5.相平衡
第五章相平衡概念理解
一、判断题
1. 在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。
2. 自由度就是可以独立变化的变量。
3. 相图中的点都是代表系统状态的点。
4. 恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。
5. 单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。
6. 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的量。
7. 对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。
8. 恒沸物的组成不变。
9. 在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。
10. 三组分系统最多同时存在5个相。
二、选择题
11. 液体A与B形成蒸气压正偏差很大的溶液，在精馏塔中精馏时，塔釜得到的是：
(A)恒沸混合物 (B)纯A (C)纯B (D)纯A或纯B
12. NaCl水溶液和纯水，经半透膜达到渗透平衡，该体系的自由度数是：
(A) f = 1 (B) f = 2 (C) f = 3 (D) f = 4
13. 下列叙述中错误的是：
(A) 水的三相点的温度是273.15K，压力是610.62 Pa
(B) 三相点的温度和压力仅由系统决定，不能任意改变
(C) 水的冰点温度是273.15K，压力是101325 Pa
(D) 水的三相点f = 0，而冰点f = 1
14. 如右上图，右边的步冷曲线对应的是哪个物系点的冷却过程：
(A) a点物系 (B) b点物系
(C) c点物系 (D) d点物系
15. 如右中图，对于形成简单低共熔混合物的二元相图，当物系的
组成为x，冷却到t℃时，固液二相的重量之比是：
(A) m(s)∶m(l) = ac∶ab (B) m(s)∶m(l) = bc∶ab
(C) m(s)∶m(l) = ac∶bc (D) m(s)∶m(l) = bc∶ac
16. 如右下图，对于形成简单低共熔混合物的二元相图，当物系点
分别处于C、E、G点时，对应的平衡共存的相数为：
(A) C点1，E点1，G点1 (B) C点2，E点3，G点1
(C) C点1，E点3，G点3 (D) C点2，E点3，G点3
17. 在相图上，当物系处于下述哪一个点时只有一个相：
(A) 恒沸点 (B) 熔点 (C) 临界点 (D) 低共熔点
18. 有一形成不稳定化合物的双组分A与B凝聚体系，系统的组成刚巧与不稳定化合物的组成相同，当其从液态冷却到转熔点，系统内建立平衡：液相 + A(s) = A x B y(不稳定化合物)。如果在此时系统由外界吸取热，则上述的平衡将：
(A) 向左移动 (B) 向右移动 (C) 不移动 (D) 无法判定
19. NH4HS(s)与任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时，有：
(A)C=3, Ф=2, f=3 (B)C=2, Ф=2, f=2 (C)C=1, Ф=2, f=1 (D)C=2, Ф=2, f=1
20. 某系统存在C(s), H 2O(g), CO(g), CO 2(g)和H 2(g)五种物质，相互建立了H 2O(g)+C(s)=H 2(g)+CO(g)、CO 2(g)+H 2(g)=H 2O(g)+CO(g)和
CO 2(g)+C(s)=2CO(g)三个平衡，则该系统的组分数C 为：
(A) 3 (B) 2 (C) 1 (D) 4
21. 在100kPa 的压力下，I 2在水和CCl 4中达到平衡（无固态I 2）存在，则该系统的条件自由度数为：
(A) 1 (B) 2 (C) 0 (D) 4
22. CuSO 4可与水生成CuSO 4·H 2O 、 CuSO 4·3H 2O 和CuSO 4·5H 2O 三种水合物，则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为：
(A) 3种 (B) 2种 (C) 1种 (D) 不可能有含水盐共存
23. 某一物质X ，在三相点的温度是293K ，压力200kPa 。下述说法中不正确的是：
(A) 在293K 以上X 能以液态存在 (B) 在293K 以上X 能以固态存在
(C) 在298K 、100kPa 下液体X 是稳定的 (D) 常压下加热固体X 能升华
24. A 与B 可以构成2种稳定化合物与1种不稳定化合物，那么A 与B 的体系可以形成几种低共熔混合物：
(A) 2种 (B) 3种 (C) 4种 (D) 5种
25. 当Clausius-Clapeyron 方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则：
(A) p 必随T 升高而降低 (B) p 必不随T 变化
(C) p 必随T 升高而变大 (D) p 随T 之升高可变大或减小
26. 对恒沸混合物的描述，下列叙述中不正确的是：
(A) 与化合物一样，具有确定的组成 (B)不具有确定的组成
(C) 平衡时，气相和液相的组成相同 (D)其沸点随外压的改变而改变
27. 在通常情况下，对于二组分物系，能平衡共存的最多相数为：
(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4
28.某一固体，在298K 和大气压力下升华，这意味着：
(A) 固体比液体密度大些 (B) 三相点的压力大于大气压力
(C) 固体比液体密度小些 (D) 三相点的压力小于大气压力
29. 水的三相点附近，其汽化热和熔化热分别为44.82kJ ·mol -1和5.99kJ ·mol -1。则在三相点附近，冰的升华热约为：
(A) 38.83kJ ·mol -1 (B) 50.81kJ ·mol -1
(C) -38.83kJ ·mol -1 (D) -50.81kJ ·mol -1
30. 右图是FeO 与SiO 2的恒压相图，那么存在几个稳 定化合物：
(A) 1个 (B) 2个
(C) 3个 (D) 4个
31. 将金属亚硝酸盐（MNO 2）加热到某温度时，其平衡体系中含有MNO 2(s)、MNO 3(s)、M 2O(s)、N 2、O 2、NO 2和NO ，则体系中独立化学平衡数R 等于：
(A) 4 (B) 3 (C) 5 (D) 6
32. 硫存在着单斜、斜方、液态和蒸气四种不同的物质，故在硫的相图中三相点的数目可高达：
(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5
33. 若A 和B 能形成二组分理想溶液，且B
A T T **>，则A 和
B 在达平衡的气、液相中的物质的量分数是： (A) A A B B ,y x y x >< (B) A A B B ,y x y x <> (C) A A B B ,y x y x >> (D) A A B B ,y x y x <<
34. 在电化学测量中，常会用到镉标准电池，若要求液相中Cd 的浓度不因Cd 的量发生微小变化而变化，则在293 K 时，镉汞齐电极中Cd 的浓度
