合肥工业大学-物理化学习题-第六章相平衡合并
物理化学第二版作业答案6-8
物理化学作业题答案第六章 相平衡 思考题5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。
指出该系统的独立组分数、相数和自由度？答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。
所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。
习题解析3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。
(1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。
(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。
解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。
在没有发生反应时，组分数2C =。
现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。
当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度*12121f C P =+-=+-=。
这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。
（2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。
有一个化学平衡，1R =。
没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。
现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。
若保持2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。
也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。
5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓1vap m 45.05 kJ mol H -∆=⋅，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -∆=⋅。
合肥工业大学物理化学习题化学动力学合并
例 一般化学反应的活化能约在40~400 kJmol－1范围内, 多数在50~250 kJmol－1之间. (1)现有某反应活化能为100 kJmol－1, 试估算: (a)温度由300K上升10K; (b)由400K上 升10K, 速率常数k各增大几倍? 为什么二者增大倍数不同?(2)如活化能为150 kJmol－1, 再做同样计算, 比较二者增大的倍数, 说明原因. 再对比活化能不同会产生什么效果? 估算中可设指前因子A 相同.
kB pA pB2
kB
pB 3
pB2
kA pB3
得
231 1 t1 2 (3 1)kA pB2,0 20min
(2)
ln kc,A(800K) kc,A (720K)
ln
k k
p,A p,A
(800K)(800K)2 (720K)(720K)2
Ea R
(800 720)K
800K
产品C的产率; 通过调节温度是_没__有__
(有或没有)可能使产品中C的含量提高
到50%以上的.
00-7-15
反应2
反应1 1/T
14
10 某反应的积分速率方程为一直线, 直线斜率为速率常数的 负值, 则该反应可能为_零__级__或__一__级反应.
11 气体反应碰撞理论的要点可概括为: _(1_)_气__体__分__子__必__须__经__过__碰__撞__才__能__发__生__反__应__. ___________________ _(2_)_只__有__分__子__动__能__大__于__某__临__界__值__的__碰__撞__才__是__引__起__反__应__的__有__效__碰__撞_ . _(3_)_反__应__速__度__等__于__单__位__时__间__单__位__体__积__内__发__生__的__有__效__碰__撞__次__数__.
合肥工业大学-物理化学习题-第六章相平衡合并
B. 2
C. 3
D. 随生成氧化物数目而变
3 AlCl3加入水中形成的系统, 其独立组分数是_____. A
A. 2
00-7-15
B. 3
C. 4
D. 5
5
4 关于相律的适用条件, 下列说法较准确的是_____. D A. 封闭系统 B. 敞开系统 C. 多相平衡系统 D. 平衡系统 5 碳酸钠与水可形成下列几种水合物: Na2CO3 H2O, Na2CO3 7H2O, Na2CO3 10H2O. 在101.325kPa, 与碳酸钠水溶液和 冰共存的含水盐最多可以有 ____ B 种. A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 F = C－P + 1 C = 2; 当F = 0时, P = 3(溶液, 冰, 固体盐) B 6 单组分物质的熔点温度 ______. A. 是常数 B. 仅是压力的函数 C. 同时是压力和温度的函数函 D. 是压力和其它因素的函数
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7
10 已知A液体的沸点比B 液体高, 且两者能形成低共沸混合物 C____. E. 将任意比例的A和B进行蒸馏, 塔顶馏出物应是 A. 纯A B. 纯B C. E D. B + E
11 已知温度为T时, 液体A的蒸气压为13330Pa, 液体B的蒸气 压为6665Pa. 若A与B形成理想液态混合物, 则当A在液相 C 中的摩尔分数为0.5时, 其在气相中的摩尔分数为____. A. 1/3 B. 1/2 C. 2/3 D. 3/4
例 图为碳的相图, 问: (1) O点是什么点; (2) 曲线OA, OB, OC分别表示什么？ (3) 常温常压下石墨, 金刚石何者是热力学上的稳定相； (4) 在2000K把石墨转变成金刚石需要多大压力？ (5) 在任意给定的温度和压力下, 石墨和金刚石那个密度大? 已知 石墨 金刚石 Hm< 0.
