第五章 多相平衡(含答案)

第五章相平衡
一、选择题
1、下列体系中哪一个是均相体系：( )
(A)水雾和水蒸气混合在一起； (B)乳状液
(C)水和被水饱和的空气 (D)两种不同的金属形成的固熔体
2、克拉佩龙方程表明：( )
(A)两相平衡时的平衡压力随温度而变化的变化率
(B)任意状态下压力随温度的变化率
(C)它适用于任何物质的两相平衡
(D)以上说法都不对
3、压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化：（）
(A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 不一定
４、对于下列平衡系统：①高温下水被分解；
②同①，同时通入一些H2(g) 和O2(g)；③H2 和O2同时溶于水中，其组元数K和自由度数f的值完全正确的是：（）
(A) ①K = 1，f= 1 ②K = 2，f= 2 ③K = 3，f = 3 ；
(B) ①K = 2，f= 2 ②K = 3，f= 3 ③K = 1，f = 1
(C) ①K = 3，f= 3 ②K = 1，f= 1 ③K = 2，f = 2
(D) ①K = 1，f= 2 ②K = 2，f= 3 ③K = 3，f = 3
５、水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在 101325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种? ( )
(A) 3 种(B) 2 种(C) 1 种
(D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存
６、298 K 时，蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时，整个体系的组分数、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
７、如右图所示，
当水处在三相点
平衡时，若系统发
生绝热膨胀，水的
相态将如何变
化？ ( )
(A)气相、固相消
失，全部变成液
态；
(B)气相、液相消失，全部变成固态；
(C)液相消失，固相、气相共存；
(D)固相消失，液相、气相共存
8、对简单低共熔体系，在最低共熔点，当温度继续下
降时，体系存在( )
(A)一相 (B)二相 (C)一相或二相 (D)三相
9、已知纯A和纯B的饱和蒸气压p A*<p B*，且A和B所组成的体系具有最高恒沸点。

向A中不断加入B，则溶液的蒸气压( ) (A)不断增大 (B)不断减小 (C)先增大后减小 (D)先减小后增大
10、甲、乙、丙三个小孩共吃一支冰棍，三人约定：⑴各吃质量的三分之一；⑵只准吸，不准咬；⑶按年龄由小到大顺序先后吃。

结果，乙认为这只冰棍没有放糖，甲则认为这冰棍非常甜，丙认为他俩看法太绝对化。

则三人年龄：
(A) 甲最大，乙最小；
(B) 丙最小，乙最大
(C) 丙最大，甲最小；
(D) 甲最小，乙最大。

11、部分互溶双液系，一定温度下若出现两相平衡，则( )
(A)体系的组成一定
(B)两相的组成与体系的总组成无关。

且两相的量之比为常数
(C)两相的组成与体系的总组成关有。

且两
相质量分数之比为常数 (D)两相的组成不定
12、在相图上,当体系处于下列哪一点时只存在一个相? ( ) (A) 恒沸点 (B) 熔点 (C) 临界点 (D) 低共熔点 13、恒沸混合物( ) (A)气液两相的量相同 (B)气液两相中某种组分B 的物质的量相同 (C)气液两相的组成相同 (D)气液两相的组成相同，在P-X 图和在T-X 图上均为同一值 14、右图中PQ 线上( ) (A) f*=0 (B)f*=1 (C) A 和B 不互溶 (D)A 和B 完全互溶 15、在有低共熔点存在的体系，若步冷曲线上出现平台，此时，体系存在的相数( ) (A)1 (B)2 (C) 3 (D)2或3 16、在双组分体系T-X 图上，若有一极小点，则该点( )
(A)叫最低恒沸混合物 (B)叫最高恒沸混合物 (C)所对应的组成在任何情况下都不发生变化
(D)在该点气液两相的量相同 17、定压下，在最低共熔点，系统存在( ) (A)一相 (B)二相 (C)三相 (D)四相 18、如下图所示，在相合熔点，形成的化合物的步冷曲线 上出现( ) (A)拐点 (B)平台 (C)无拐点和平台
(D)一个拐点两个平台
19、右图中，气液两相组成相同的点为( )
(A)A 、B 点 (B)C 点
(C) A 、B 、C 点
(D)气相线和液相线上各点 20、若步冷曲线出现平台， 此时体系的条
件自由度数为( )
(A)0 (B)1 (C) 2
(D)3
21、在101325Pa 压力下， 冰与被空气饱和了的水成平衡的温度叫( ) (A)凝固点 (B)冰点 (C)三相点 (D)露点 22、两相平衡的标志是( ) (A)p(α)=p(β) (B)T(α)=T(β) (C)μi (α)=μi (β) (D)x i (α)+ x i (β)=1 23、在不考虑重力场、电磁场等外界因素时，定温定压下，相律的表达式为( ) (A)f=K-Φ (B)f=K-Φ+1 (C) f=K-Φ+2 (D)f=K-Φ-2 24、如图是FeO 与SiO 2的恒压相图，那么存在几个稳定化合物：（ ） (A)1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个 25、如图所示,当物系点在通过A 点的一条直线上变动时，则此物系的特点是：( ) (A) B 和C 的百分含量之比不变 (B) A 的百分含量不变 (C) B 的百分含量不变 (D) C 的百分含量不变
二、判断题
1、对于形成最低恒沸混合物的二组分体系，在最低恒沸点时f*=1。

