第五章
相平衡練習(xí)題
一、判斷題：
1．在一個(gè)給定的系統(tǒng)中，物種數(shù)可以因分析問題的角度的不同而不同，但獨(dú)立組分?jǐn)?shù)是
一個(gè)確定的數(shù)。
2．單組分系統(tǒng)的物種數(shù)一定等于1。
3．自由度就是可以獨(dú)立變化的變量。
4．相圖中的點(diǎn)都是代表系統(tǒng)狀態(tài)的點(diǎn)。
5．恒定壓力下，根據(jù)相律得出某一系統(tǒng)的f
=
l，則該系統(tǒng)的溫度就有一個(gè)唯一確定的值。
6．單組分系統(tǒng)的相圖中兩相平衡線都可以用克拉貝龍方程定量描述。
7．根據(jù)二元液系的p～x圖可以準(zhǔn)確地判斷該系統(tǒng)的液相是否是理想液體混合物。
8．在相圖中總可以利用杠桿規(guī)則計(jì)算兩相平暢時(shí)兩相的相對(duì)的量。
9．杠桿規(guī)則只適用于T～x圖的兩相平衡區(qū)。
10．對(duì)于二元互溶液系，通過精餾方法總可以得到兩個(gè)純組分。
11．二元液系中，若A組分對(duì)拉烏爾定律產(chǎn)生正偏差，那么B組分必定對(duì)拉烏爾定律產(chǎn)
生負(fù)偏差。
12．恒沸物的組成不變。
13．若A、B兩液體完全不互溶，那么當(dāng)有B存在時(shí)，A的蒸氣壓與系統(tǒng)中A的摩爾分
數(shù)成正比。
14．在簡單低共熔物的相圖中，三相線上的任何一個(gè)系統(tǒng)點(diǎn)的液相組成都相同。
15．三組分系統(tǒng)最多同時(shí)存在5個(gè)相。
二、單選題：
1．H2O、K+、Na+、Cl-、I-
體系的組分?jǐn)?shù)是：
(A)
K
=
3；
(B)
K
=
5；
(C)
K
=
4；
(D)
K
=
2。
2．克勞修斯－克拉伯龍方程導(dǎo)出中，忽略了液態(tài)體積。此方程使用時(shí)，對(duì)體系所處的溫
度要求：
(A)
大于臨界溫度；
(B)
在三相點(diǎn)與沸點(diǎn)之間；
(C)
在三相點(diǎn)與臨界溫度之間；
(D)
小于沸點(diǎn)溫度。
3．單組分固－液兩相平衡的p～T曲線如圖所示，則：
(A)
Vm(l)
=
Vm(s)；
(B)
Vm(l)＞Vm(s)；
(C)
Vm(l)＜Vm(s)；
(D)
無法確定。
4．蒸汽冷凝為液體時(shí)所放出的潛熱，可用來：
(A)
可使體系對(duì)環(huán)境做有用功；
(B)
可使環(huán)境對(duì)體系做有用功；
(C)
不能做有用功；
(D)
不能判定。
5．壓力升高時(shí)，單組分體系的熔點(diǎn)將如何變化：
(A)
升高；
(B)
降低；
(C)
不變；
(D)
不一定。
6．硫酸與水可組成三種化合物：H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)，在p
下，能與硫酸水溶液共存的化合物最多有幾種：
(A)
種；
(B)
種；
(C)
種；
(D)
0
種。
7．在101325Pa的壓力下，I2在液態(tài)水與CCl4中的溶解已達(dá)到平衡(無固體I2存在)，此體
系的自由度為：
(A)
1；
(B)
2；
(C)
3；
(D)
0。
8．NaCl水溶液和純水，經(jīng)半透膜達(dá)到滲透平衡，該體系的自由度數(shù)是：
(A)
f
=
1；
(B)
f
=
2；
(C)
f
=
3；
(D)
f
=
4。
9．對(duì)于下列平衡系統(tǒng)：①高溫下水被分解；②同①，同時(shí)通入一些H2(g)
和O2(g)；③H2
和O2同時(shí)溶于水中，其組元數(shù)K和自由度數(shù)f的值完全正確的是：
(A)
①K
=
1，f
=
②K
=
2，f
=
③K
=
3，f
=
3；
(B)
①K
=
2，f
=
②K
=
3，f
=
③K
=
1，f
=
1；
(C)
①K
=
3，f
=
②K
=
1，f
=
③K
=
2，f
=
2；
(D)
①K
=
1，f
=
②K
=
2，f
=
③K
=
3，f
=
3。
10．在下列體系中自由度f
=
2的體系是：
(A)
298K時(shí)，H2O(l)H2O(g)；
(B)
S(s)S(l)S(g)；
(C)
C2H5OH(l)
與H2O(l)的混合物；
(D)
一定量的PCl5(g)
分解平衡時(shí)：PCl5(g)
=
PCl3(g)
+
Cl2(g)。
11．某體系中有Na2CO3水溶液及Na2CO3·H2O(s)、Na2CO3·7H2O(s)、Na2CO3·10H2O(s)三
種結(jié)晶水合物。在p下，f
=
K
Φ
+
=
+
=
-1，這種結(jié)果表明：
(A)
體系不是處于平衡態(tài)；
(B)
Na2CO3·10
H2O(s)
不可能存在；