6物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第6章+相平衡
第六章相平衡一．基本要求1．掌握相平衡的一些基本概念，会熟练运用相律来判断系统的组分数、相数和自由度数。
2．能看懂单组分系统的相图，理解相图中的点、线和面的含义及自由度，知道相图中两相平衡线的斜率是如何用Clapeyron 方程和 Clausius-Clapeyron 方程确定的，了解三相点与凝固点的区别。
3．能看懂二组分液态混合物的相图，会在两相区使用杠杆规则，了解蒸馏与精馏的原理，知道最低和最高恒沸混合物产生的原因。
4．了解部分互溶双液系和完全不互溶双液系相图的特点，掌握水蒸汽蒸馏的原理。
5．掌握如何用热分析法绘制相图，会分析低共熔相图上的相区、平衡线和特殊点所包含的相数、相的状态和自由度，会从相图上的任意点绘制冷却时的步冷曲线。
了解二组分低共熔相图和水盐相图在湿法冶金、分离和提纯等方面的应用。
6．了解生成稳定化合物、不稳定化合物和形成固溶体相图的特点，知道如何利用相图来提纯物质。
二．把握学习要点的建议相律是本章的重要内容之一，不一定要详细了解相律的推导，而必须理解相律中各个物理量的意义以及如何求算组分数，并能熟练地运用相律。
水的相图是最简单也是最基本的相图，要把图中的点、线、面的含义搞清楚，知道确定两相平衡线的斜率，学会进行自由度的分析，了解三相点与凝固点的区别，为以后看懂相图和分析相图打好基础。
超临界流体目前是分离和反应领域中的一个研究热点，了解一些二氧化碳超临界流体在萃取方面的应用例子，可以扩展自己的知识面，提高学习兴趣。
二组分理想液态混合物的相图是二组分系统中最基本的相图，要根据纵坐标是压力还是温度来确定气相区和液相区的位置，理解气相和液相组成为什么会随着压力或温度的改变而改变，了解各区的条件自由度（在二组分相图上都是条件自由度），为以后看懂复杂的二组分相图打下基础。
最高（或最低）恒沸混合物不是化合物，是混合物，这混合物与化合物的最根本的区别在于，恒沸混合物含有两种化合物的分子，恒沸点的温度会随着外压的改变而改变，而且两种分子在气相和液相中的比例也会随之而改变，即恒沸混合物的组成也会随着外压的改变而改变，这与化合物有本质的区别。
物理化学课后答案 第六章 相平衡
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）I2(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）I2作为溶质在两不互溶液体H2O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.（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 C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 C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Raoult定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理6.3单组分系统的相图示意如右图。
试用相律分析途中各点、线、面的相平衡关系及自由度。
解：单相区已标于图上。
二相线（F = 1）：三相点（F = 0）：图中虚线表示介稳态。
6.4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。
物理化学第六章课后答案完整版
第六章相平衡6.1(1)(2)(3)(4)(5)解：指出下列平衡系统中的组分数G相数P及自由度尸。
島(S)与其蒸气成平衡；CaC03 (s)与其分解产物CaO (s)和C02 (g)成平衡；NHJIS (s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH$ (g)和H2S (g)成平衡；取任意量的NH, (g)和泾(g)与NH<HS (s)成平衡。
L作为溶质在两不互溶液体氏0和CCh中达到分配平衡(凝聚系统)。
(1) C=1,P = 2,F = C - P+2=l-2 + 2= 1・(2) C = 3- l = 2,P = 3,F = C- P + 2 = 2 ・3 + 2= 1・(3) C = 3- l- l = l,P=2,F = C- P + 2= l- 2 + 2=l.(4) C = 3- l = 2,P = 2,F = C- P + 2 = 2- 2 + 2 = 2.(5) C = 3,P = 2,F = C- P+ l= 3- 2+ l = 2・6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90°C时的饱和蒸气压分别为卩；二54-22kPa和讥二l36.12kPa。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为So二的甲苯 -苯混合物5 mol,在90 °C下成气-液两相平衡，若气相组成为沟二°4%6求：(1)平衡时液相组成忑及系统的压力a(2)平衡时气、液两相的物质的量从8丄皿）解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此"兀2；+恶卩;卫;十&; ■ pix0.4556X54.22珑■◎訂加為136J2- (136.12- 54.22>0.4556P = “; + 裨;=0.75X54.22+ 0.25X136.12= 74.70 kPa(2)系统代表点花。