（ ）
2、相律是热力学中基本定律之一，它适用于任何宏观系统。

( )
3、恒沸混合物与化合物一样，具有确定的组成。

( )
4、由CaCO 3(s)、CaO(s)、BaCO 3(s)、及CO 2（g ）构成的平衡物系的自由度为0。

( )
5、FeCl 3和H 2O 能形成FeCl 3·6H 2O 、2FeCl 3·7H 2O 、2FeCl 3·5H 2O 、FeCl 3·2H 2O 四种水合物，在恒压下，最多可能平衡共存的相数为4。

( )
6、若A 和B 可形成最高恒沸混合物E （含A40%），欲在精馏塔中将含A60%的混合物分离。

则塔顶将馏出纯A （ ）
7、克拉贝龙方程
m
m
V T H dT dP ∆∆=适用条件是多组分的多相平衡系统。

( ) 8、克拉贝龙方程
m
m
V T H dT dP ∆∆=，其压力随温度的变化率一定大于0。

( ) 9、共沸物是混合物，而不是化合物，其组成随压力改变而改变。

( )
10、具有最低沸点的A 和B 二组分系统，恒沸物为C ，精馏后的残液是C 。

( ) 三、计算题
1、苯酚-水体系在60℃时，分为两个液相，第一相含酚16.8%(质量)，第二相含水44.9%(质 量)。

如果该体系中含有90g 水和60g 苯酚，则各相质量是多少?
2、在含80%(质量)苯酚的100g 水溶液中需要再加多少水，才能使溶液变混浊? (水-苯酚两 相平衡时水相含酚16.8%，酚相含水44.9%)。

3、70℃时，CH 4的蒸气压为82.8kPa ，80℃时为112.4kPa ，计算：(1) CH 4的摩尔气化热；(2) 正常沸点。

4、乙醚在正常沸点34.66℃时的气化热为360.2 J·g -1
，求：(1) 压力为98.7 kPa 时的沸 点；(2) 温度为36.6℃时的蒸气压。

5、100℃时水的气化热为2255 J·g -1
，求水的蒸气压随温度的变化率。

6、固态氨的饱和蒸气压与温度的关系有：ln(p/Pa)=27.92-3754/(T/K)，液态氨的饱和蒸气压与温度的关系为：lnc(p/Pa)=24.38-3063/(T/K)，试求氨的三相点的温度与压力。

7、(NH 4)2SO 4 20℃时在水中的溶解度为43.0%(质量分数)。

现将纯度为94%的粗盐100g 溶于100g 水中，然后降温至20℃，得到多少结晶?
8、固态苯和液态苯的蒸气压与温度的关系分别如下：
求：（1）苯的三相点温度及三相点的蒸气压； （2）苯在三相点时的熔化焓及熔化熵。

9、图为Sb-Cd 的温度一组成图，（1）标明各区域相态；（2）确定物系形成化合物的组成；（3）确定该化合物的化学式（M cd =112.41 M sb =121.75）
()[]T K
Pa s p 2310971.11/lg -=()[]T K Pa l p 1784097.10/lg -=
10、图是A ，B 两化合物的等压固液相图。

