相的质量各位多少？

解：（ 1）气 - 液平衡的温度 - 组成图为

（2）的气相的泡点为110.3C。

（3）的液相的露点为112.7C。

（4）105.0 C时气 - 液平衡两相的组成，。（5）系统代表点