(C)
這種情況是不存在的；
(D)
Na2CO3·7H2O(s)
不可能存在。
12．相圖與相律之間是：
(A)
相圖由實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制得出，相圖不能違背相律；
(B)
相圖由相律推導(dǎo)得出；
(C)
相圖由實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制得出，與相律無關(guān)；
(D)
相圖決定相律。
13．下列敘述中錯(cuò)誤的是：
(A)
水的三相點(diǎn)的溫度是273.15K，壓力是610.62
Pa；
(B)
三相點(diǎn)的溫度和壓力僅由系統(tǒng)決定，不能任意改變；
(C)
水的冰點(diǎn)溫度是0℃(273.15K)，壓力是101325
Pa；
(D)
水的三相點(diǎn)f
=
0，而冰點(diǎn)f
=
1。
14．Na
2CO3可形成三種水合鹽：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、NaCO3·10H2O，在常壓下，將Na2CO3投入冰－水混合物中達(dá)三相平衡時(shí)，若一相是冰，一相是Na2CO3水溶液，則另一相是：
(A)
Na2CO3；
(B)
Na2CO3·H2O；
(C)
Na2CO3·7H2O；
(D)
Na2CO3·10H2O。
15．如圖，對(duì)于右邊的步冷曲線對(duì)應(yīng)是哪個(gè)物系點(diǎn)的冷卻過程：
(A)
a點(diǎn)物系；
(B)
b點(diǎn)物系；
(C)
c點(diǎn)物系；
(D)
d點(diǎn)物系。
16．如圖，對(duì)于形成簡單低共熔混合物的二元相圖，當(dāng)物系的組成為x，冷卻到t℃時(shí)，固液二相的重
量之比是：
(A)
w(s)∶w(l)
=
ac∶ab；
(B)
w(s)∶w(l)
=
bc∶ab；
(C)
w(s)∶w(l)
=
ac∶bc；
(D)
w(s)∶w(l)
=
bc∶ac。
17．如圖，對(duì)于形成簡單低共熔混合物的二元相圖，當(dāng)物
系點(diǎn)分別處于C、E、G點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的平衡共存的相數(shù)為：
(A)
C點(diǎn)1，E點(diǎn)1，G點(diǎn)1；
(B)
C點(diǎn)2，E點(diǎn)3，G點(diǎn)1；
(C)
C點(diǎn)1，E點(diǎn)3，G點(diǎn)3；
(D)
C點(diǎn)2，E點(diǎn)3，G點(diǎn)3。
18．在相圖上，當(dāng)物系處于哪一個(gè)點(diǎn)時(shí)只有一個(gè)相：
(A)
恒沸點(diǎn)；
(B)
熔點(diǎn)；
(C)
臨界點(diǎn)；
(D)
低共熔點(diǎn)。
19．甲、乙、丙三個(gè)小孩共吃一支冰棍，三人約定：⑴各吃質(zhì)量的三分之一；⑵只準(zhǔn)吸，不準(zhǔn)咬；⑶按年齡由小到大順序先后吃。結(jié)果，乙認(rèn)為這只冰棍沒有放糖，甲則認(rèn)為
這冰棍非常甜，丙認(rèn)為他倆看法太絕對(duì)化。則三人年齡：
(A)
甲最大，乙最小；
(B)
甲最小，乙最大；
(C)
丙最大，甲最小；
(D)
丙最小，乙最大。
20．如圖A與B是兩組分恒壓下固相部分互
溶凝聚體系相圖，圖中有幾個(gè)單相區(qū)：
(A)
(A)
1個(gè)；
(B)
(B)
(B)
2個(gè)；
(C)
(C)
(C)
3個(gè)；
(D)
(D)
(D)
4個(gè)。
21．有一形成不穩(wěn)定化合物的雙組分A與B凝聚體系，系統(tǒng)的組成剛巧與不穩(wěn)定化合物的組成相同，當(dāng)其從液態(tài)冷卻到不相稱熔點(diǎn)，系統(tǒng)內(nèi)建立如下平衡：
液相
+
A(s)
=
AxBy(不穩(wěn)定化合物)，如果在此時(shí)系統(tǒng)由外界吸取熱時(shí)，則上述的平衡將：
(A)
向左移動(dòng)；
(B)
向右移動(dòng)；
(C)
不移動(dòng)；
(D)
無法判定。
22．A與B可以構(gòu)成2種穩(wěn)定化合物與1種不穩(wěn)定化合物，那么A與B的體系可以形成幾種低共熔混合物：
(A)
2種；
(B)
3種；
(C)
4種；
(D)
5種。
23．如圖A與B是兩組分恒壓下固相部分互溶凝聚體系
相圖，有幾個(gè)兩固相平衡區(qū)：
(A)
(A)
1個(gè)；
(B)
2個(gè)；
(B)
(B)
3個(gè)；
(D)
4個(gè)。
24．在第一種物質(zhì)中加入第二種物質(zhì)后，二者的熔點(diǎn)發(fā)生什么變化?
