发布时间 : 星期五 文章物理化学课件及考试习题 试卷 答案第6章 相平衡习题及解答.更新完毕开始阅读
11、右图为二组分系统气、液平衡的压力-组成图。将其定性 转化为温度-组成图。该系统经精馏后，塔顶将得何组分？ 12、有下列化学反应存在：
N2?g??3H2?g??2NH3?g? NH4HS(s)?NH3?g??H2S(g) NH4Cl(s)?NH3(g)?HCl(g)
在一定温度下，一开始向反应器中放入NH4HS，NH4Cl两种固体以及物质的量之比为3： 1的氢气和氮气。问达到平衡时，组分数为多少？自由度数为多少？
13、已知CO2的临界温度为31.1oC,临界压力为7.4×106Pa，三相点为-56.6 oC、5.18×105P， 试画出CO2相图的示意图，并说明：（1）在室温及常温下，若迅速地将贮有气液共存的CO2 钢瓶阀门打开，放出来的CO2可能处于什么状态？（2）若缓慢地把阀门打开，放出来的 CO2处于什么状态？（3）试估计在什么温度、压力范围内，CO2能以液态存在？ 14、对于下列各体系，求其组分数及自由度数：
(1) NH4Cl(s)、NH3(aq)、Cl2(aq)、H2O(l)、H2O(g)、H2O(aq)、NH3(g)、OH-(aq)、NH4OH(aq)。 (2)NaCl(s)、KBr(s)、K+(aq)、Na+(aq)、Cl-(aq)、Br-(aq)、H2O(l)、O2(g)。
15、FeCl3和H2O能形成四种具有相合熔点的水合物：FeCl3·6H2O(s)、2FeCl3·7H2O(s)、
2FeCl3·5H2O(s)和FeCl3·2H2O(s)，问该体系的组分数是多少?该体系恒压条件下最多能有几相共存?有几个低共熔点?
答案
1、根据相律其自由度 f=1-3+2=0，即说明该体系的组成，温度与压力均不任意改变，即确 定为c（H2O）=1，T=273.16K，p=611Pa
3、将体系冷却到413K时,便有固相出现,但析出的固体成分 与液相成分相同,液相组成不 变,f=0,温度不变,步冷曲线出现平台,直至全部凝固温度下降.所以步冷形状与纯Bi及 纯Cd的相同.
4、将体系加热熔化（﹥563K）,再使其缓慢冷却, （搅拌使液相组成均匀）,当体系冷到物 系点与BC线相交处有纯Cd析出,到﹥413K时,可以分离出纯固态Cd.但不能把 Cd全部 分离出来,因为到413K时Cd与Bi成最低共熔物（含Cd 40 ％）析出.经计算可知最多 能有66.7 ％的Cd可以分离出来.
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7、水的相图中，冰、水、水蒸气三相共存的相平衡点称为水的三相点。冰点则是在101.325KPa压力下被空气饱和了的水的凝固点，主要区别如下： 三相点 系统温度 系统压力 平衡相 ? f 0.01oC 0.610KPa s=1=g 3 0 (273.16k) 冰点 ~0.6 oC 101.325KPa s=1 2 1 (273.15) (外压) 8、（1）C=1（H2O）
R=0 R`=0 K=C-R-R'=1
?=2（气液）
f=K-?+1=1-2+1=0 无变量 （2）C=1（H2O）
R=0 R`=0 K=C-R-R`=1 ?=2 （气、液）
f=K-?+2=1-2+2=1 变量为温度或压力 （3）C=3 （I2、H2O、CCl4）
R=0 R`=0 K=C-R-R`=3
?=2 （液、液）
f=3-2+1=2 变量为温度T或I2在其中一个液相中的浓度。 （4）C=3 （H2、N2、NH3） R=1 R`=0
K=C-R-R`=2
?=1
f=K-?+2=2-1+2=3 变量为温度T，压力P和任意一种物质的浓度。
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10、如图所示作一条辅助线 K点：液相，?=1，f=C-?+1=2 a点：固、液两相平衡，?=2，f=1 b点：固相，?=1，f=2
c点：固、气两相平衡，?=2，f=1 d点：气相，?=1，f=2
11、由压力-组成图，B物质的饱和蒸气压高于A物质，故在
温度组成图中，A物质的沸点高于B物质，并且图中出现一最高点（对应于压力-组成图中的最低点），具有该点组成C的混合物称恒沸混合物，对应的温度称最高恒沸点。若液态混合物组成落在B，C之间，则经馏后，在塔顶能得到纯物质B；若液态混合物组成落在A，C之间，则经精馏后，在塔顶能得到纯物质A，都不能同时得到两个纯 组分。
12、物种数S=4（NH4HS，NH4Cl，H2，N2）
R`=1（n(H2):n(N2)=3:1）,R=0, ?=3(两固相，一气相) 所以：K=S-R-R`=3，f=K-?+1=1 13、相图如下，O为三相点。
（1）钢瓶中的CO2（298K，6.4×106Pa），为OC线上的D点，即气液共存。迅速打开
阀门，压力骤减至1×105Pa,系统绝热膨胀降温，有部分CO2（g）直接转化为CO2（s），在相图上即B点（105Pa，-78 oC）。实验室中制备干冰就是根据这一原理。 （2）若缓慢打开阀门，系统恒温蒸发，当CO2（g）的流量不大时，出来的应为CO2
（g），系统由D点至F点。
（3）CO2（l）存在的条件：t：-56.6 oC～31.3 oC ；p：5.18×105Pa～7.4×106Pa。
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13题图 14、(1) K=S-R-R＇=8-4-1=3 f=K-Φ+2=3-3+2=1
(2) K=S-R-R＇=7-2-1=4 f=K-Φ+2=4-4+2=2 15、K=2
∴Φ(最大)=3
当压力一定时 f=K-Φ+1据题意 f=2-Φ+1=0 共有5个共熔点。 五、判断题
1、一个含有K+、Na+、NO3-及SO42-离子的不饱和水溶液，其组分数K为4。( ) 2、在101325KPa的压力下，I2在液态水和CCl4中达到分配平衡（无固态碘存在），则该系统的自由度数为f=1。( )
3、恒沸混合物与化合物一样，具有确定的组成。( )
4、由CaCO3(s)、CaO(s)、BaCO3(s)、及CO2（g）构成的平衡物系的自由度为0。( ) 5、FeCl3和H2O能形成FeCl3·6H2O、2FeCl3·7H2O、2FeCl3·5H2O、FeCl3·2H2O四种水合物，在恒压下，最多可能平衡共存的相数为4。( )
6、共沸物是混合物，而不是化合物，其组成随压力改变而改变。( ) 7、克拉贝龙议程
dP?Hm?适用条件是多组分的多相平衡系统。( ) dTT?Vm16