处于：
(A) 4～15%之间 (B) 15～42%之间 (C) 42～70%之间 (D) 70～100%之间
35. 对于纯物质的任意两相平衡体系，在下列平衡压力与温度的关系式中不正确的是： (A) trs m trs m d d H p T T V ?=? (B) trs m trs m d d S p T V ?=? (C) trs m 2dln d H p T RT
?= (D) R trs d d Q p T T V =? 36. 下列液态物质的正常沸点与其蒸发热的关系和Trouton 规则有明显差异的是：
(A) CCl 4 (B) C 6H 6 (C) Hg (D) H 2O
37. 二元合金处于低共熔温度时体系的自由度为：
(A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3
38. 有下列体系：（1）乙醇水溶液，（2）一块黄铜（30%锌-铜合金），（3）冰和盐的共晶体，（4）饱和食盐水，（5）密闭容器中让NH 4Cl(s)分解并
达到平衡，关于它们的相数正确的是：
(A)（1）、（3）、（4）单相；（2）二相；（5）三相 (B)（1）、（2）单相；（3）、（4）、（5）二相
(C)（1）、（3）、（5）单相；（2）、（4）二相 (D)（1）、（2）、(3)单相；（4）、（5）二相
39. 对二组分完全互溶的双液系，若体系蒸气总压与y A 的关系是 A ln 0T
p y ???< ????，则有： (A) A A 0y x -> (B) A A 0y x -< (C) A A 0y x -= (D) ()()A A 110y x ---<
40. 下列过程中能适用方程2
dln d p H T RT ?=的是： (A) I 2(s) I 2(g) (B) C(石墨) C(金刚石)
(C) Hg 2Cl 2(s ) 2HgCl(g) (D) N 2(g,T,p 1) N 2(g,T,p 2)
41. 有下列四种关于物质的聚集状态与相之间的关系的叙述：
（1）同一态中的物质必为同一相；（2）同一相中的物质必为同一态；（3）同一态中的物质不一定是同一相；（4）同一相中的物质不一定是同一态。其中正确的是：
(A)（1）、（2） (B)（3）、（4） (C)（1）、（4） (D)（2）、（3）
42. 若用四维空间的相图来描述三组分体系的相平衡状态，则相数最多的区域是：
(A) 3相共存区 (B) 4相共存区 (C) 5相共存区 (D) 6相共存区
43. 关于相的下列说法，不正确的是：
(A) 一聚集态内部的物理、化学性质均匀的部分是同一相
(B) 体系中有界面的两部分各属于不同的相
(C) 相与存在于该相中物质的量的多少无关
(D) 低压时混合气体只有一个相
44. 世界第一高峰珠穆朗玛峰上大气压约为35.46 kPa ，在该压力下水的沸点应为（已知水的蒸发热为40.644 kJ ?mol -1）：
(A) 345.5 K (B) 323 K (C) 373.6 K (D) 333 K
45. 下列那一点不是推导trs m 211211ln H p p R T T ???=- ???
公式时的假设： (A) 气相的摩尔体积远大于凝聚相的摩尔体积 (B) 气相服从理想气体定律
(C) 相变热不随温度变化而变化 (D) 液相中的分子间无缔合作用
46. 关于能形成完全互溶固溶体的二分组体系，下列说法不正确的是：
(A) 晶格类型相同，晶格参数接近的两组分有可能形成这种体系
(B) 原子结构相似、熔点接近的两组分有可能形成这种体系
(C) 形成固熔体后，其晶格类型不变，但晶格参数有所改变
(D) 在该固－液体系的相图中，0f *=的点不超过两个
47. 将10 molN 2和1 molO 2放在一密闭容器中，发生如下的气相反应：N 2+O 2=2NO ，则此反应体系的独立组分数和自由度分别是：
(A) C=1，f=2 (B) C=2，f=3 (C) C=3，f=4 (D) C=1，f=1
48. 某车间要用水蒸气蒸馏法来提纯辛醇-1，已知在常压下，辛醇-1与水混合物的沸点为372.55 K ，在此温度下，辛醇-1的蒸汽压为2.133 kPa 。
则水蒸气消耗系数等于：
(A) 0.155 (B) 6.44 (C) 5.51 (D) 4.46
49. 大多数液体在正常沸点时的摩尔熵变vap m S ?等于：
(A) 88 J ?K -1? mol -1 (B) 44 J ?K -1? mol -1 (C) -88 J ?K -1? mol -1 (D) -44 J ?K -1? mol -1
50. 对于只有一对液体部分互溶的三液体系，下列说法中不正确的是：
(A) 临界点随温度的改变而改变 (B) 临界组成点就是曲线上的最高点
第五章 相 平 衡
第五章相平衡 一、单选题 1.体系中含有H2O、H2SO4·4H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·H2O、H2SO4，其组分数K为：（） (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 2.在410 K，Ag2O(s)部分分解成Ag(s)和O2(g)，此平衡体系的自由度为：（） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D)－1 3.某平衡体系含有NaCl(s)、KBr(s)、K+(aq)、Na+(aq)、Br－(aq)、Cl－(aq)、H2O，其自由度为：（） (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 4.一个水溶液包含n个溶质，该溶液通过一半透膜与纯水相平衡，半透膜仅允许溶剂水分子通过，此体系的自由度为：（） (A)n(B)n－1 (C)n＋1 (D)n＋2 5.绝热条件下，273.15K的NaCl加入273.15K的碎冰中，体系的温度将如何变化? （） (A)不变(B)降低(C)升高(D)不能确定 6.下图中，从P点开始的步冷曲线为： 7.图1中，生成固体化合物的经验式为：（） (A) CCl4·C4H10O2(B) CCl4·(C4H10O2)2(C) (CCl4)2·C4H10O2(D) CCl4(C4H10O2)3 8.图1中，区域H的相态是：（） (A)溶液(B)固体CCl4(C)固体CCl4 +溶液(D)固体化合物+溶液 9.在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为：( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 10. CuSO4与水可生成CuSO4·H2O, CuSO4·3H2O , CuSO4·5H2O三种水合物，则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为：( ) (A) 3种(B) 2种(C) 1种(D)不可能有共存的含水盐 11. CuSO4与水可生成CuSO4·H2O, CuSO4·3H2O , CuSO4·5H2O三种水合物，则在一定压力下和CuSO4水溶液及冰共存的含水盐有：( ) (A) 3种(B) 2种(C) 1种(D)不可能有共存的含水盐 12.如图所示，物系处于容器内，容器中间的半透膜AB只允许O2通过，当物系建立平衡时，则物系中存在的相为：( ) (A) 1气相，1固相(B) 1气相，2固相(C) 1气相，3固相(D) 2气相，2固相 O2(g) Ag2O(s) Ag(s) O2(g) CCl4