(A)
總是下降；
(B)
總是上升；
(C)
可能上升也可能下降；
(D)
服從拉烏爾定律。
25．如圖是FeO與SiO2的恒壓相圖，那么存在幾個(gè)穩(wěn)
定化合物：
(A)
(A)
1個(gè)；
(B)
(B)
(B)
2個(gè)；
(C)
(C)
(C)
3個(gè)；
(D)
(D)
(D)
4個(gè)。
26．A及B二組分組成的凝聚體系能生成三種穩(wěn)定的化合物，則于常壓下在液相開始冷卻的過程中，最多有幾種固相同時(shí)析出？
(A)
4種；
(B)
5種；
(C)
2種；
(D)
3種。
27．在溫度為T時(shí)，A(l)
與B(l)的飽和蒸氣壓分別為30.0kPa和35.0kPa，A與B完全
互溶，當(dāng)xA
=
0.5時(shí)，pA
=
10.0kPa，pB
=
15.0kPa，則此二元液系常壓下的T～x相圖為：
28．兩組分理想溶液，在任何濃度下，其蒸氣壓：
(A)
恒大于任一純組分的蒸氣壓；
(B)
恒小于任一純組分的蒸氣壓；
(C)
介于兩個(gè)純組分的蒸氣壓之間；
(D)
與溶液組成無關(guān)。
29．設(shè)A和B可析出穩(wěn)定化合物AxBy和不穩(wěn)定化合物AmBn，其T～x圖如圖所示，其中阿拉伯?dāng)?shù)字代
表相區(qū)，根據(jù)相圖判斷，要分離出
純凈的化合物AmBn，物系點(diǎn)所處的相區(qū)是：
(A)
9；
(B)
7；
(C)
8；
(D)
10。
30．液體A與B形成蒸氣壓正偏差很大的溶液，在精餾塔中精餾時(shí)，塔釜得到的是：
(A)
恒沸混合物；
(B)
純A；
(C)
純B；
(D)
純A或純B。
31．如圖A與B是兩組分恒壓下固相部分互溶
凝聚體系相圖，圖中有幾個(gè)兩相區(qū)：
(A)
1個(gè)；
(B)
2個(gè)；
(C)
3個(gè)；
(D)
4個(gè)。
32．水蒸氣蒸餾通常適用于某有機(jī)物與水組成的：
(A)
完全互溶雙液系；
(B)
互不相溶雙液系；
(C)
部分互溶雙液系；
(D)
所有雙液系。
33．下圖是二元凝聚體系相圖，其中物系點(diǎn)與相點(diǎn)合一的是：
(A)
F點(diǎn)，G點(diǎn)；
(B)
I點(diǎn)，D點(diǎn)；
(C)
H點(diǎn)，D點(diǎn)；
(D)
H點(diǎn)，G點(diǎn)。
34．A與B是兩種互不相溶的兩種液體，A的正常沸點(diǎn)80℃，B的正常沸點(diǎn)120℃。把A、B混合組成一個(gè)體系，那么這個(gè)混合物的正常沸點(diǎn)為：
(A)
小于80℃；
(B)
大于120℃；
(C)
介于80℃與120℃之間；
(D)
無法確定范圍。
35．右圖是三液態(tài)恒溫恒壓相圖，ac、be把相圖分成三個(gè)相區(qū)
①、②、③，每個(gè)相區(qū)存在的相數(shù)是：
(A)
(A)
①區(qū)1、②區(qū)1、③區(qū)1；
(B)
①區(qū)1、②區(qū)3、③區(qū)2；
(B)
(B)
①區(qū)1、②區(qū)2、③區(qū)2；
(D)
①區(qū)1、②區(qū)2、③區(qū)1。
36．金(熔點(diǎn)1063℃)與銅(熔點(diǎn)1083℃)形成合金；取含金量
50％的融熔體冷卻，首先析出固溶體的含金量是：
(A)
大于50％；
(B)
小于50
%；
(C)
等于50％；
(D)
不一定。
37．H2O－NaCl－Na2SO4的物系中Na2SO4與H2O能形成水合物Na2SO4·10
H2O(D)。相圖中，在DBC區(qū)中存在的是：
(A)
水合物D與溶液；
(B)
水合物D、NaCl和組成為F的溶液；
(C)
水合物D、NaCl和Na2SO4三相共存；
(D)
純NaCl、純Na2SO4和水溶液。
38．H2O－KNO3－NaNO3物系的相圖如下。那么
在BEC區(qū)內(nèi)平衡的相是：
(A)
純NaNO3與其飽和溶液；
(B)
純KaNO3與其飽和溶液；
(C)
含KNO3、NaNO3與不飽和溶液；
(D)
含KNO3、NaNO3與雙飽和溶液(E)。
39．分配定律不適用下列哪個(gè)體系：
(A)
I2溶解在水與CCl4中；
(B)
Na2CO3溶解在正庚烷和二乙二醇醚中；
(C)
NH4Cl溶解在水與苯中；
(D)
Br2溶解在CS2與水中。
40．如圖是恒溫恒壓下的三組分鹽水體系相圖，復(fù)鹽可形
成水合物，存在幾個(gè)三相平衡區(qū)：
(A)
2個(gè)；
(B)
3個(gè)；