二°6根据杠杆原理(y B.g一U H = (m一m )叫n l +— = 0.5（0.4556 —0.3”. = （0.3-0.25 Xii K = 1.216/?/<?/ n t =3.784加o/6.3 单组分系统的相图示意如右图。
合肥工业大学-物理化学习题-第五章、化学平衡合并
B. 温度
C. 压力
D. 平衡组成
2
7 对反应式(1) A + B = 2C 和 (2) (1/2)A + (1/2)B = C, 在相同条 件下存在关系 _____. B A. G = 2 ; = K (1) K (2) G (2) r m r m (1) 2 B. rG m (1) = 2 rG m (2); K (1) = {K (2) } 2 C. rG m (1) = rG m (2) ; K (1) = {K (2)} D. rG m (1) = rG m (2) ; K (1) = K (2)
K 100 100k Pa K 101 101 k Pa
101 100
因
rGm RT ln K
rG100 rG101 RT ln(K100 / K101 ) ( B )RT ln1.01325
rGm = G1+G4 =－228580 J· mol1
1 228580J mol K e xp 1 1 8.134J K mol 298K
8 对恒温恒压不做非体积功的反应系统, 若 rG D m > 0, 则___. A. 反应不能正向进行 B. 反应能正向进行 C. 须用rGm 判断反应限度后才知反应方向 D. 当Ja < K 时仍能正向进行
9 影响化学反应标准平衡常数的因素有 _____. A A. 温度
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求标准平衡 kJ· mol 常数 , 又知水在298 K时的蒸气压力为3370 Pa, 则反应
例 水在298 K时的标准摩尔生成吉布斯函数为－237.14
物化第6章+相平衡
§6.1 相 律 相律用来确定相平衡系统中有几个独立改变的变量— 相律用来确定相平衡系统中有几个独立改变的变量 —自由度 自由度 一、自由度数 1、独立变量 相平衡系统发生变化时，系统的温度、压力及每 相平衡系统发生变化时，系统的温度、
个相的组成均可发生变化。但并不是说所有变量都是独立变量。 个相的组成均可发生变化。但并不是说所有变量都是独立变量。如 一个A 二组分系统，要想描述其组成，我们用一个x 即可， 一个A-B二组分系统，要想描述其组成，我们用一个xB即可，因为 另一个变量x =1- 具有一定的函数关系，它只有一个独立变量。 另一个变量xA=1-xB具有一定的函数关系，它只有一个独立变量。而 对一个三组分系统的组成则可用xA、xB来描述，而xC可以用xC=1-xA对一个三组分系统的组成则可用x 来描述， 可以用x =1表示，它有二个独立变量。类推可得一个相中若含有S xB表示，它有二个独立变量。类推可得一个相中若含有S种物质时 需要有S ，需要有S-1种物质的相对含量来描述该相的组成。
例如，纯水在气、液两相平衡时，温度、 例如，纯水在气、液两相平衡时，温度、压力均可以 改变，但其中只有一个变量（如T）可以独立改变，另一 改变，但其中只有一个变量（ 可以独立改变， 个变量（ 是不能独立改变的，它是前一个变量（ 个变量（p）是不能独立改变的，它是前一个变量（T）的 函数，这个函数关系即克拉佩龙方程 克拉佩龙方程。 函数，这个函数关系即克拉佩龙方程。如果在温度改变时 压力变量不按函数变化，也独立改变， ，压力变量不按函数变化，也独立改变，则必然要有一个 相消失，而不能维持原有两相平衡。因此， 相消失，而不能维持原有两相平衡。因此，我们说这一系 统的自由度数为1 统的自由度数为1。 又如任一组成的二组分盐水溶液与水蒸气两相平衡系 可以改变的变量有三个：温度、 统，可以改变的变量有三个：温度、压力和盐水溶液的组 但水蒸气压力是温度和溶液组成的函数， 成。但水蒸气压力是温度和溶液组成的函数，或者说溶液 的沸腾温度是压力和溶液组成的函数。 的沸腾温度是压力和溶液组成的函数。故这个系统的自由 度数为2 度数为2。
物理化学6 相平衡
例 根据条件，确定以下平衡系统中的组分数
H 2 (g) I 2 (g) 2HI(g)
（1）反应前只有HI；
（2）反应前有等物质量的H2和I2；