第5章 相平衡习题解答
第五章相平衡习题解答 5-1指出下列平衡系统中的物种数S 、组分数C 、相数P 和自由度数f 。 ⑴C 2H 5OH 与水的溶液； ⑵I 2(s)与I 2(g)成平衡； ⑶NH 4HS(s)与任意量的H 2S(g)及NH 3(g)达到平衡； ⑷NH 4HS(s)放入抽空的容器中分解达平衡； ⑸CaCO 3(s)与其分解产物CaO(s)和CO 2(g)成平衡； ⑹CHCl 3溶于水中、水溶于CHCl 3中的部分互溶系统及其蒸气达到相平衡。解：（1）物种数S=2，组分数C=2、相数P=1，自由度数f=C-P+2=3； （2）物种数S=1，组分数C=1、相数P=2，自由度数f=C-P+2=1； （3）物种数S=3，组分数C=2、相数P=2，自由度数f=C-P+2=2； （4）物种数S=3，组分数C=1、相数P=2，自由度数f=C-P+2=1； （5）物种数S=3，组分数C=2、相数P=2，自由度数f=C-P+2=2； （6）物种数S=2，组分数C=2、相数P=3，自由度数f=C-P+2=1； 答：⑴S =2，C =2，P =1，f =2；⑵S =1，C =1，P =2，f =1； ⑶S =3，C =3，P =2，f =2；⑷S =3，C =1，P =2，f =1； ⑸S =3，C =2，P =2，f =2；⑹S =2，C =2，P =3，f =1 5-2试求下列平衡系统的组分数C 和自由度数f 各是多少？ ⑴过量的MgCO 3(s)在密闭抽空容器中，温度一定时，分解为MgO (s)和CO 2(g)；⑵H 2O (g)分解为H 2(g)和O 2(g)； ⑶将SO 3(g)加热到部分分解； ⑷将SO 3(g)和O 2(g)的混合气体加热到部分SO 3(g)分解。 解：（1）物种数S=3，组分数C=2、相数P=3，自由度数f *=C-P+1=0； （2）物种数S=3，组分数C=1、相数P=1，自由度数f=C-P+2=2； （3）物种数S=3，组分数C=1、相数P=1，自由度数f=C-P+2=2； （4）物种数S=3，组分数C=2、相数P=1，自由度数f=C-P+2=3； 答：⑴C =2，f =2；⑵C =1，f =2；⑶C =1，f =2；⑷C =2，f =3 5-3已知100℃时水的饱和蒸气压为101.325kPa ，市售民用高压锅内的压力可达到233kPa ，问此时水的沸点为多少度？已知水的蒸发焓为=?m vap H 40.67kJ mol -1。解：将p 1=101.325kPa ，T 1=373.15K ，p 2=233kPa 及=?m vap H 40.67kJ mol -1代入下式，)11(ln 1 212T T R H p p m vap -?-=，得8327.0)115.3731(314.840670325.101233ln 2=-=T 48928327.0115.3731(2=-T ，00251.04892 8327.015.373112=-=T
第五章相平衡
第五章相平衡一、单选题 1.体系中含有H 2O、H 2 SO 4· 4H 2 O、H 2 SO 4· 2H 2 O、H 2 SO 4· H 2 O、H 2 SO 4 ，其组分数K为： （） (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 2.在410 K，Ag 2O(s)部分分解成Ag(s)和O 2 (g)，此平衡体系的自由度为：（） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D)－1 3.某平衡体系含有NaCl(s)、KBr(s)、K+(aq)、Na+(aq)、Br－(aq)、Cl－(aq)、H 2 O，其自由度为：（） (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 4.一个水溶液包含n个溶质，该溶液通过一半透膜与纯水相平衡，半透膜仅允许溶剂水分子通过，此体系的自由度为：（） (A)n(B) n－1 (C)n＋1 (D)n＋2 5.绝热条件下，273.15K的NaCl加入273.15K的碎冰中，体系的温度将如何变化? （） (A)不变(B)降低(C)升高(D)不能确定 6.下图中，从P点开始的步冷曲线为：
图 1 7.图1中，生成固体化合物的经验式为：（） (A) CCl 4·C 4 H 10 O 2 (B) CCl 4· (C 4 H 10 O 2 ) 2 (C) (CCl 4 ) 2· C 4 H 10 O 2 (D) CCl 4 (C 4 H 10 O 2 ) 3 8.图1中，区域H的相态是：（） (A)溶液(B)固体CCl 4 (C)固体CCl 4 +溶液(D)固体化合物+溶液 9.在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为： ( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 10. CuSO 4 与水可生成CuSO 4· H 2 O, CuSO 4· 3H 2 O , CuSO 4· 5H 2 O三种水合物，则在一 定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为： ( ) (A) 3种(B) 2种(C) 1种(D)不可能有共存的含水盐
第五章相平衡(10个)
第五章 相平衡 一、本章基本要求 1．掌握相、组分数和自由度的意义。 2．了解相律的推导过程及其在相图中的应用。 3．了解克劳修斯-克拉珀龙方程式的推导，掌握其在单组分两相平衡系统中的应用。 4．掌握各种相图中点、线及面的意义。 5．根据相图能够画出步冷曲线，或由一系列步冷曲线绘制相图。 6．掌握杠杆规则在相图中的应用。 7．结合二组分气液平衡相图，了解蒸馏与精馏的原理。 8．对三组分系统，了解水盐系统的应用，相图在萃取过程中的应用及分配定律的应用。 二、 基本公式和内容提要 （一）基本公式 相律的普遍形式：f K n =-Φ+ 克拉珀龙方程： m m d ln d V T H T p ??= 克劳修斯-克拉珀龙方程的各种形式： 微分式： 2 m vap d ln d RT H T p ?= vap m H ?与温度无关或温度变化范围较小vap m H ?可视为常数， 定积分：vap m 2112 11ln ()H p p R T T ?=- 不定积分式：vap m ln H p C RT ?=- + 特鲁顿规则： K)J/(mol 88b m vap ?≈?T H 杠杆规则：以系统点为支点，与之对应的两个相点为作用点，有如下关系： 1122()()n x x n x x -=- 其中n 1 、n 2 分别表示平衡两相的摩尔数，x 、x 1、x 2分别表示系统的组成 及其对应的平衡两相的组成。 （二）内容提要 1．单组分系统 单组分系统相律的一般表达式为：f =1－Φ+2=3－Φ
