物理化学课后习题第六章答案

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

2

S(g)成平

衡;

（4）取任意量的NH

3(g)和H

2

S(g)与NH

4

HS（s）成平衡。

（5）I

2作为溶质在两不互溶液体H

2

O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 常见的Na

2CO

3

（s）水合物有Na

2

CO

3

∙H

2

O（s),Na

2

CO

3

∙7H

2

O(s)和Na

2

CO

3

∙10H

2

O

（s）.

（1）101。325kPa下,与Na

2CO

3

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Na

2CO

3

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 ≥0，即P—1≤2,那么与水蒸气平衡的水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：m

m V T H dT dp βαβ

α∆∆=

若增加压力：0>dT dp

，即 0>m

m V T H βαβα∆∆，又有 0

0

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。

100102。1104.4107.5113.8118。1

00.3000。5000.7000.900 1.000

00.1850.3740.5750.833 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。0 C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110.3 C。

（3）的液相的露点为112.7 C。

(4）105.0 C时气-液平衡两相的组成，。

(5）系统代表点

6.7已知水-苯酚系统在30 C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 %。