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
=
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 ℃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。