图5-1 水的相图 可见单组分系统最多只能有三相平衡共存，并且最多有两个独立变量，一般可选择温度和压力。 水的相图为单组分系统中的最简单相图之一。图5-1中三条曲线将平面划分成固、液及气相三个区。单相区内f =2。AB 、AD 和AE 分别表示气液、气固和固液两相平衡线。两相共存时f =1。虚线AC 表示应该结冰而未结冰的过冷水与水蒸气平衡共存。A 点为三相点，这时f =0，水以气、液、固三相共存。水的三相点与水的冰点不同，冰点与压力有关。 单组分系统两相平衡共存时T 与p 的定量关系式可由克拉珀龙方程式描述。 对于有气相参与的纯物质气液两相或气固两相平衡，可用克劳修斯-克拉珀龙方程描述。 特鲁顿规则是近似计算气化热或沸点的经验式。 2．二组分双液系统 对于二组分系统， f =2－Φ+2=4－Φ。Φ=1时f =3，即系统最多有三个独立变量，这三个变量通常选择温度、压力和组成。若保持三者中的一个变量恒定，可得到p ～x 图、T ～x 图和p ～T 图。在这三类相图中，系统最多有3个相同时共存。 （1）二组分完全互溶系统的气液平衡：这类系统的相图如图5-2。 图中实线为液相线，虚线为气相线，气相线与液相线之间为气液二相共存区。靠近气相线一侧为气相区，靠近液相线一侧为液相区。其中Ⅰ为理想液态混合物系统；Ⅱ、Ⅲ分别为一般正、负偏差系统；Ⅳ、Ⅴ分别是最大正、负偏差系统。Ⅰ～Ⅲ类系统中易挥发组分在气相中的组成大于其在液相中的组成，一般精馏可同时得到两个纯组分。Ⅳ、Ⅴ类相图中极值点处的气相组成与液相组成相同，该系统进行一般精馏时可得到一个纯组分和恒沸混合物。二组分系统的两相平衡状态对应一个区域，用杠杆规则可以计算两相平衡共存区平衡二相的相对数量。
5相平衡
第五章相平衡 习题 一 . 选择题 1. 二元合金处于低共熔温度时物系的自由度 f 为 ( ) (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 2. NH4HS(s) 和任意量的 NH3(g) 及 H2S(g) 达平衡时有 (A) C = 2，Ф = 2，f = 2； (B) C = 1，Ф = 2，f = 1； (C) C = 2，Ф = 3，f = 2； (D) C = 3，Ф = 2，f = 3； 3. 固体 Fe、FeO、Fe3O4与气体 CO、CO2达到平衡时其独立化学平衡数 R、 组分数 C 和自由度数 f 分别为 ( ) (A) R = 3；C = 2；f = 0 (B) R = 4；C = 1；f = -1 (C) R = 1；C = 4；f = 2 (D) R = 2；C = 3；f = 1 4. FeCl3和 H2O 能形成 FeCl3·6H2 O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O， FeCl3·2H2O四种水合物，则该体系的独立组分数 C 和在恒压下最多可能的平衡共存的相数Ф分别为: （）(A)C = 3，Ф = 4 (B) C = 2，Ф = 4 (C) C = 2，Ф = 3 (D) C = 3，Ф = 5 5. 硫酸与水可形成 H2SO4·H2 O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(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 ? ( ) (A) 3 种 (B) 2 种 (C) 1 种 (D)不可能有硫酸水合物与之平衡共存。 6.某体系存在 C(s)、H2O(g)、CO(g)、CO2(g)、H2(g) 五种物质，相互建立了下述三个平衡： H2O(g) + C(s) = H2(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g) = H2O(g) + CO(g) CO2(g) + C(s) = 2CO(g) 则该体系的独立组分数 C 为: ( ) (A) C=3 (B) C=2 (C) C=1 (D) C=4
第五章 相平衡
第五章相平衡 一、选择题 1.NH4HS (s) 和任意量的NH3 (g) 及H2S (g) 达平衡时有（Ф代表相数）：( ) (A) C = 2，Ф = 2，f = 2 (B) C = 1，Ф = 2，f = 1 (C) C = 2，Ф = 3，f = 2 (D) C = 3，Ф = 2，f = 3 2. FeCl3和H2O 能形成FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O，FeCl3·2H2O四种水合物，则该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数Ф分别为: ( ) (A) C = 3，Ф = 4 (B) C = 2，Ф = 4 (C) C = 2，Ф = 3 (D) C = 3，Ф = 5 3. 硫酸与水可形成H2SO4·H2 O (s)、H2SO4·2H2O (s)、H2SO4·4H2O (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? ( ) (A) 3 种(B) 2 种(C) 1 种(D)不可能有硫酸水合物与之平衡共存 4. 某体系存在C (s)、H2O (g)、CO (g)、CO2 (g)、H2 (g) 五种物质，相互建立了下述三个平衡：H2O (g) + C (s) = H2 (g) + CO (g); CO2 (g) + H2 (g) = H2O (g) + CO (g); CO2 (g) + C (s) = 2CO (g)。则该体系的独立组分数C 为: ( ) (A) C = 3 (B) C = 2 (C) C = 1 (D) C = 4 5. 298K 时，蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时，整个体系的组分数、相数、自由度数为( ) (A) C = 2，Ф = 2，f = 1 (B) C = 2，Ф = 2，f = 2 (C) C = 2，Ф = 1，f = 2 (D) C = 2，Ф = 1，f = 3 6.对恒沸混合物的描述，下列各种叙述中哪一种是不正确的？( ) (A) 与化合物一样，具有确定的组成(B) 不具有确定的组成 (C) 平衡时，气相和液相的组成相同(D) 其沸点随外压的改变而改变 7. 二元恒沸混合物的组成( ) (A) 固定(B) 随温度改变(C) 随压力改变(D) 无法判断 8. 在pΘ下，用水蒸汽蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点: ( ) (A) 必低于373.2K (B) 必高于373.2K (C) 取决于水与有机物的相对数量(D) 取决于有机物的分子量大小 9. 水的三相点是：( ) (A) 某一温度，超过此温度，液相就不能存在 (B) 通常发现在很靠近正常沸点的某一温度 (C) 液体的蒸气压等于25 °C时的蒸气压三倍数值时的温度 (D) 固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力 10. 当Clausius-Clapeyron方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则：( ) (A) p 必随T 之升高而降低(B) p必不随T而变 (C) p必随T 之升高而变大(D) p随T之升高可变大或减少 11. 在0 °C到100 °C的温度范围内，液态水的蒸气压p与T 的关系为：lg(p/Pa)＝-2265/T+11.101，某高