（3）反应前有任意量的HI、 H2和I2。 解： （1）K=S- R- R′=3- 1- 1=1； （2） K=S- R- R′=3- 1- 1=1 ；
定T，以P为纵坐标，气相组成和液相组成为横坐标， 作 p—x图，叫作蒸气压—组成图。 理想二元混合溶液（xA与xB为溶液中两组分的物质的量分数）：
* pA pA xA
pA与xB呈线性关系 pB与xB呈线性关系
p pA*
pB*
* pB pB xB
* * * p pA pB pA ( pB pA ) xB
B
273.16
水蒸气
C
T T /K • 在线上， = 2, f =1 • 压力与温度只能改变一个，指定了压力，则温度由系统自
定，反之亦然。
(3)O点是三相点，冰、水、水蒸气三相共存
• 气-液-固三相共存
• = 3, f =0
p / Pa
C
水的相图
水
A
f
OA是气-液两相平衡线 即水的蒸气压曲线
Φ =2 f =K- Φ+2=1-2+2=1
例
教材143页，习题1： 一种含有K+、Na+、SO42-、NO3-的水溶液系统，其 组分数是多少？在某温度和压力下，此系统最多能有几 相平衡？
解：
以K+、Na+、SO42-、NO3-、H2O 为对象 S=5， K+、Na+、SO42-、NO3-、H2O R=0，没有化学反应（平衡） R′=1，溶液保持电中性 K=S- R- R′=5- 0- 1=4
物理化学课后习题第六章答案教学总结
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）I2(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）I2作为溶质在两不互溶液体H2O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.（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 =2F = 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 =2F = 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。
物理化学 第六章 相平衡
例如:体系中含有C（s）、CO（g）、H2O （g）、CO2（g）、H2（g）五种物质，它 们之间存在以下三个反应
C H2O CO H2
C CO2 2CO
CO H2O CO2 H2 （1）—（2）=（3）
(1) (2) (3) R=2
R 3
浓度限制条件
若有S种物质，如果其中有几种物质存在在同 一相中，浓度总保持某种数量关系，那么，存 在的独立浓度关系式的数目叫~。
c．如果PCl3（g）,Cl2（g）之间存在着比例关系， 投料时按PCl3（g）,Cl2（g）按1：1加入或完全由 PCl5（g）分解而来 C=S-1-1=1
C与S之间的关系
C S R R'
R： 独立的化学反应数
R’: 同一相中的浓度限制条件。 （同一相中有多少个浓度关系式）
独立的化学反应
相平衡：宏观上这种迁移停止，称为相平衡
相率:解决相平衡问题运用的一个基本规律
§6—1 相率
一、基本概念
1．相和相数 相：宏观上物理性质和化学性质完全均匀一 致的部分称为一相，相与相之间有明显界面。 越过界面体系物理性质和化学性质发生突变。
相数：体系中所包含相的总数叫相数。
用“ ”表示。
同一体系外界条件不同，相数是不同的
解： S R R’ C φ f 31 1 1 1 2
2．若在上述体系中加入少量的NH3（g）
解： S R R’ C φ f
3．自由度和自由度数
自由度：确定平衡体系状态所需要的独立强度 变量。或在不引起旧相消失和新相生成的前提 下，可以在一定范围内自由变动的强度性质。 叫~。通常指T、p、各物质的浓度xB
自由度数：指定条件下，体系自由度的总数 （体系中总共有几个自由度，自由度数就为几） 自由度用 “f”表示
物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第6章 相平衡
第六章相平衡一．基本要求1．掌握相平衡的一些基本概念，会熟练运用相律来判断系统的组分数、相数和自由度数。
2．能看懂单组分系统的相图，理解相图中的点、线和面的含义及自由度，知道相图中两相平衡线的斜率是如何用Clapeyron方程和Clausius-Clapeyron方程确定的，了解三相点与凝固点的区别。
3．能看懂二组分液态混合物的相图，会在两相区使用杠杆规则，了解蒸馏与精馏的原理，知道最低和最高恒沸混合物产生的原因。
4．了解部分互溶双液系和完全不互溶双液系相图的特点，掌握水蒸汽蒸馏的原理。
5．掌握如何用热分析法绘制相图，会分析低共熔相图上的相区、平衡线和特殊点所包含的相数、相的状态和自由度，会从相图上的任意点绘制冷却时的步冷曲线。
了解二组分低共熔相图和水盐相图在湿法冶金、分离和提纯等方面的应用。
