物理化学自测题

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加入组分B,则系统的压力将 。(填升高、降低、不变)

17. 一定压力下,向液态完全互溶的A、B二组分气-液平衡系统中加入组分B后,系统沸点下降,则该组分在平衡气相中的组成yB (大于、小于、等于)其液相组成xB。

18. A、B双液系具有最高恒沸点,在100 kPa下,恒沸混合物含21.5%的B和78.5%的A(均为质量百分数,下同),现将含A 18.5%的A、B液态混合物系统在100 kPa下进行分馏,则馏出物为 ,剩余物为 。

19. 液态完全互溶、对理想液态混合物产生最大正偏差的二组分气液平衡系统,T-x相图中有一最低点,称为 ;而液态完全不互溶的二组分气液平衡系统,T-x相图中也有一最低点,称为 。

20. 若A、B二组分可形成三个稳定化合物,则当A-B溶液冷却时最多可同时析出 个固体。

㈢ 计算(作图)题

1. 固态氨和液态氨的饱和蒸气压分别为

ln p(s) = 27.92 - 3754/T ln p(l) = 24.38 - 3063/T

试求:⑴ 三相点的温度和压力;

⑵ 三相点的蒸发热?vapHm、升华热?subHm和熔化热?fusHm。

2. 已知苯的沸点为80℃,熔点为5.5℃,-5℃时液体苯的饱和蒸气压 pl* = 2.675 kPa, -5℃时固体苯的饱和蒸气压ps*= 2.280 kPa,固体苯的熔化热?fusHm = 9860J?mol?1,求苯的三相点。设蒸气为理想气体,相变热为常数。

3. 已知25℃时,苯蒸气和液态苯的标准摩尔生成焓?fHm,B分别为82.93 kJ?mol?1和48.66kJ?mol?1,苯在101.325 kPa下的沸点为80.1℃。若25℃时甲烷溶在苯中,平衡浓度x(CH4) = 0.0043时,与其平衡的气相中CH4的分压力为245 kPa。试计算:

⑴ 25℃,x(CH4) = 0.01时的甲烷-苯溶液的蒸气总压; ⑵ 与上述溶液成平衡的气相组成y(CH4)。

4. A、B两种液体形成理想混合物,在80℃、体积为15 dm3的容器中加入3 mol A和0.5 mol B,混合物在容器中成气、液两相平衡,测得系统的压力为102.655 kPa,液相中B的摩尔分数xB = 0.55。若假设:在容器中液相所占的体积相对于气相来说可以忽略,气体

**可按理想气体考虑。试求:两纯液体在80℃时的饱和蒸气压pA、pB。

5. 101 kPa、30℃时,100 g由60% H2O及40% C6H5OH所组成的溶液形成上下两层。在C6H5OH层中含有70% 的C6H5OH,在H2O层中含有92% 的H2O,试求两层的质量。

6. A、B凝聚系统相图如图所示。

(1) 注明各相区的稳定相。

(2) 画出系统 m → m’的冷却曲线并说明各阶段的相变化。

(3) 把100 kg的系统a冷却,最多可得到多少公斤的纯C ?

7. A、B二组分气-液平衡相图如图所示。 ⑴ 指出各区相态;

⑵ 将组成为xA=0.6 系统在敞开容器中加热,确定沸点及气相组成;

⑶ 若将上述混合物1mol在密闭容器中加热45℃,指出存在相的组成及各相的量。 8. 金属A和金属B熔点分别为600℃和1100℃,二者可形成化合物AB2,该化合物在700℃时可分解为B(s)和组成为xB = 0.4的溶液。A、B、AB2在液态时完全互溶,固态时完全不互溶。 A(s)与AB2有最低共熔点E(xB= 0.2,t = 400℃)。 ⑴ 请绘出A-B系统的熔点-组成图;

⑵ 今由4 mol A与6 mol B组成一系统,根据画出的t-x图填写下表。

系统温度t/℃

800 700 600 400 200

相数

相态及成分

t/℃ 相平衡关系

自由度数

p=100kPa

w

第6题附图

第7题附图

T

a

t/℃

p=101325Pa

9. A、B二组分液态完全不互溶系统气-液平衡相图如图所示。

⑴ 指出各相区及FDE线的相数、相态和自由度数; ⑵ 求60℃时,纯A(l)与纯B(l)的饱和蒸气压; ⑶ 若使A、B两液体组成的系统在80℃时沸腾(三相共存),此时的外压应为多少?