第五章 相平衡
第五章相平衡自我测试 一.单选题（本题满分30分，每小题2.0分） 1.氢气和石墨粉在没有催化剂存在时,在一定温度和压力下不发生反应,体系的 组分数为( ) A.C=2 B.C=3 C.C=4 D.C=5 2.若上述体系中,在有催化剂存在时可生成n种碳氢化合物,平衡是组分数为( ) A.C=2 B.C=4 C.C=n+2 D.C=n 3.关于相的说法正确的是( ) A.不同的相间存在界面 B.同一相间不存在界面 C.同一物质形成的固体一定是单相 D.两种物质形成的固体一定是两相体系 4.若相律的表达式为f=C- +2，则下列说法组正确的是（） A．自由度数等于体系的物种数加2，再减去体系的相数 B．相数就是指体系中平衡共存的相数之和 C．自由度数与体系数之和，等于体系独立组分数加2 D．相率表达式中的2，是指温度和外界压力这两个可变因素 5．有关相律的下列说法正确的是（） A．影响相平衡的只有强度性质 B．自由度为零意味着体系的状态不变 C．多相体系可能出现Φ>C+n的状态 D．每种物质都存在于各平衡相中时相律才存在 6．若在水中溶解KNO3和NaSO4两种盐，形成不饱和溶液，则该体系的组分数
为（） A．C=3 B．C=4 C．C=5 D．C=6 7．下列说法中，比较准确的是（）. A．相律可用于封闭体系 B．相律可用于开放体系 C．相律可用于非平衡的开放体系 D．相律可用于已达平衡的多相开放体系 8．单一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 D．除了温度和压力外，还是其他因素的函数 9．在一个固体的透明真空容器中，装有少量单组分液体，如对其不断加热，可见到（） A．沸腾现象 B．三相共存现象 C．临界现象 D．升华现象 10．上题中，如使容器不断冷却，可见到（） A．沸腾现象 B．三相共存现象 C．临界现象 D．升华现象 11．若在水中溶解KNO3和Na2SO4两种盐，形成不饱和溶液，则该体系的组分数为（）。 A．C=3
第5章多相平衡
第五章多相平衡 一、选择题 1 ?在含有C(s)、H 20(g)、CO(g)、C02(g)、H 2(g)五个物种的平衡体系中，其独立 组 分数C 为(a ) (諾)3 (b) 2 (c) 1 (d) 4 2?二元合金处于低共熔温度时物系的自由度 f 为(b ) (a) 0 (』)1 (c) 2 (d) 3 3. 298K 时蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时，整个体系的组分数、相数、自由度 数为 (b ) (a) C=2 0=2 f*=1 (』)C=2 0=2 f*=2 (c) C=2 0=1 f*=2 (d) C=2 0=1 f*=3 4. F eCb 和 H 2O 能形成 FeCb 6H2O , 2FeCb 7 H 2O , 2FeCl 3 5 H 2O , FeCb 2H 2O 四种水合物，该体系的独立组分数C 和在恒压下最多可能的平衡共存相数 ①分 别 为(c ) (a ) C=3 0=4 (b) C=2 0=4 (V c) C=2 0=3 (d) C=3 0=5 5 ?对于恒沸混合物，下列说法中错误的是( d ) 6 ?单组分体系的固液平衡线斜率 dp/dT 的值(d ) (a )大于零 (b )等于零 (c )小于零 (V d )不确定 7. A ，B 两种液体混合物在T - x 图上出现最高点，则该混合物对拉乌尔定律产 生 (b ) 9 ?某一固体在25C 和101325Pa 压力下升华，这意味着(b ) (a)固体比液体密度大 (V b )三相点压力大于101325Pa (c) 三相点温度小于25C (d) 三相点压力小于101325Pa 10?在低温下液氦(I)和液氦(II)有一晶体转变，属于二级相变过程，对二级相 变的特征描述在下列说法中那一点是错误的(d ) (a)无相变热 (c)相变时二相密度相同 二、填空题 1 ?下列化学反应，同时共存并达到平衡(温度在900K-1200K 范围内) CaCO 3(s)= CaO (s)+ CO 2(g) CO 2(g )+ H 2(g)= CO(g)+ H 2O (g) H 2O(g)+ CO(g)+ CaO(s)= CaCO 3(s)+ H 2(g) 该体系的自由度f 为 3 。 2. 在N 2(g)和O 2(g)共存的体系中加入一种固体催化剂， 可生成多种氮的氧化物， (a )不具有确定组成 (c )其沸点随外压的改变而改变 (b) 平衡时气相和液相组成相同 (V d )与化合物一样具有确定组成 (a )正偏差 (V b )负偏差 (c )没偏差 (d )无规则 8?下列过程中能适用方程式 (V a) 12(沪 12(g) (c) Hg 2Cl 2(s)=2HgCI(g) 込二兰的是(a ) dT RT (b) C(石墨)=C(金刚石) (d) N 2(g,「,P 1)= N (g,T ,P ) (b )相变时无熵变化 (V d)相变时两相的热容相同
第五章 相平衡
第五章相平衡 (Chapter 5 Phase Equilibrium) New Words and Expressions Phase diagrams 相图 Number of phase 相数 Number of substance 物种数 Number of components 组分数 Number of degree of freedom 自由度数 Phase rule 相律 Full miscible system 完全互溶体系 Partially miscible system 部分互溶体系 Full immiscible system 完全不互溶体系 Conjugate Solutions 共轭溶液 Lever rule 杠杆定律 Cooling curve 步冷曲线 Simple Eutectic 简单低共熔 congruent melting 同成分熔融 incongruent melting 异成分熔融 基本公式和内容提要 独立组分(Number of Components)：C＝S—R一R， 相律(The Phase Rule)：f+Φ＝C+n 相平衡是通过图形来描述多相平衡体系的宏观状态与温度、压力、组成的关系，具有重要的生产实践意义。 相律是多相平衡体系的一个重要规律，可由热力学基本原理推导而得，也可以从实践经验规律归纳而得，在相律指导下，本章讨论几种典型的相图(包括单组分、二组分体系)及其应用。 相变是一个连续的质的飞跃。相平衡时物质在各相中的化学势相等，相变时某些物理性质有突变。 几个基本概念 1．相(phase)：在体系内部宏观的物理性质和化学性质完全均匀的那一部称为相。相与相之间有明显的界面，常温常压下，任何气体都能均匀混合。体系内无论有多少种气体，都只有一个相。多组分液体视其互溶度大小，可以是一相、两相或三相共存。固体一般是一种固体一个相，但固态溶液是一个相。 2．组分(Number of Components ) 足以确定平衡体系中所有各相组成所需要的最少数目的独立物质数，称为独立组分数，简称组分数。用符号c表示。 组分数C和体系中的物种数S之间的关系为：C二S一R一R， 式中R为体系内各物种之间存在的独立的化学平衡的数目，R，为浓度限制条件数。体系中的物种数-与考虑问题的方法有关，但体系中的组分数与考虑问题的方法无关。 3．自由度(Degrees of Freedom) 保持相平衡体系中相的数目不变时，体系独立可变的强