6．了解生成稳定化合物、不稳定化合物和形成固溶体相图的特点，知道如何利用相图来提纯物质。
二．把握学习要点的建议相律是本章的重要内容之一，不一定要详细了解相律的推导，而必须理解相律中各个物理量的意义以及如何求算组分数，并能熟练地运用相律。
水的相图是最简单也是最基本的相图，要把图中的点、线、面的含义搞清楚，知道确定两相平衡线的斜率，学会进行自由度的分析，了解三相点与凝固点的区别，为以后看懂相图和分析相图打好基础。
超临界流体目前是分离和反应领域中的一个研究热点，了解一些二氧化碳超临界流体在萃取方面的应用例子，可以扩展自己的知识面，提高学习兴趣。
二组分理想液态混合物的相图是二组分系统中最基本的相图，要根据纵坐标是压力还是温度来确定气相区和液相区的位置，理解气相和液相组成为什么会随着压力或温度的改变而改变，了解各区的条件自由度（在二组分相图上都是条件自由度），为以后看懂复杂的二组分相图打下基础。
最高（或最低）恒沸混合物不是化合物，是混合物，这混合物与化合物的最根本的区别在于，恒沸混合物含有两种化合物的分子，恒沸点的温度会随着外压的改变而改变，而且两种分子在气相和液相中的比例也会随之而改变，即恒沸混合物的组成也会随着外压的改变而改变，这与化合物有本质的区别。
物理化学习题-第六章、相平衡合并
6 把NaHCO3放在一抽空的容器中, 加热分解并达到平衡: 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g), 该系统的独立组
分数 C = _S_－__R_－__R___=__4_－__1_－__1_=__2_; 相数 P = ___3__; 自由度数
F = _C_－__P__+__2_=__1__.
(2) CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡; (3) NH4HS(s)在真空容器中与分解产物NH3(g)和H2S (g)成平衡; (4) 取任意量NH3(g)和H2S(g) 与NH4HS(s) 成平衡; (5) I2 在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡(凝聚系统).
C = S－ R－ R´= 4－ 1 － 1＝2 F = C －P＋2 = 2－ 3 + 2 = 1
.
12
相律 例 在25℃时, A, B和C三种物质(不能互相发生反应)所形成
的溶液与固相 A 和由 B 与 C 组成的气相同时呈平衡. (1)试计算此系统的自由度数? (2)试计算此系统中能平衡共存的最大相数?
力为 65 108 Pa. (5)OA线斜率 dp / dT = H/(T V) 0,
B. 仅是压力的函数
C. 同时是压力和温度的函数函
D. 是压力和其它因素的函数
00-7-15
.
6
7 某种物质在某溶剂中的溶解度 __C___. A. 仅是温度的函数 B. 仅是压力的函数
C. 同时是温度和压力的函数 F = C－P + 2
D. 是温度, 压力及其它因素的函数当 C = 2; P = 2时, F = 2 (温度,压力)
物化第六章 - 答案
第六章相平衡練習題一、是非題，下列各題的敘述是否正確，對的畫√錯的畫×1、純物質兩相達平衡時，兩相的吉布斯函數值一定相等。
（）2、理想液態混合物與其蒸氣達成氣、液兩相平衡時，氣相總壓力p與液相組成x B呈線性關系。
（）3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔體，其相圖如右圖，理論上，通過精煉可以得到兩個純組分。
（）4、二組分的理想液態混合物的蒸氣總壓力介于二純組分的蒸氣壓之間。
( )5、在一定溫度下，稀溶液中揮發性溶質與其蒸氣達到平衡時氣相中的分壓與該組分在液相中的組成成正比。
（）6、恒沸混合物的恒沸溫度與恒沸組成不隨壓力而改變。
( )7、在一個給定的體系中，特種數可以分析問題的角度不同而不同，但獨立組分數是一個確定的數。
（）8、自由度就是可以獨立變化的變量。
（）9、單組分體系的相圖中兩相平衡線都可以用克拉貝龍方程定量描述。
（）10、在相圖中總可以利用杠桿規則計算兩相平衡時兩相的相對量。
( )二、選擇題1、在p下，用水蒸氣蒸餾法提純某不溶于水的有機物時，系統的沸點：（）。
（1）必低于373.2 K；（2）必高于373.2 K；（3）取決于水與有機物的相對數量；（4）取決于有機物相對分子質量的大小。
2、已知A(l)、B(l)可以組成其t-x(y)圖具有最大恒沸點的液態完全互溶的系統，則將某一組成的系統精餾可以得到：( )。
（1）兩個純組分；（2）兩個恒沸混合物；（3）一個純組分和一個恒沸混合物。
3、已知A和B 可構成固溶體，在組分A 中，若加入組分B 可使固溶體的熔點提高，則組B 在此固溶體中的含量必________組分B 在組分液相中的含量。
（1）大于；（2）小于；（3）等于；（4）不能確定。