(C)
4個(gè)；
(D)
5個(gè)。
三、多選題：
1．通常所說的水的冰點(diǎn)為0℃的含義是什么？
(A)
在101.33kPa壓力下，冰和純水平衡時(shí)的溫度；
(B)
冰、水、水蒸氣三相平衡時(shí)的溫度；
(C)
冰的蒸氣壓和水的蒸氣壓相等的溫度；
(D)
壓力為101.3kPa下被空氣飽和了的水和冰平衡的溫度；
(E)
壓力在101.3kPa時(shí)，冰、水、水蒸氣三相共存時(shí)的溫度。
2．下列系統(tǒng)Φ
=
1的是：
(A)
Pb－Sn－Sb形成的固溶體；
(B)
α-SiO2和β-SiO2；
(C)
左旋葡萄糖和右旋葡萄糖
；(D)
氯化鈉和蔗糖溶于水
；(E)
白糖與面粉混合物。
3．克－克方程可適用于下列哪些體系？
(A)
I2(s)
I2(g)；
(B)
C(石墨)
C(金剛石)；
(C)
I2(s)
I2(l)；
(D)
I2(l)
I2(g)；
(E)
I2(g)(n,T1,p1)
I2(g)
(n,T2,p2)；
(F)
I2(l)
+
H2
2HI(g)。
4．對(duì)于兩組分凝聚體系的步冷曲線形狀，下列判斷正確的是：
(A)
步冷曲線上，一定存在“拐點(diǎn)”；
(B)
一條步冷曲線上有平臺(tái)，就一定有“拐點(diǎn)”；
(C)
一條步冷曲線上有“拐點(diǎn)”，就一定有“平臺(tái)”；
(D)
一條步冷曲線上可以有“拐點(diǎn)”而無“平臺(tái)”；
(E)
一條步冷曲線上可以有“平臺(tái)”而無“拐點(diǎn)”。
5．在CaF2－CaCl2的凝聚系統(tǒng)相圖中，物系點(diǎn)為a，當(dāng)
降低系統(tǒng)溫度時(shí)，不正確的是：
(A)
(A)
a點(diǎn)Φ
=
1，f*
=
2；
(B)
b點(diǎn)Φ
=
1，f*
=
1；
(B)
(B)
c點(diǎn)Φ
=
2，f*
=
1；
(C)
(C)
d點(diǎn)Φ
=
2，f*
=
1；
(E)
c點(diǎn)Φ
=
3，f*
=
0。
6．關(guān)于杠桿規(guī)則的適用性，下列說法錯(cuò)誤的是：
(A)
適用于單組分體系的兩個(gè)平衡相；
(B)
適用于二組分體系的兩相平衡區(qū)；
(C)
適用于二組分體系相圖中的任何區(qū)
；(D)
適用于三組分體系中的兩個(gè)平衡相；
(E)
適用于三相平衡線上的任意兩個(gè)平衡相。
7．加壓于冰，冰可部分熔化成水，這是什么原因？
(A)
加壓生熱；
(B)
冰的晶格受壓崩潰；
(C)
冰熔化時(shí)吸熱；
(D)
冰的密度小于水；
(E)
冰的密度大于水。
8．A和B二元凝聚系相圖如圖所示，在下列敘述中錯(cuò)誤的是：
(A)
1為液相，Φ
=
1，f
=
2；
(B)
要分離出純A，物系點(diǎn)必須在3區(qū)內(nèi)；
(C)
要分離出純AmBn，物系點(diǎn)必須在6區(qū)內(nèi)；
(D)
J、F、E、I和S諸點(diǎn)f
=
0；
(E)
GC直線、DI直線上的點(diǎn)，f
=
0。
9．20℃時(shí)苯和甲苯的蒸氣壓分別為9959.2Pa和2973.1Pa，苯(A)和甲苯(B)形成的溶液
近似于理想溶液，當(dāng)x(苯)
=
0.5時(shí)，氣相中苯的分壓p(苯)
=
4979.6Pa，甲苯的分壓
p(甲苯)
=
1486.6Pa，在圖中，p～x圖和T～x圖正確的是：
10．下述說法中，哪一個(gè)是錯(cuò)誤的？
(A)
通過相圖可以確定一定條件下體系由幾相構(gòu)成；
(B)
相圖可表示出平衡時(shí)每一相的組成如何；
(C)
相圖可表示出達(dá)到相平衡所需的時(shí)間長短；
(D)
通過杠桿規(guī)則可在相圖上計(jì)算各相的相對(duì)數(shù)量多少；
(E)
相圖上物系點(diǎn)與相點(diǎn)都是分開的。
四、主觀題：
1．在25℃時(shí)，A、B、C三種物質(zhì)(相互之間不發(fā)生反應(yīng))所形成的溶液與固態(tài)A和由B、C組成的氣相同時(shí)達(dá)到平衡，問：
(1)
此體系的自由度為多少？
(2)
此體系中能平衡共存的最多有幾相？
2．滑冰鞋下面的冰刀與冰接觸面長為7.68cm，寬為0.00245cm。
(1)
若滑冰者體重為60kg，試求施于冰面的壓強(qiáng)為多少？(雙腳滑行)
(2)
在該壓強(qiáng)下，冰的熔點(diǎn)是多少？巳知冰的摩爾熔化熱為6009.5
J·mol-1，冰的密度為0.92g·cm-3，水的密度為1.0