第5章-相平衡
第5章 相平衡 重点难点：相平衡判据及相律，相平衡计算，活度系数模型中方程参数的确定。汽液平衡不同计算方法的特点与实际选择。 1) 相平衡基础 (1) 相平衡的判据 平衡判据的确定应以热力学第二定律为依据。利用熵增原理可以来判断过程自发进行的方向和限度。由于温度、压力为实际过程容易测量与控制的参数，故采用Gibbs 自由能的平衡判据在相平衡和化学平衡中应用最为广泛。 在恒温恒压下，一切能自发进行的过程都将引起体系Gibbs 自由能的减少。当体系达到平衡态时，体系的Gibbs 自由能为最小。即恒温恒压下的封闭体系，平衡的判据可表达为 (d G )T,p =0 (5-1) 根据式(5-1)，可推出相平衡的条件为：“各相的温度相等、压力相等、各组分在各相的化学位相等”。数学表达式为： β αβ αβ αμμi i p p T T === (5-2) 上式为以化学位表示的相平衡判据式。化学位在计算上不方便，故在解决相平衡问题时用组分逸度代替化学位，可得： βαi i f f ??= (i =1,2,3,…,N ) (5-3) 此为以组分逸度表示的相平衡判据式，表明在一定T 、p 下处于平衡状态的多相多组分系统中，任一组分i 在各相中的分逸度必定相等。 由于逸度比化学位在计算上更为方便，故式(5-3)是解决相平衡问题最实用的公式，是所有多组分体系相平衡计算的出发点。 (2) 相律 相律是多组分多相平衡体系所遵循的最普遍规律，说明确定多组分多相平衡状态所需要的独立强度量的数目。Gibbs 推导的相律表示如下： F (自由度)= C (组分数) - π(相数)+2 (5-5) 处于相平衡状态下，各相的温度、压力以及各相的组分的组成均已被确定，但描述体系的平衡状态无须使用全部的变量，只要由相律求得的自由度数的变量即可。 例如二元系汽液平衡，组分数C = 2，相数π=2，自由度F =2 。即只要在变量(温度T 、压力p 、气相组成y i 、液相组成x i )中指定两个变量，则体系的状态便可确定。 2) 互溶系统的汽液平衡计算通式 相平衡的判据应用于汽液平衡(VLE)时，即 L V ??i i f f = (i =1,2,3,…,N ) (5-4) 式中i f ?表示混合物中组分i 的逸度，上标V 指汽相，L 指液相。 上式既是汽液平衡的准则，又是汽液平衡计算的基本公式。N 个组分共有N 个式子，从数学的角度来看，求解条件已得到满足。然而具体应用时，需要建立混合物中组分的逸度与体系的温度、压力以及汽液相组成的关系，即汽液平衡模型。
第五章 多相平衡(含答案)
第五章相平衡 一、选择题 1、下列体系中哪一个是均相体系：( ) (A)水雾和水蒸气混合在一起； (B)乳状液 (C)水和被水饱和的空气 (D)两种不同的金属形成的固熔体 2、克拉佩龙方程表明：( ) (A)两相平衡时的平衡压力随温度而变化的变化率 (B)任意状态下压力随温度的变化率 (C)它适用于任何物质的两相平衡 (D)以上说法都不对 3、压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化：（） (A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 不一定 ４、对于下列平衡系统：①高温下水被分解； ②同①，同时通入一些H2(g) 和O2(g)；③H2 和O2同时溶于水中，其组元数K和自由度数f的值完全正确的是：（） (A) ①K = 1，f= 1 ②K = 2，f= 2 ③K = 3，f = 3 ； (B) ①K = 2，f= 2 ②K = 3，f= 3 ③K = 1，f = 1 (C) ①K = 3，f= 3 ②K = 1，f= 1 ③K = 2，f = 2 (D) ①K = 1，f= 2 ②K = 2，f= 3 ③K = 3，f = 3 ５、水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(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? ( ) (A) 3 种(B) 2 种(C) 1 种 (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存 ６、298 K 时，蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时，整个体系的组分数、相数、自由度为：（） (A) C= 2，φ= 2，f*= 1 (B) C= 2，φ = 2，f*= 2 (C) C= 2，φ= 1，f*= 2 (D) C= 2，φ = 1，f*= 3 ７、如右图所示， 当水处在三相点 平衡时，若系统发 生绝热膨胀，水的 相态将如何变 化？ ( ) (A)气相、固相消 失，全部变成液 态； (B)气相、液相消失，全部变成固态； (C)液相消失，固相、气相共存； (D)固相消失，液相、气相共存 8、对简单低共熔体系，在最低共熔点，当温度继续下 降时，体系存在( ) (A)一相 (B)二相 (C)一相或二相 (D)三相 9、已知纯A和纯B的饱和蒸气压p A*
第五章多相平衡
第五章 一、选择题 1、下列体系中哪一个是均相体系：() ⑷水雾和水蒸气混合在一起；(B)乳 状液 (C)水和被水饱和的空气(D)两 种不同的金属形成的固熔体 2、克拉佩龙方程表明：() (A)两相平衡时的平衡压力随温度而变化的 变化率 (B)任意状态下压力随温度的变化率 (C)它适用于任何物质的两相平衡 (D)以上说法都不对 3、压力升髙时，单组分体系的熔点将如何 变化：( ) (A)升髙(B)降低(C)不变 (D)不_定 4、对于下列平衡系统：①髙温下水被分解: ②同①，同时通入一些H:(g)和0：(g)；③比和a同时溶于水中，其组元数A?和自由度数 f 的值完全正确的是：( ) (A)①K 二 1, f 二1 ②攵二 2, f 二 2 ?K- 3, / = 3 ： (B)①K 二 2, f 二2 ②K 二3、f=3 ③A?二1, f 二 1 (C)①攵二 3, f 二3 ②K 二 1, f= 1 ?K = 2, f 二 2 (D)①攵二 1, f 二2 ②K 二2、f 二 3 ?K = 3, f 二 3 5、水可形成HcSOi ? H：0(s)、H：SOi ? 2H：0(s)、 HcSOr 4H：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？( ) ⑷3种 (B) 2种 (0 1种 (D)不可能有硫酸水合物与之平衡共存 6、 298 K时，裁糖水溶液与纯水达渗透平衡时，整个体系的组分数、相数、自由度为: ( ) (A) 0 2, ◎二 2, f*= 1 (B) C二 2, 4> = 2, f*= 2 相平衡 (0 0 2, 4)= b f*=2 4> = L f*= 3 7、如右图所示, 当水处在三相点 平衡时，若系统发 生绝热膨胀，水的 相态将如何变 化？() (A)气相、固相消 失，全部变成液 态： (D) C二 2, (B)气相、液相消失，全部变成固态： (C)液相消失，固相、气相共存： (D)固相消失，液相、气相共存 8、对简单低共熔体系，在最低共熔点，当 温度继续下 降时，体系存在() (A)_ 相(B)二相(C) 一相 或 二相(D)三相 9、已知纯A和纯B的饱和蒸气压p A*
