物理化学第六章课后答案完整版

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第六章 相平衡

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 2S(g)成平衡; (4) 取任意量的NH 3(g)和H 2S(g)与NH 4HS(s)成平衡。

(5) I 2作为溶质在两不互溶液体H 2O 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.

已知液体甲苯(A )和液体苯(B )在90℃时的饱和蒸气压分别为

=

。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 ℃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,每个组分服从拉乌尔定律,因此

(2)系统代表点

,根据杠杆原理

mol

.n mol .n n )..(n )..(.n n n )x x (n )x y (l g l g g l l l ,B o ,B g o ,B g ,B 784321612503030455605

0==-=-=+-=-

单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度。

已知甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为kPa和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℃的液态混合物。在恒温90℃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

kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。

100

(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 ℃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 ℃达到平衡时,气-液两相的质量各为多少解:(1)气-液平衡的温度-组成图为

(2)的气相的泡点为110.3℃。

(3)的液相的露点为112.7℃。

(4)105.0℃时气-液平衡两相的组成,。

已知水-苯酚系统在30℃液-液平衡时共轭溶液的组成

为:L1(苯酚溶于水),%;L2(水溶于苯酚),%。

(1)在30℃,100 g苯酚和200 g水形成的系统达液-液平衡时,两液相的质量各为多少

(2)在上述系统中若再加入100g苯酚,又达到相平衡时,两液相的质量各变到多少

解:(1)系统代表点

根据杠杆原理

水-异丁醇系统液相部分互溶。在kPa下,系统的共沸点为89.7 ℃。气(G)、液(L1)、液(L2)三相平衡时的组成依次为:%;%;%。今由350 g水和150 g异丁醇形成的系统在kPa压力下由室温加热,问:

(1)温度刚要达到共沸点时,系统处于相平衡时存在哪些相其质量各为多少

(2)当温度由共沸点刚有上升趋势时,系统处于相平衡时存在哪些相其质量各为多少

恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图,指出四个区域内平衡的相。

解:各相区已标于图上。

l1, B in A.

l2, A in B.

为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯,在kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知:在此压力下该系统的共沸点为80℃,80℃时水的饱和蒸气压为kPa。试求:

(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);

(2)欲蒸出100 kg纯甲苯,需要消耗水蒸气多少千克

液体H2O(A),CCl4(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下:

405060708090

两液体成完全不互溶系统。

(1)绘出H2O-CCl4系统气、液、液三相平衡时气相中H2O,CCl4的蒸气分压对温度的关系曲线;

(2)从图中找出系统在外压kPa下的共沸点;

(3)某组成为(含CCl4的摩尔分数)的H2O-CCl4气体混合物在kPa下恒压冷却到80℃时,开始凝结出液体水,求此混合气体的组成;

(4)上述气体混合物继续冷却至70℃时,气相组成如何;

(5)上述气体混合物冷却到多少度时,CCl4也凝结成液体,此时气相组成如何

A–B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图,试指出各个相区的相平衡关系,各条线所代表的意义,以及三相线所代表的相平衡关系。

固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组分凝聚系统

相图如附图。指出各相区的相平衡关系、各条线的意

义并绘出状态点为a,b的样品的冷却曲线。

解:单项区:1 (A + B, 液态溶液, l)

4 (A + B, 固态溶液, s)

二相区:2 (l+ s), 3 (l + s)

上方曲线,液相线,表示开始有固溶体产生;

下方曲线,固相线,表示液态溶液开始消失。

冷却曲线如图所示

6.15 二元凝聚系统Hg-Cd相图示意如图指出各个相区的稳定相,三相线上的相平衡关系。

质),再根据两个单相区(线)夹着的区域便为该两单相区的共

存区。如本题的附图是由两个具有转熔型的、二组分固态部分互

溶凝聚系统相图组合而成的,因此有固溶体单相区存在。

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