物化第六章 答案

第六章相平衡练习题

一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×

1、纯物质两相达平衡时,两相的吉布斯函数值一定相等。（）

2、理想液态混合物与其蒸气达成气、液两相平衡时,气相总压力p与液相组成x

呈线性关系。（）

B

3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔体，其相图如右图，理论上，通过精炼可以得到两个纯组分。（）

4、二组分的理想液态混合物的蒸气总压力介于二

纯组分的蒸气压之间。（）

5、在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气达

到平衡时气相中的分压与该组分在液相中的组成成

正比。（）

6、恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变. （）

7、在一个给定的体系中，特种数可以分析问题的角度不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。 ( )

8、自由度就是可以独立变化的变量。（ )

9、单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。（ )

10、在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对量。( )

二、选择题

1、在p下,用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点:（）。

（1）必低于373.2 K；

（2）必高于373。2 K;

（3）取决于水与有机物的相对数量；

(4）取决于有机物相对分子质量的大小。

2、已知A(l)、B（l)可以组成其t-x（y)图具有最大恒沸点的液态完全互溶的系统,

则将某一组成的系统精馏可以得到：（）。

(1）两个纯组分； (2）两个恒沸混合物；（3)一个纯组分和一个恒沸混合物. 3、已知A和B 可构成固溶体，在组分A 中，若加入组分B 可使固溶体的熔点

提高，则组B 在此固溶体中的含量必________组分B 在组分液相中的含量。

（1）大于；（2）小于;（3)等于;（4）不能确定.

4、硫酸与水可形成H

2SO

4

H

2

O(s），H

2

SO

4

2H

2

O(s),H

2

SO

4

4H

2

O(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？（）

(1） 3种; (2） 2种； (3） 1种； (4) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存

5、对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中哪一种是不正确的？

(1) 与化合物一样，具有确定的组成；

（2) 恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；

(3) 平衡时,气相和液相的组成相同；

(4）其沸点随外压的改变而改变。

6、将固体NH

4HCO

3

（s）放入真空容器中，等温在400 K，NH

4

HCO

3

按下式分解

并达到平衡： NH

4HCO

3

(s） = NH

3

(g) + H

2

O(g) + CO

2

(g）

系统的组分数C和自由度数F为：( ）。

(１）Ｃ＝２,F ＝１; (２)Ｃ＝２,F＝２；

(３）Ｃ＝１，F＝０；（４）Ｃ＝３,F＝２。

7、在101 325 Pa的压力下，I

2在液态水和CCl

4

中达到分配平衡(无固态碘存在)

则该系统的自由度数为：（）。

（1)F=1； (2）F=2； (3）F=0； (4)F=3。

8、组分A（高沸点)与组分B（低沸点）形成完全互溶的二组分系统，在一定温度下，向纯B中加入少量的A，系统蒸气压力增大，则此系统为：( ）.

（1）有最高恒沸点的系统;

（2）不具有恒沸点的系统；

（3）具有最低恒沸点的系统。

9、克-克龙方程可适用于:( ）。

（1）

()()

22

I s I g； (2)()()

C C

石墨金刚石

；

（3）

()()

211222

I g,T,P I g,T,P；（4）()()

22

I s I l。

10、压力升高时，单组分体系的沸点将( ）。。

（1)升高；（2)降低;(3)不变;（4）不能确定。

11、进行水蒸汽蒸馏的必要条件是( ）

(1）两种液体互不相溶；

（2) 两种液体蒸汽压都较大；

(3）外压小于101kPa；

（4）两种液体的沸点相近；

12、氢气和石墨粉在无催化剂时，在一定的温度和压力下不发生化学反应，体系的组分数是 ( ）。

（１）2；（２)3；(３）4; (４)5。

13、在上述体系中,有催化剂时可生成n种碳氢化合物，平衡时组分数为( ）.

(１)2；（２）3；（３）4； (４)5.

14、相律适用于：( )。

（1）封闭体系；

（2）敞开体系;

（3）非平衡敞开体系；

(4) 已达平衡的敞开体系.

15、具有最低恒沸温度的某两组分体系，在其T—x相图的最低点有（）。.

(1）

()()

F=0; x l x g； (2)()()

F=1; x l x g;

3）()()

F=0; x l

; （4)

()() F=1; x l

三、填空题

1、已知NaHCO

3

（s)热分解反应为

2NaHCO

3 == Na

2

CO

3

(s) + CO

2

(g) + H

2

O（g)

今将NaHCO

3(s）,Na

2

CO

3

(s)，CO

2

和H

2

O(g)按任意比例混合，放入一个密闭容器中,

当反应建立平衡时, 系统的R’=______；C =______；p =______；F =______。

2、热力学温度T与摄氏温度t的关系为 ,水的三相点的热力学温度为 .

3、450 C时，将NH

3(g）与N

2

（g）混合,由于NH

3

(g)的分解，最终得到NH

3

(g

）、N 2（g)和H 2（g ）平衡共存的系统,求该系统的组分数C =______；相数P =______;和自由数F =______.