4、硫酸與水可形成H2SO4?H2O(s)，H2SO4?2H2O(s)，H2SO4?4H2O(s)三種水合物，問在101325 Pa的壓力下，能與硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少種？( )(1) 3種；(2) 2種；(3) 1種；(4) 不可能有硫酸水合物與之平衡共存5、對恒沸混合物的描寫，下列各種敘述中哪一種是不正確的？(1) 與化合物一樣，具有確定的組成；(2) 恒沸混合物的組成隨壓力的改變而改變；(3) 平衡時，氣相和液相的組成相同；(4) 其沸點隨外壓的改變而改變。
物理化学 第六章 相平衡
pA pB pA xB
* * *
——均成直线关系
甲苯(A)和苯(B)的体系可近似为理想液态混合物
液相线：气相总压p与液相组成xB之间的关系曲线
气相线：气相总压p与气相组成yB之间的关系曲线
p pA pB pA pB pA xB
* * *
yB
p NH pHI 2 pH 3 2 pH pI 2 2 R 2
一个固相，一个气相，相数 P=2
F C P 2 ( S R R ) P 2 (5 2 2) 2 2 1
系统的组分数和物种数关系：
N2, H2, NH3系统：
m m
H m 1 1 ln p1 R T 2 T1
p2
pA pA xA
K
Tb K b bB
bB
bB
= cB R T
图形表达(数形结合)
相图
相律
§6-1 相律
1. 基本概念
（1）相和相数
相—系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分
H2O相图
CO2相图
§6-3 二组分系统理想液态混合物的气—液平衡相图
二组分系统相图：
理想系统 液态完全互溶系统
真实系统
液态部分互溶系统：水+苯酚
液态完全不互溶系统： 水+氯苯
描述二组分系统变量：T、p、x，三维变量
固 定 T : p x ( 压 力 组 成 图 ) 平面图： 固 定 p : T x （ 温 度 组 成 图 ）
方程式数： 每一相中组成变量间
å
xB = 1
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得组分数C,相数P及自由度F。
(1)I2(s)与其蒸气成平衡;(2)CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)与CO2(g)成平衡;(3)NH4HS(s)放入一抽空得容器中,并与其分解产物NH3(g)与H2S(g)成平衡;(4)取任意量得NH3(g)与H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
(5)I2作为溶质在两不互溶液体H2O与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、(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 常见得Na2CO3(s)水合物有Na2CO3∙H2O(s),Na2CO3∙7H2O(s)与Na2CO3∙10H2O(s)、(1)101、325kPa下,与Na2CO3水溶液及冰平衡共存得水合物最多能有几种？(2)20℃时,与水蒸气平衡得水合物最多可能有几种？解:(1)C = S – R R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0, 即P2≤1,那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存得水合物最多只有一种。
(2)C = S – R R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0,即P1≤2,那么与水蒸气平衡得水合物最多可能有两种。
6、4 单组分系统碳得想吐(示意图)如附图所示。
(1)分析图中各点、线、面得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。
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10 相图与状态图的关系是_____________________________ 相图是状态图的一种. 相图的坐 ______________________________________________________ 标都是系统的强度性质. 单组分相图是系统状态图在坐标轴 p ___________________. 和 T平面上的正投影
T
11 稀溶液的凝固点是否一定比 纯溶剂低? _________________. 不一定. 参见右图
A xB B
12 在101.3kPa和 30℃时, 有100g 由60%H2O及40% C2H5OH 所组成的溶液, 形成上下两层. 在C2H5OH层中含有70%的 C2H5OH, 在H2O层中含有 92%的H2O, 则水层的质量为_____ 48.4 g, 层的质量为______ 51.6 g.