10. 水(A) - 蔗糖(B)系统相图如图。

t/℃

p=101325Pa

第9题附图

第10题图

⑴ 读图,填写下表:

相区 1 2 3 4 CED线 相数 聚集态及成分 自由度数 注:聚集态以g,l,s表示,成分指含纯A、纯B或A+B。

⑵ 若将含蔗糖wB=0.20的糖水从30℃直接降温冷却至 -10℃,能否得到含糖的冰? ⑶ 某甘蔗糖厂压榨出来的澄清糖汁中含糖wB=0.10,温度约为30℃,若从该糖汁中得到结晶纯砂糖,应采取什么生产措施?

11. 已知系统A-B的热分析得出下列数据:

10%B(摩尔分数) 第一转折点900℃ 第二转折点650℃ 30%B(摩尔分数) 转折点650℃ 平台 450℃ 50%B(摩尔分数) 转折点550℃ 平台 450℃

60%B(摩尔分数) 转折点650℃ 平台600℃ 第二平台450℃ 80%B(摩尔分数) 转折点750℃ 平台 600℃ 90%B(摩尔分数) 转折点780℃ 平台 600℃

A和B分别在1000℃和850℃时熔化。请做出符合这些数据的最简单的相图,并标出全部相区,写出形成的化合物的分子式。

12. 某二组分系统气—液平衡相图如图。 ⑴ 写出c、d、e三点的共存的相数和相态; ⑵ 求温度为70℃时A的饱和蒸气压; ⑶ 求A的蒸发热?vapHm(假设与T无关); ⑷ 求温度为50℃时B的饱和蒸气压; ⑸ 求B的蒸发热?vapHm(假设与T无关)。 13. 已知二组分凝聚系统的T-x平衡相图如图。 ⑴ 指出图中所形成的化合物的分子式; ⑵ 标明相图各区的稳定相态; ⑶ 写出三相线的相平衡关系。

14. KCl和K2TaCl7形成稳定化合物KCl·K2TaCl7,

第13题图

T

其熔点为758℃。在KCl的摩尔分数为0.2和0.8时分别与KCl和K2TaCl7形成两个低共熔体,熔点均为700℃,KCl的熔点为770℃,K2TaCl7的熔点为726℃。

⑴ 绘出KCl和K2TaCl7系统相图; ⑵ 标明相图各区的稳定相态; ⑶ 说明系统低共熔点的自由度。

15. 有二元凝聚系统平衡相图如图。已知A、B可生成化合物。

⑴ 写出A与B生成稳定化合物和不稳定化合物的组成;

⑵ 指出所标区域的稳定相态;

⑶ 指出相图上自由度为零的线,并指出其相平衡关系;

⑷ 画出物系点从O→O’的步冷曲线,并说明冷却过程的相变化。

16. 分析如图所示的二组分凝聚系统平衡相图中各区域的相态和自由度数。

第16题图

第15题图

T

自测题答案 ㈠ 选择题

1. d; 2. c; 3. c; 4. d; 5. b; 6. b; 7. b; 8. d; 9. c; 10. c;11. d; 12. b; 13. d; 14. c,d; 15. a; 16. d; 17. a; 18. a,b; 19. b; 20. b;21.c; 22.c; 23.b; 24.c,a; 25.d

㈡ 填空题

1. 每一物质在各相中的化学势相等;F = C – P + 2 2. S = 3,C = 2,P = 1,F = 1;S = 3,C = 1,P = 1,F = 0。

3. C = S – R – R’ = 4 – 1 – 1 = 2,F = C – P +2 = 2 – 3 + 2 = 1。 4. S = 4,C= S – R – R’ = 4–1 –2 = 1,P =2,F = C – P +1=0;C = 4 –1 –1 =2,P =2,F =1。

5. ⑴ C = 3,F = 3;⑵ C = 2,F = 2。

6. S = 4,C = S – R – R’ = 4 – 2 – 0 = 2,P = 2,F = 1。 7. C = 3,F = 4,T,p,x(NaCl),x(KNO3)。 8. 不变(因为该系统F= 0)

9. 固气平衡线,升华焓。∵ 升华焓等于蒸发焓与熔化焓之和,则由克-克方程可知固气平衡线的斜率要陡些。

10. xA = 5/6,xB = 1/6

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