第五章相平衡练习题
第五章相平衡测试题 一、判断题： 1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。 2．单组分系统的物种数一定等于1。 3．自由度就是可以独立变化的变量。 4．相图中的点都是代表系统状态的点。 5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。 6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。 7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。 8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。 9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。。 10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。 11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。12．恒沸物的组成不变。 13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。 15．三组分系统最多同时存在5个相。 二、单选题： 1．H2O、K+、Na+、Cl-、I-体系的组分数是： (A) K = 3 ； (B) K = 5 ； (C) K = 4 ；(D) K = 2 。 2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。此方程使用时，对体系所处的温度要求： (A) 大于临界温度； (B) 在三相点与沸点之间； (C) 在三相点与临界温度之间；(D) 小于沸点温度。 3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则： (A) V m(l) = V m(s) ； (B) V m(l)＞V m(s) ； (C) V m(l)＜V m(s) ； (D) 无法确定。 4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来： (A) 可使体系对环境做有用功； (B) 可使环境对体系做有用功； (C) 不能做有用功；(D) 不能判定。 5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化： (A) 升高；(B) 降低；(C) 不变；(D) 不一定。 6．硫酸与水可组成三种化合物：H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)，在p下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种： (A) 1 种； (B) 2 种； (C) 3 种；(D) 0 种。 7．在101325Pa的压力下，I2在液态水与CCl4中的溶解已达到平衡(无固体I2存在)，此体系的自由度为： (A) 1 ； (B) 2 ；(C) 3 ；(D) 0 。 8．NaCl水溶液和纯水，经半透膜达到渗透平衡，该体系的自由度数是： (A) f = 1 ；(B) f = 2 ； (C) f = 3 ；(D) f = 4 。
第五章相平衡
2. Fe(s)、FeO(s)、Fe 3°4(s)与CO(g)、CO 2(g)达到平衡时，其独立化学平衡数 C 和自由度数f 分别为: () (A) C= 3 , = 4 (B) (C) C= 2，门=3 (D) 5. 硫酸与水可形成 H 2SO 4 H 2O(S )、H 2SO 4 2H 2O(S )、H 2SO 4 4H 2O(S )三种水合物，问在 101 325 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 () (A) 3 种 (B) 2 种 (C) 1 种(D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。 6. 某体系存在 C(S ), H 2O(g), C0( g), C02(g), H 2( g)五种物质，相互建立了下述三个平衡: H 20(g) + C(S )=出2) + C0(g) C02(g) + H 2(g) =H 20(g) + CO(g) C02(g) + C(S ) = 2C0(g) 则该体系的独立组分数 C 为： (A) C=3 (B) C=2 (C) C=1 7. 某一水溶液中有 n 种溶质，其摩尔分数分别是 透膜将此溶液与纯水分开，当达到渗透平衡时水面' 该体系的自由度数为： () (A) f=n (B) f=n+1 (C) f=n+2 (D) 仁n+3 8. 当乙酸与乙醇混合反应达平衡后，体系的独立组分数 C 和自由度f 应分别为： () (A) C= 2 , f= 3 (B) C= 3 , f= 3 (C) C= 2 , f= 2 (D) C= 3 , f= 4 9. NaCl 水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时，该体系的自由度是： () (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 10. 将AlCl 3溶于水中全部水解，此体系的组分数 C 是： () (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 11. 在101 325 Pa 的压力下，I 2在液态水和 CCI 4中达到分配平衡(无固态碘存在)，则 该体系的自由度数为：() 、选择题 1. NH 4HS(S )和任意量的 第四章相平衡 NH 3( g)及H 2S( g)达平衡时,有: (A) C= 2，门=2 , f= 2 (B) (C) C= 2，门=3 , f= 2 (D) R = 4 ； C= 1 ； f= 1 R = 2 ； C= 3 ； f= 1 恒温到400 K ，NH 4HCO 3按下式分解并达到平 衡： 体系NH 4HC0 3( S )= NH 3( g) + H 20(g) + f 为： C02( g) () 1组分数 C 和自由度数 (A) C= 2 , f= 1 (B) C= 2 , f= 2 (C) C= 1 , f= 0 (D) C= 3 , f= 2 (A) R = 3 ； C= 2 ； f= 0 (B) (C) R = 1 ； C= 4 ； f= 2 (D) 3?将固体NH 4HCO 3(S )放入真空容器中, 4. FeCl 3和出0 能形成 FeCl 3 6H 20, 2FeCl 3 7 H 2O , 2FeCl 3 5 H 2O , 物，则该体系的独立组分数 C 和在恒压下最多可能的平衡共存的相数 FeCl 3 2H 2O 四种水合 R 、组分数 C=2，门=4 C= 3，门=5 () (D) C=4 X 1, X 2，..., X n ，若使用只允许水出入的半 上的外压为 P w ,溶液面上外压为 P s ,则