g·cm-3。
3．乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOC2H5是有機(jī)合成的重要試劑，它的蒸氣壓方程為：
lnp
=
-5960/T
+
B，p的單位是Pa，此試劑在正常沸點(diǎn)181℃時(shí)
部分分解，但在70℃是穩(wěn)定的，可在70℃時(shí)減壓蒸餾提純，壓強(qiáng)應(yīng)降到多少？該試劑的摩爾氣化熱是多少？
4．液體A與B形成非理想溶液，在一定溫度下，蒸氣總壓與溶
液組成的關(guān)系圖如右：
(1)
粗略畫出pA～xB、pB～xB線；
(2)
粗略畫出T～xB
和T～yB線(沸點(diǎn)～組成線)。
5．在16～78℃之間，液態(tài)汞的蒸氣壓公式為
：lg(p/p)
=
7.648－3328/T
－0.848lg(T/K)，汞的三相點(diǎn)溫度為243.3K，摩爾熔融熱為2320
J·mol-1，試求固態(tài)汞在-78℃時(shí)的蒸氣壓。
6．下面是兩組分凝聚體系相圖，注明每個(gè)相圖中相態(tài)，并指出三相平衡線。
7．Ni與Mo形成化合物MoNi，在1345℃時(shí)分解成Mo與含53％
Mo的液相，在1300℃有唯一最低共熔點(diǎn)，該溫下平衡相為MoNi，含48％
Mo的液相和含32％
Mo的固熔相，巳知Ni的熔點(diǎn)1452℃，Mo的熔點(diǎn)為2535℃，畫出該體系的粗略相圖[t℃～c圖]。
8．AgCl與LiCl體系不形成化合物，固態(tài)部分互溶，在480℃時(shí)，熔融體與分別含15％及30％
AgCl的固熔體成平衡，AgCl與LiCl的熔點(diǎn)
分別為455℃與610℃，試?yán)L制其相圖。
9．如圖，是NaCl－(NH4)2SO4－H2O在298K、101.325kPa時(shí)的相圖。現(xiàn)有NaCl與(NH4)2SO4
混合鹽100克，其中(NH4)2SO4含量為25%，物
系點(diǎn)相當(dāng)圖中f點(diǎn)，利用相圖計(jì)算，可以最多提
純得到多少克NaCl晶體？
10．CaCO3在高溫分解為CaO和CO2。
(1)
由相律證明我們可以把CaCO3在保持固定壓力的CO2氣流中加熱到相當(dāng)?shù)臏囟榷皇笴aCO3分解；
(2)
證明當(dāng)CaCO3與CaO的混合物與一定壓力的CO2共存時(shí)有且僅有一個(gè)平衡溫度。
11．在101.325kPa下，CaCO3分解成CaO(s)
和CO2(g)，在1169K時(shí)達(dá)到分解平衡。
(1)
畫出兩組分CaO－CO2在101.325Pa時(shí)的等壓相圖；
(2)
標(biāo)出各個(gè)相區(qū)的相態(tài)。
12．NaCl－H2O二組分體系的低共熔點(diǎn)為
-21.1℃，此時(shí)冰、NaCl·2H2O(s)
和濃度為22.3％(重量百分?jǐn)?shù))的NaCl水溶液平衡共存，在-9℃時(shí)有一不相合熔點(diǎn)，在該熔點(diǎn)溫度時(shí)，不穩(wěn)定化合物NaCl·2H2O分解成無水NaCl和27％的NaCl水溶液，已知無水NaCl在水中的溶解度受溫度的影響不大(當(dāng)溫度升高時(shí)，溶解度略有增加)。
(1)
請(qǐng)繪制相圖，并指出圖中線、面的意義；
(2)
若在冰水平衡體系中加入固體NaCl作致冷劑可獲得最低溫度是幾度？
(3)
若有1000g
28％的NaCl溶液，由160℃冷到
-10℃，問此過程中最多能析出多少
純NaCl？
12．現(xiàn)有處于263K的1
mol過冷水，假定水自發(fā)地結(jié)晶，結(jié)晶過程一直延續(xù)到體系平衡。
(1)
體系達(dá)到最終溫度為多少？(2)
平衡時(shí)有幾相共存？
(3)
計(jì)算平衡時(shí)各相的量；(4)
計(jì)算結(jié)晶過程的ΔSm。
已知Cp,m[H2O(l)]
=
75.31
J·K-1·mol-1；Cp,m[H2O(s)]
=
37.66
J·K-1·mol-1；
熔化熱ΔHm[H2O(s)]
=
6.02
kJ·mol-1。
13．已知Bi和Cd的熔點(diǎn)和熔融焓分別是544.2K、594.1K以及11.00
kJ·mol-1、5.98
kJ·mol-1，預(yù)言由這兩個(gè)金屬所形成的最低共熔混合物的溫度和組成(設(shè)形成理想混合物)。實(shí)驗(yàn)值為140℃和Cd的含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為40％。