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10 已知A液体的沸点比B 液体高, 且两者能形成低共沸混合物 C____. E. 将任意比例的A和B进行蒸馏, 塔顶馏出物应是 A. 纯A B. 纯B C. E D. B + E
B. 2
C. 3
D. 随生成氧化物数目而变
3 AlCl3加入水中形成的系统, 其独立组分数是_____. A
A. 2
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B. 3
C. 4
D. 5
5
4 关于相律的适用条件, 下列说法较准确的是_____. D A. 封闭系统 B. 敞开系统 C. 多相平衡系统 D. 平衡系统 5 碳酸钠与水可形成下列几种水合物: Na2CO3 H2O, Na2CO3 7H2O, Na2CO3 10H2O. 在101.325kPa, 与碳酸钠水溶液和 冰共存的含水盐最多可以有 ____ B 种. A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 F = C－P + 1 C = 2; 当F = 0时, P = 3(溶液, 冰, 固体盐) B 6 单组分物质的熔点温度 ______. A. 是常数 B. 仅是压力的函数 C. 同时是压力和温度的函数函 D. 是压力和其它因素的函数
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7 具有最高恒沸点的A-B二组分系统, 精馏至最后其馏出物
是____________; 纯 A或纯 B 残留液是______________. 恒沸混合物C
8 已知丙酮在两个温度下的饱和蒸气压, 能否求得其正常沸 可以, 用两次克-克方程即可求得其正常沸点和蒸发焓 . 点? _______________________________________________ vap H m 1 1 p2 ln R T2 T1 p1 9 在一块透明矿石中有一气泡, 泡中可见少量水. 假设泡中无 其他物质, 能否不破坏矿石而估算岩石在形成时的最低压力? _____________________________________________________ 可以. 将透明矿石加热, 观察泡中的变化. 当泡中的水全部变 _____________________________________________________ 为蒸气时, 记录下温度. 然后用克-克方程即可估算出岩石形 _______________. 成时的最低压力
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7 某种物质在某溶剂中的溶解度 _____. C A. 仅是温度的函数 B. 仅是压力的函数 C. 同时是温度和压力的函数 F = C－P + 2 当 C = 2; P = 2时, D. 是温度, 压力及其它因素的函数 F = 2 (温度,压力) 8 相图与相律的关系是 _____. D A. 相图由相律推导出 B. 相图决定相律 C. 相图由实验结果绘制, 与相律无关 D. 相图由实验结果绘制, 相图不能违背相律 C 是错误的. 9 下述关于相图的作用的理解中, _____ A. 通过相图可确定一定条件下系统由几个相组成 B. 相图可表示出平衡时每一相的组成如何 C. 相图可表示出达到相平衡所需时间长短 D. 通过杠杆规则可求出两相的相对数量多少
第六章、相平衡
1 将一定量的NH4Cl(s)置于真空容器中, 加热分解达平衡, 系统
的组分数为 ___ 1 , 相数为___, 2 自由度数为 1 .
2 酚与水混合形成相互饱和的两个液层, 该平衡系统的独立组 2 相数 P = ______, 2 2 分数 C = _____, 自由度数 F = _______. 3 单组分相图上每一条线表示 两相平衡 时系统温度和压力之 间的关系, 这种关系遵守 克劳修斯 _____________________ 方程. -克拉贝龙
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4 如果完全互溶的二组分液体混合物对拉乌尔定律有较大的 正偏差, 在T - x 相图中就有一个 最低恒沸点 , 此点组成的混合 物称为 恒沸混合物 , 具有 气液两相组成 相等和 沸腾温度恒定 的特征。 5 FeCl3 和 H2O形成四种水合物: FeCl36H2O; 2FeCl33H2O; 2FeCl35H2O; FeCl32H2O, 该系统的独立组分数为 ____, 2 在恒 压下最多能有______ 相共存. F = C－P + 1 3 6 把NaHCO3放在一抽空的容器中, 加热分解并达到平衡: 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g), 该系统的独立组 分数 C = ______________________; 自由度数 S－R－R = 4－1－1 = 2 相数 P = _____; 3 F = _____________. C－P + 2 = 1
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F = C－P + 2 1 只受环境温度和压力影响的二组分平衡系统, 可能出现的最 C 多相数为 ______ . A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
2 在N2(g), O2(g)系统加入固体催化剂, 生成几种气态氮的氧化 C 物, 系统的自由度数 F = _____.
A. 1