张7.2.(5)相平衡图图解
7.2.5双组分理想溶液的汽液相平衡（相平衡图） 年级：高二科目：化工基础课型：新课主备人：张志伟时间：__________ 学习目标 1. 知识与技能：理解相平衡图的构成及含义（y y-图）；会利用相平衡图判断 x -图和x t- 泡点和露点温度的大小;了解杠杆规则 2．过程与方法：通过教师讲解理解相平衡图y x -，两条曲线将此图分成三个区域，每 t- 一区域的含义，在理解泡点温度和露点温度的基础上更好的理解y -图； x t-在合作交流和讲解的过程中，学会利用相平衡图判断泡点和露点温度的大小3．情感态度与价值观：通过图示分析，培养学生逻辑思维能力和严谨的科学态度，学会通过 图象得出结论 学习重、难点 1．重点：理解相平衡图的构成及含义 2．难点：会利用相平衡图判断泡点和露点温度的大小 学习用具：课本、导学案 学习过程 一、温故互查 1、汽液相平衡关系式有哪些？其表达式分别是__________________、________________ 2、相对挥发度对蒸馏操作的影响？ 二、设问导读 1、除用相平衡关系式还可以用什么表示汽液两相达到平衡时y、x关系[阅读教材P181第3段] 2、何为泡点和露点？纯物质泡点、露点、沸点有何关系[阅读教材P181第4段，完成自学检测题1、2、3，教师讲解] 3、y y-图的构成[阅读教材P182，完成自学检测题4、5、6、7，] <观看PPT，教x -和x t- 师讲解> 三、自学检测 1、溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为温度，用表示。其值与混合液中各组分的浓度有关，若易挥发组分浓度愈高，混合液的泡点。 2、气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为温度，用表示。其值与混合液中各组分的浓度有关，若易挥发组分浓度愈高，混合液的露点。 3、纯物质沸腾的温度称为，它与外压有关，外压愈高，则沸点。对于纯物质，泡点露点沸点。 4、y -图中，以_______为横坐标，以为纵坐标。 t- x 5、在汽-液相平衡的y t- -图中，泡点与液相组成的关系曲线，称为________，又称为 x ________，露点与汽相组成的曲线，称为___________，又称为_______________。 6、在汽-液相平衡的y -图中, 泡点曲线和露点曲线将图分为三个区域：饱和蒸汽线以上 x t- 的区域称为________区，饱和液体线以下的区域称为_________，汽液相线之间的区域为___________。在泡点曲线和露点曲线之间，汽液两相_________，称此区域为__________或
第五章相平衡
第五章相平衡 5.1 引言 相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。 相图（phase diagram）表达多相体系的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形，称为相图。 相（phase）体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数，用Φ表示。 气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。 固体，一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。 自由度（degrees of freedom）确定平衡体系的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母f 表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。 如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强度变量数称为条件自由度，用Φ表示。 例如：指定了压力，*1 f f =- 指定了压力和温度，**2 =- f f 5.2 多相体系平衡的一般条件 在一个封闭的多相体系中，相与相之间可以有热的交换、功的传递和物质的交流。对具有Φ个相体系的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡条件： αβΦ个相，达到平衡时，各相具有相(1)热平衡条件：设体系有,, , 同温度
T T T α===Φ (2)压力平衡条件：达到平衡时各相的压力相等 p p p αβ===Φ （3） 相平衡条件： 任一物质B 在各相中的化学势相等，相变达到平衡B B B βαμμμ===Φ （4） 化学平衡条件：化学变化达到平衡 B B B 0νμ=∑ 5.3 相律 独立组分数（number of independent component ） 定义： 'C S R R =-- 在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数称为独立组分数。它的数值等于体系中所有物种数 S 减去体系中独立的化学平衡数R ，再减去各物种间的浓度限制条件R'。 相律（phase rule ） 2f C +=+Φ 相律是相平衡体系中揭示相数Φ ，独立组分数C 和自由度 f 之间关系的规律，可用上式表示。式中2通常指T ，p 两个变量。相律最早由Gibbs 提出，所以又称为Gibbs 相律。如果除T ，p 外，还受其它力场影响，则2改用n 表示，即： f C n +=+Φ 5.4 单组分体系的相图 相点 表示某个相状态（如相态、组成、温度等）的点称为相点。 物系点 相图中表示体系总状态的点称为物系点。在T-x 图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线上、下移动；在水盐体系图上，随着含水量的变化，物系点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。 在单相区，物系点与相点重合；在两相区中，只有物系点，它对应的两个相的组成由对应的相点表示。