14．指出下列各圖中所形成的化合物的經(jīng)驗(yàn)式，并說明各相區(qū)是由哪些相組成的？
(1)
圖Ⅰ中設(shè)生成的化合物為X
；(2)
沒有化合物；
(3)
圖Ⅲ中設(shè)生成X、Y兩種化合物；
15．酚水體系在60℃分成兩液相，第一相含16.8％
(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的酚，第二相含44.9％的水。
(1)
如果體系中含90g水和60g酚，那么每相重量為多少？
(2)
如果要使含80％
酚的100g溶液變成渾濁，必須加水多少克？
16．80℃時(shí)溴苯和水的蒸氣壓分別為8.825kPa和47.335kPa，溴苯的正常沸點(diǎn)是156℃。計(jì)算：
(1)
溴苯水蒸氣蒸餾的溫度，已知實(shí)驗(yàn)室的大氣壓為101.325kPa；
(2)
在這種水蒸氣蒸餾的蒸氣中溴苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。已知溴苯的摩爾質(zhì)量為156.9
g·mol-1；
(3)
蒸出10kg溴苯需消耗多少千克水蒸氣？
第五章
相平衡練習(xí)題答案
一、判斷題答案：
1．對(duì)。
2．錯(cuò)。
3．錯(cuò)，應(yīng)是在一定范圍內(nèi)可以獨(dú)立變化的強(qiáng)度變數(shù)。
4．錯(cuò)，也有代表相的點(diǎn)。
5．錯(cuò)，f
=
l表示有一個(gè)強(qiáng)度變數(shù)可獨(dú)立變化。
6．對(duì)。
7．對(duì)，在p～x圖中理想液態(tài)混合物的液相線是直線。
8．對(duì)。
9．錯(cuò)，其他相圖的兩相平衡區(qū)也可以使用杠桿規(guī)則。
10．錯(cuò)，對(duì)有恒沸物的系統(tǒng)，最多只能得到一個(gè)純組分。
11．錯(cuò)，通常兩個(gè)組分都同時(shí)產(chǎn)生正(或負(fù))偏差。
12．錯(cuò)，恒沸組成與壓力有關(guān)。
13．錯(cuò)，因不互溶，pA
=
pA’，與組成無關(guān)。
14．對(duì)。
15．對(duì)。
二、單選題答案：
1.C；
2.C；
3.C；
4.C；
5.D；
6.B；
7.B；
8.C；
9.D；
10.D；
11.A；
12.A；
13.A；
14.D；
15.C；
16.C；
17.B；
18.C；
19.B；
20.C；
21.A；
22.B；
23.D；
24.C；
25.D；
26.C；
27.B；
28.C；
29.B；
30.D；
31.C；
32.B；
33.D；
34.A；
35.D；
36.B；
37.C；
38.D；
39.C；
40.B。
三、多選題答案：
1.D；
2.AD；
3.AD；
4.DE；
5.BC；
6.AC；
7.D；
8.BC；
9.CD；
10.CE。
四、主觀題答案：
1．解：N
=
C
=
Φ
=
(s，l，ｇ)
(1)
f*
=
3-3
+
=
；(2)
f*min
=
0，3-Φmax
+
=
0，Φmax
=
4。
2．解：(1)
p
=
W/2S
=
60/(7.62
×
0.00245
×
3)
=
1607
kg·cm-2
=
1549
×
Pa
(2)
dp/dT
=
ΔH/TΔV，dp
=
(ΔH/TΔV)
·dT
積分：p2-p1
=
(ΔH/ΔV)
×
ln(T2/T1)，p2
=
15749
×
Pa，p1
=
101325
Pa
T1
=
273.15
K，ΔV
=
18.02/1.00
18.02/0.92
=
-1.567
cm3
ln(T2/T1)
=
(p2-p1)
×
ΔV/ΔH
=
(15746
×
104-101325)
×
(-1.567
×
10-6)/6009.5
=
-0.04106
T2
=
0.9598
T1
=
0.9598
×
273.15
=
262.16
K
即：
t2
=
11℃
3．解：T
=
273
+
181
=
454
K，p
=
101325
Pa
ln101325
=
5960/454
+
B，B
=
24.654
lnp
=
5960/T
+24.654，T2
=
273
+
=
343K
lnp2
=
5960/343
+
24.654
=
7.278，p2
=
1448.1
Pa
因?yàn)椋煽?克方程：
ΔHm,vap(氣化)