请指出：（1）N ，P ，Q 各点的相态及相数并说明这些点所代表的意义；（2）由d 点降温到y 点过程中系统相态的变化情况。

第五章 相平衡答案 一、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D
A
D
D
C
B
C
B
D
D
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 C
C
C
A
D
A C
B
C A 题号 21 22 23 24 25 答案
B
C
C
D
A
二、判断题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 × × × √ × √ × × √ × 三、计算题 1、 解：
该体系的总组成为含酚: 60/(90+60)×100%=40%
根据题意及杠杆规则,两者质量之比为
[(1-0.449)-0.4]/解：(0.4-0.168)=0.65 2、 解： 当出现两相时，溶液开始变混浊，即：0.832>H 2O%>0.449 设再加入水为xg ，则 [100(1-0.8)+x]/[100(1-0.8)+x+100×0.8]>0.449
解之，得 x>45.2g 3、 解：
ln(p 2/p 1)=Δvap H m ø
(T 2-T 1)/(2.303RT 1T 2)
Δvap H m ø=30796J ∵Δvap H m ø/T b =88 J·K -1·mol -1
∴T 2=30796/88=350K 4、 解：
ln(p 2/p 1)=Δvap H m ø(T 2-T 1)/(2.303RT 1T 2) ∴ T b =307.1K
ln(p 2/101.3)=360.2×74(309.8-307.9)/(2.303×8.314×307.9×309.8)
p 2=108×103
Pa=108 kPa 5、解：
dp/dT=Δvap H m ø
p/RT 2
dp/dT=2255×18×101325/(8.314×373.22
)
Pa·K -1
dp/dT=3552Pa·K -1
40 20 80 AS
E
M R S N
P Q
6、 解：
三相点的压力：三相点温度时NH 3(l)和NH 3(s)的蒸气压。

所以三相点的温度和压力即为上两方程联立之后的解。

解之, 得：T=195.2K
p=5.93×103
Pa 7、解：
溶液的组成为：100×94%/(100+100)=0.47 根据杠杆规则：m l (0.47-0.43)=m s (1-0.47)即(200-m s )×0.04=m s ×0.53
∴ m s =14.0g ，固析出晶体14.0g 。

8、解：
（1）三相点时，p(s)=p(l)
即11.971-2310K/T=10.097-1784K/T
解得T=279.2K
将T 代入上述任一蒸气压与温度的关系式中，得P=4977Pa
（2）由克-克方程
C RT 303.2H Pa p lg m +∆-
=⎪⎭⎫ ⎝⎛ 并对此题给关系式，有
1-1
23.44ol 2310314.8303.2-⋅=⋅⨯⨯=∆mol kJ m kJ H m sub
11
·16.34·1784314.8303.2--=⨯⨯=∆mol J mol kJ H m vap
故
1
·07.10-=∆-∆=∆mol kJ H H H m vap m sub m fus
1
1··07.36/--=∆=∆mol K J T H S m fus m fus
9、解：
(1)在相图上标明
(2)0.580 (3)Sb 2Cd 3
10、解：
（1）A 和B 会形成不稳定化合物T 。

N ，P ，
Q 各点的相态，相数及这些点所代表的意义列于 点 相点 相数 点所代表
的意义
N L N +A （S ）+T （S ） 3 A 与T 的最
低共熔点
Q L P + T （S ）+B （S ） 3 T 的不相合
熔点
P L P 1 转熔反应
的液相点
其中L N 和L P 分别表示组成为N ，P 的熔液。

（2）由d 点代表的熔液降温到Z 点后，开
始析出固体B ，继续降温，B 不断析出而熔液组成沿ZP 线变化，降温到X 点后不稳定化合物T 开始析出，此时下列放热的转熔反应进行：
()()s T L s B p →+ 这时，三相共存，温度维持不变，L P
熔液相的组成为P 。

直到B （s ）消失后，温度再继续下降，T 不断析出，而
与之平衡的液相组成沿PN 线变化，温
度降到y 点后，开始析出固体A ，此时L N +A （S ）+T （S ）三相共存，温度维持
不变，待组成为N 的L N 熔液相消失后温度才继续下降。

l
Sb 2Cd 3+Cd l+Sb 2Cd 3 l+Sb Sb+Sb 2Cd 3
l+Cd。