4、A 与B 可构成液态部分互溶二组分系统其相图如图所示。今将40 kg B 与60 kg A 混合加热至53 C ，系统为______相；若此时，将所得液体冷却至20 C,系统为_____相，各相的组成分别为______和_______；

5、在一钢瓶中装有CO 2,温度为10℃，压力为4。65MPa,则CO 2处于_____态.(选填气、液、气＋液)。(已知

CO 2的临界温度为31℃，在10℃时CO 2的饱和蒸气压为4.46MPa ） 6、已知K-Rb 二组分系统相图如图所示,今将系统S 经精炼分离，则在固相可得到______纯组分，在液相可得到溶体_______。 7、一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯，当有机物的____________和____________越大时,提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少，能量越节省.

8、CaCO 3（s ），BaCO 3（s)，CaO （s ），BaO(s ）和CO 2(g ）构成一个多相平衡系统，这个系统的组分数（独立）为_ ； 自由度数为 _。 9、已知Au —Pt 相图如下：

（1)w B =0。40 的合金冷却到 1 300℃时，固体合金之组成约为______；

(2）w B =0.60 的合金冷却到 1 500℃时，固相组成为______。

10、Na 2CO 3（s)与H 2O （l)可生成水合物Na 2CO 3H 2O(s),

Na 2CO 3

7H 2O(s

），

Na 2CO 3

10H 2O 则30℃时，与Na 2CO 3水溶液、冰平衡共存的水合物最多可有_______

种。

11、冰的熔点随压力增大而_______,苯的熔点随压力增大而_________.(选填升高、降低)

12、问答题.

FeCl

3与H

2

O能形成四种具有相合熔点的水合物FeCl

3

·6H

2

O(s)，2FeCl

3

·7H

2

O(s)

，2FeCl

3·5H

2

O（s)和FeCl

3

·2H

2

O(s)。问该系统组分数是多少？在等压下最多

有几相平衡共存？

13、完全互溶的A,B二组分溶液，在x B=0。6处，平衡蒸气压有最高值，那么组成x B=0。4的溶液在气—液平衡时，y B（g)，x B（1），x B（总）的大小顺序为__________.将x B=0.4的溶液进行精馏,塔顶将得到______________.

14、纯液体在其正常沸点下沸腾变为气体,下述各量中增加的量是

;减少的量是;不变的量是。

A．蒸气压B．摩尔汽化热C．摩尔熵D．摩尔焓E．吉布斯自由能F温度G。外压H。摩尔体积。I.亥姆霍兹函数

15、在一透明的真空容器中装入足够量的纯液体,若对其不断加热，可见

到;现象，若将容器不断冷却，又可见到。

四、问答题。请回答下列各题。

1、请论证,恒沸混合物是混合物而不是化合物。

五、填作图题。

1、已知A， B两种液体完全互溶，且p＊B p*A，在常压下具有最低恒沸混合物组成为D。

（1) 试画出该系统T-x图,p—x图的草图；

(2）若有一组成介于B与D之间的A,B二组分溶液，经精馏后，在塔顶和塔底各得什么产物?

2、填作图题.

某二组分凝聚系统相图如下；

(1）说明各区的相态及成分；

（2）分别绘出a，b,c，d各点开始冷却的步冷曲线，并注明冷却曲线转折

处的相态变化及曲线各段的相态。

3、填作图题.

A-B系统的固-液平衡相图如下：

（1）列表指出各区的相态及成分；

（2)画出aa’，bb’，cc’ 的冷却

曲线的示意图；

（3）欲从a系统中得最大量的纯结

晶A，应该采取什么操作条件？

4、填作图题. （共10分）

下列数据为乙醇和乙酸乙酯在101。325 kPa下蒸馏时所得:

温度t / ℃ 77.15 75。0 71.8 71.6 72.8 76.4 78。3

(C

2H

5

OH）气相 0。000 0.164 0。398 0。462 0.600 0.880

1.000

液

相 0。000 0.100 0.360 0.462 0.710 0。942 1.000

(1）依据表中数据绘制t—x图(粗略图），标示出图中各相区的相态及成分；

（2）这是一个什么系统？

(3)将组成x(C2H5OH)=0。75之溶液用精馏塔分离，塔顶、塔底各可得到什么成分？

5、已知Ag—Cu相图（液固平衡）如下图所示:（1）填表

（2）今有组成为P的液态合金，画出其步冷曲线。

步冷曲线

相区相数相态及成分

I

II

III

DE线

A点

P点

6、用热分析法测得Sb（A） + Cd(B）系统步冷曲线的转折温度及停歇温度数据如下：

w（Cd) 100 0

20.537.5 47。

5

50 58 70 93 100

转折温度t/

C

- 550 460— 419 - 400——

停歇温度t/

C

630 410 410 410 410 439 295 295 321

（1）由以上数据绘制步冷曲线（示意），并根据该组步冷曲线绘制Sb(A）-Cd（B）系统的熔点—组成图；

（2）由相图求Sb和Gd形成的化合物的最简分子式；

(3）将各区的相数及条件自由度数（'）列成表。

（已知Cd及Sb的相对原子质量分别为112.4，121。8）

7、试画出水的相图(p—T示意图)，标出图中各相区、相线、三相点的稳定相，

并计算这些区、线、点的自由度。

8、下列数据为

乙醇和乙酸乙酯在

101.325 kPa下蒸

馏时所得:

温度t / ℃ 77。15 75。0 71.8 71.6 72。8 76.4

78.3

y（C

2H

5

OH）气相 0.000 0.164 0.398 0.462 0。600 0.880 1。000

x(C

2H

5

OH) 液相 0。000 0.100 0.360 0。462 0.710 0。942

1.000

(1）依据表中数据绘制t-x图草图，标示出图中各相区的相态及成分；

（2）在溶液组成x(C2H5OH）=0.75时最初馏出物（气相）的组成是什么?

（3) 用精馏塔将（2)之溶液分离得到的物质是什么？

9、由A—B的冷却曲线得到下列数据：

w（B）100 0 20 40 60 80 100

转折温度t/

C

无 400 无 250 390 无

停顿温度t /

C

650 150 150 150 150 500

作A—B相图，并标明各区域中可能存在的相态成分及自由度数;

①画出组成为w(B)=0.3， w（B）=0.4, w(B）=1的步冷曲线.

10、填作图题。

A和B两种物质的混合物在101 325Pa下沸

点—组成图如图，若将1 molA和4 molB混合，

在101325 Pa下先后加热到t1=200 C,t2=400

C，t3=600 C，根据沸点-组成图回答下列问

题：

（1)上述3个温度中，什么温度下平衡系统

是两相平衡?哪两相平衡？各平衡相的组成是

多少?各相的量是多少（mol）？

（2）上述3个温度中，什么温度下平衡系统是单相?是什么相？

第六章平衡练习题答案

一、是非题答案

1、×

2、√

3、√

4、√

5、√

6、×

7、√

8、×

9、√10、√

二、选择题答案

1、（1）

2、 (3），

3、(1）

4、（3）

5、 (1)

6、（３)

7、（2）

8、(3)

9、（1） 10、（1）11、（1)12、 (1) 13、（2) 14、（4)15、（1）

三、填空题答案

1、解： 0 3 3 2

2、解：T / K = t / ℃＋273.15 273.16 K

3、解：2，1，2

4、解: 1 ； 2 ; l1,w（B)=0.20 ， l2,w（B）=0。80

5、液态

6、解： K ； C 。

7、解：饱和蒸气摩尔质量

8、解： 3 0

9、解：w B=0.60 w B=0。80

10、解： 1

11、解：降低升高

12、解:S = 6，R = 4,R’= 0 C = S－R－R ’ = 2,在等压下 '= C－+ 1，因’= 0时相数最多因此在等压下最多有三相平衡共存。

13、解：y B(g）>x B(总) > x B(1) x B=0。6恒沸混合物

14、解C.D.H I A.B。E。F.G

15、临界三相共存

四、问答题。请回答下列各题.

1、解:恒沸混合物的组成随压力的改变而改变,故其是混合物而不是化合物。

五、填图题

1、

解：(1）如图 (4分）

（2)塔顶，恒沸混合物D

塔底 B （2分）

2、填作图题。（本大题13分）

解:（1)

相区 1 2 3 4 5 6

相态及成分l(A+B) l+s（A) l+s（C） l+s(B） s（A)+s(C) s

（C）+s(B)

3、填作图题。 ( 本大题13分）

解:(1）（6分）

相区（1) (2) (3) (4）(5) (6）

相态及成分l(A+B） s （A)+l s (A）+s （AB) s (A）+l s （AB)+l s （AB)+

s (B）

（2）步冷曲线如图。（8分）

(B）欲从a系统中得到最大量纯结晶A，

应该使温度降低至接近三相线MED。

(12分）

4填作图题. ( 本大题10分 )

解：(1)如右图所示：（6分）

(2）此系统为具有最大正偏差的系统

(3）塔顶、塔底各可得到恒沸物和纯B（2分）

5、问答题。 ( 本大题7分）

解：S = 6，R = 4，R’= 0

C = S－R－R ' = 2,

在等压下’= C －+ 1，

因’= 0时相数最多因此在等压下最多有三相平衡共存. （6分）6、填作图题。 ( 本大题14分 )

解：(1)

相区相数相态及成分

‘

I2l （Ag+Cu ）, s (Ag+Cu)1

II2l （Ag+Cu）， s (Ag+Cu）1

III2s1（Ag+Cu)，s2

（Ag+Cu)

1 DE线3l C , s1 ， s20

A点2s (Ag）， l （Ag)0

P点1l （Ag+Cu)2（0518=9分) (2)

7、填作图题。 ( 本大题13分 )

解：（1）绘制的步冷曲线及熔点—组成图如下：