=
5960R
=
5960
×
8.314
=
49551
J·mol-1
4．解：
5．解：ΔHm(氣化)
=
a
+
bT
+
cT2
dlnpl/dT
=
ΔHm(氣)/RT2
=
a/RT2
+
b/RT
+
c/R
(1)
2.303lgpl
=
7.648×2.303
－3328×2.303/T
－0.848×2.303lgT
lnpl
=
7.648×2.303
－7664/T－8.848lnT
dlnpl/dT
=
7664/T2-0.848/T
與(1)式比較，a
=
7664R
=
63718
b
=
0.848R
=
-7.05
c
=
0
ΔHm(氣化)
=
63718-7.05
T
ΔHm(升華)
=
ΔHm(熔融)
+
ΔHm(氣化)
=
2320
+
63718-7.05
T
=
66038-7.05
T
dlnps/dT
=
ΔHm(升華)/RT2
=
66038/RT2-7.05/RT
=
7943/T2-0.848/T
積分
：
lnps
=
7943/T-0.848lnT
+
C
lgps
=
3449/T-0.848lgT
+
C＇
三相點(diǎn)
T
=
243.3K
lgps
=
lgpL
-2339/243.3-0.848lg243.3
+
C＇
=
7.648-3328/243.3-0.848lg243.3
∴C＇
=
8.145
lgps
=
3449/T-0.848lgT
+
8.145
當(dāng)
T
=
273.2-78
=
196.2
K
lgps
=
3449/195.2
=
0.848lg195.2
+
8.145
=
11.460
ps
=
3.92
×
10-12
p=
3.29
×
10-12
×
101325
=
3.98
×
10-7
Pa
6．解：
7．解：
化合物中含Mo為
%。
8.解：
9．解：在圖上聯(lián)結(jié)
Cf，交AD線于g點(diǎn)，量出Cf
=
3.7
cm，Cg
=
2.6
cm，用杠桿規(guī)則計(jì)算g點(diǎn)物系質(zhì)量，w(g)
=
×
3.7/2.6
=
142.3
g，加水
42.3
g
量出AD
=
2.6
cm，Dg
=
0.9
cm，w
(NaCl)
=
142.3
×
0.9/2.6
=
49.26
g
10．解：(1)
根據(jù)題意，體系中只存在CaCO3和CO2
S
=
2，R
=
R’
=
0
K
=
S-R-R’
=
2因?yàn)閴毫固定，且Φ
=
2[CaCO3(s)，CO2
(g)]
所以：
f
=
K-Φ
+
=
2-2
+
=
這說明體系尚有一個(gè)自由度，此即為溫度，在溫度可自由變化的情況下，體系中CaCO3不分解。
(2)
體系中有CaCO3(s)，CaO(s)和CO2
(g)
同時(shí)存在化學(xué)平衡
CaCO3(s)
CaO(s)
+
CO2
(g)
故
S
=
3，R’
=
0，R
=
K
=
S-R’-R
=
因?yàn)閴毫固定，且Φ
=
3[CaCO3(s)，CaO(s)，CO2
(g)]
所以
f
=
K-Φ
+
=
2-3
+
=
0
11．解：
Ⅰ區(qū)：CaO(s)
+
CO2(g)
Ⅱ區(qū)：CaO(s)
+
CaCO3(s)
Ⅲ區(qū)：CO2(g)
+
CaCO3(s)
11．解：(1)
圖中的ac
為水的冰點(diǎn)下降曲線；ec
為水
化物NaCl·2H2O的溶解曲線；eh
為NaCl的溶解度曲線；bd
為三相線，線上任意一
點(diǎn)代表冰、水化物和具有
c
點(diǎn)組成的NaCl溶液三相平衡共存；eg
為三相線，線上
任意一點(diǎn)代表NaCl、水化物和具有e點(diǎn)組成的NaCl溶液三相平衡共存。
Ⅰ是液相區(qū)；Ⅱ是固
(NaCl)
液平衡區(qū)；Ⅲ是冰液平衡區(qū)；Ⅳ是固
(NaCl·2H2O)
液平
衡區(qū)。
(2)
由相圖可知，在冰水平衡體系中加入
NaCl，隨著加入NaCl的增多，體系溫度
沿c線下降，至c點(diǎn)溫度降為最低，這時(shí)
體系的溫度為
-21.1℃。
(3)
在冷卻到-9℃時(shí)，已達(dá)到低共熔點(diǎn)，此時(shí)已開始有NaCl·2H2O析出，到-10℃，純NaCl已消失，因此在冷卻到-10℃過程
中，最多析出的純NaCl可由杠桿規(guī)則計(jì)
算：w
(液)
×
=
w
(NaCl)
×
w
(NaCl)
/
w總
=
1/(72
+
1)
=
1/73
w
(NaCl)
=
w總/
=
1000/73
=
13.7
g
即冷卻到-10℃過程中，最多能析出純NaCl
13.7
g。
12．解：(1)
由于
1.00mol
過冷水升高到
0.01℃
(即273.16
K)
時(shí)需要的熱量約為：
75.31
×
(273.16-263)
=
765.15
J·mol-1，小于1mol過冷水結(jié)晶為冰放出的熱量
6020
J·mol-1，所以無法使過冷水全部結(jié)成冰，最終溫度為0.01℃(273.16
K)的冰水共存體系。
(2)
平衡時(shí)是三相
(冰、水、蒸氣)
共存。
(3)
假設(shè)有x
mol
H2O(s)
生成，由于過冷水結(jié)冰過程很快，故體系是絕熱的，即
263K
時(shí)結(jié)出x
mol冰的放熱，使冰水體系升溫至
273.16K。
75.31
×
10.16
×
(1-x)
+
37.66
×
10.16·x
=
x·[6020
+
(37.66-75.31)
×
10.16]
x
=
0.127
則平衡時(shí)有
0.127
mol
冰和
0.873
mol
水。
(4)
結(jié)晶過程的ΔSm包括兩部分，第一部分是
1mol過冷水由
263K升溫至
273.16K：
ΔS1
=
=
2.855
J·K-1·mol-1
第二部分是
x
mol
水結(jié)成冰：ΔS2
=
-ΔHm·x
/
T
=
-6020x
/
273.16
=
-2.799
J·K-1·mol-1
所以結(jié)晶過程的ΔSm
=
2.855-2.799
=
0.056
J·K-1·mol-1
13．解：lnx(Bi)
=
(11.00
×
103/R)
×
(1/T-1/544.2)
lnx(Cd)
=
(5.98
×
103/R)
×
(1/T-1/594.1)
x(Bi)
+
x(Cd)
=
解得：T
=
404.7
K≈131.5℃
x(Bi)
=
0.4325，換算成Cd的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為41.4％。
14．解：(1)由圖Ⅰ知X為A3B。
1：L
+
A(s)；2：A(s)
+
A3B(s)；3：A3B(s)
+
L；4：A3B(s)
+
B(s)；5：B(s)
+
L
(2)
由圖Ⅱ知：
1：α；2：L
+
α；3：L
+
β；4：β；5：α
+
β
(3)
由圖Ⅲ知X為A2B，Y為AB。
1：L；2：α；3：L
+
α；4：L
+
A2B(s)；5：α
+
A2B(s)；
6：L
+
AB(s)；
7：A2B(s)
+
AB(s)；
8：L+
AB(s)；
9：L+B(s)
10：AB(s)
+
B(s)
15．解：在Ⅰ相中含16.8％的酚；在Ⅱ相中含
44.9％的水，則含酚為
55.1％。
(1)
設(shè)物系點(diǎn)為
o，其中酚含量為：
60/150
=
40％
于是
w1
+
w2
=
150
且
w1/w2
=
(55.1-40)
/
(40-16.8)
解得：w1
=
59.1
g，w2
=
90.9
g
(2)
/
[
+
w(水)
]
=
55.1％
需加水
w(水)
=
45.2
g
16．解：(1)
lnp(溴苯)
=
-A/T
+
B
由：ln
8.825(kPa)
=
A/353
+
B；ln
101.325(kPa)
=
-A/429
+
B
得：lnp(溴苯)
=
4863.4/T
+
22.86
(1)
對(duì)H2O而言：353K，p*
=
47.335
kPa
；373K，p*
=
101.325
kPa
得：lnp*(水)
=
-5010.6/T
+
24.96
(2)
又因?yàn)椋簆*(溴苯)
+
p*(水)
=
101.325
kPa
(3)
聯(lián)立方程(1)、(2)、(3)，解得p*(溴苯)
=
15.66
kPa，p*(水)
=
85.71
kPa
代入得：T
=
368.4
K
=
95.2℃
(2)
由p*(溴苯)
=
p總y(溴苯)
；p*(水)
=
p總y(水)
可得：p*(溴苯)
/
p*(水)
=
y(溴苯)
/
y(水)
=
n(溴苯)
/
n(水)
=
[w(溴苯)/M(溴苯)]
/
[w(水)/M(水)]
w(溴苯)
/
w(水)
=
[p*(溴苯)·M(溴苯)
/
p*(水)·M(水)]
=
(15.66
×
156.9)
/
(85.71
×
18)
=
1.593
所以
w(溴苯)
=
1.593
/
2.593
=
61.4％
(3)
w(水)
=
w(溴苯)
/
1.593
=
/
1.593
=
6.28
kg
點(diǎn)擊咨詢