作业57Word格式文档下载.docx
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=5,f=C-
+2=2。
(本题若同时考虑离子种类数,则S=9,但由于同时存在四个电离子方程式,因此C=5)
5-2在水、苯、苯甲酸体系中,若任意指定下列事项,则体系中最多可能有几个相?
并各举一例说明之。
(1)指定温度;
【解答】S=3,C=3,f=C-
+1=4-
=4(温度指定)
如H2O(l),C6H6(l),C6H5COOH(s),气相。
(2)指定温度与水中苯甲酸的浓度;
【解答】
=3,H2O(l),C6H6(l),气相。
依题意,当指定水中苯甲酸的浓度后,苯相中苯甲酸浓度也随之而定,同时,固相消失。
(3)指定温度、压力与苯中苯甲酸的浓度。
=2,即液相,气相。
5-4试求下述体系的自由度并指出变量是什么?
(1)在
压力下,液体水与水蒸汽达平衡;
【解答】C=1,
=2,f=0(无变量)
(2)液体水与水蒸汽达平衡;
=2,f=1(温度或压力)
(3)25℃和
压力下,固体NaCl与其水溶液成平衡;
【解答】C=2,
=2,f=0
(4)固态NH4HS与任意比例的H2S及NH3的气体混合物达化学平衡;
=2,f=2
(5)I2(s)与I2(g)成平衡。
=2,f=1
5-6已知苯胺的正常沸点为185℃,请依据Truton规则求算苯胺在2666Pa时的沸点。
5-10实验测得固体和液体苯在熔点附近的蒸气压如下两式表示:
已知1mol液体苯的体积比固体苯大0.0094dm3。
(1)试计算苯的三相点的温度和压力;
【解答】三相点:
,则有
(2)求苯(固体)的摩尔融化熵;
(3)计算压力增加到101.325kPa时,熔点变化为多少?
5-11根据碳的相图,回答下列问题:
(1)点O及曲线OA,OB和OC具有什么含义?
【解答】O点:
三相点。
此时,C(石墨)——C(金刚石)——C(l)三相共存。
OA线:
C(石墨)——C(金刚石)两相平衡线
OB线:
C(石墨)——C(l)两相平衡线
OC线:
C(金刚石)——C(l)两相平衡线
(2)试讨论在常温常压下石墨与金刚石的稳定性;
【解答】常温常压下,石墨是稳定相。
(3)2000K时,将石墨变为金刚石需要多大压力?
【解答】在OA线上,与2000K对应的压力大约为
。
(4)在任意给定的温度和压力下,金刚石与石墨哪个具有较高的密度?
【解答】OA线的斜率
说明:
在常温常压下,
的
,但此时我们无法从图上获知
的符号,因此OA先并没有延伸到常温、常压处;
而在高温高压区,在恒压下升高温度,则石墨稳定。
可见,
是吸热的,即
5-12已知甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22kPa和136.12kPa。
两者可形成理想液态混合物。
取200.0g甲苯和200.0g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:
(x、y指定问题是液气相;
苯甲苯)
(1)压力将到多少时,开始产生气相,此气相的组成如何?
(2)压力将到多少时,液相开始消失,最后一滴液相的组成如何?
(3)压力为92.00kPa时,体系内气、液两相平衡,两相的组成如何?
两相的物质的量各为多少?
作业6
5-14某有机物与水不互溶,在标准压力下用水蒸汽蒸馏时,于90℃沸腾,馏出物中水的质量分数为24.0%,已知90℃时水的蒸气压为70.13kPa,请估算该有机物的摩尔质量。
5-15酚-水体系在60℃时分成A和B两液相,A相含酚的质量分数为0.168,B相含水的质量分数为0.449.
(1)如果体系含90g水和60g酚,试求A,B两相的质量各位多少?
【解答】水的质量分数
为
(2)如果要使含酚的质量分数为0.800的溶液100g变混浊,最少应该向体系中加入多少水?
(3)欲使
(2)中变混浊的体系恰好刚刚变清,必须向体系中加入多少水?
5-16热分析方法测得Ca,Mg二组分体系有如下数据:
WCa
0.1
0.19
0.46
0.55
0.65
0.79
0.90
1.00
转折点温度T1/K
/
883
787
973
994
923
739
1028
水平线的温度T2/K
924
1116
(1)根据以上数据画出相图,在图上标出各相区的相态;
(2)若相图中有化合物生成时,写出化合物的分子式(相对原子量Ca:
40,Mg:
24);
(3)将含Ca为0.40(质量分数)的混合物700g加热熔化后,再冷却至787K时,最多能得纯化合物若干克?
5-17NaCl-H2O所组成的二组分体系在-21℃时有一个低共熔点,此时冰、NaCl.2H2O(s)和浓度为W=0.223的NaCl水溶液平衡共存。
在-9℃时,不稳定化合物NaCl.2H2O分解,生成无水NaCl和W=0.27的NaCl溶液。
已知无水氯化钠在水中的溶解度受温度的影响很小,当温度升高时,略有增加。
(1)根据以上条件绘出NaCl-H2O系统的固液平衡相图,并标出各部分存在的相。
(2)若以冰盐水作制冷剂,能获得的最低温度是多少?
【解答】最低共熔点为-21℃,因此,能获得的最低温度为-21℃。
(3)若需要-10℃的冰盐水,应配制的NaCl水溶液的浓度为多少?
【解答】将H2O的冰点下降曲线视为直线,则有
即应配制约10%的NaCl水溶液,当溶液与冰共存时,可获得-10℃的恒温温度。
(4)为了将含2.5%的NaCl的海水淡化,先将海水降温,使冰析出,将冰融化而获得淡水。
问冷到什么温度时获得的淡水最多?
【解答】从相图可见,当冷至接近-21℃时,析出的固相(冰)最多(从杠杆规则可计算)
(5)若有100gW=0.28的NaCl溶液由160℃冷却,问当温度降到多少度时析出的NaCl最多,为多少克?
【解答】当温度降到接近-9℃时,析出NaCl最多
W×
0.72=(100-W)×
0.01W=1.37g
5-19Bi-Zn相图如图所示,由相图说明:
(1)各相区存在的相态;
【解答】Ⅰ:
lⅡ:
l1+l2Ⅲ:
Zn+l2Ⅳ:
Bi+l1Ⅴ:
Zn+l1Ⅵ:
Zn+Bi
(2)527K时,固相Bi与13%Zn的熔液达平衡,若以纯固态Bi以标准态,计算熔液中Bi的活度;
【解答】以纯固态为标准态
(3)750K时,35%Zn与86%Zn的熔液达平衡,若以纯固态Bi以标准态,两种熔液中Bi的活度应有什么关系?
5-20在863K和4.4×
106Pa时,固态红磷、液态磷和磷蒸汽处于平衡;
在923K和1.0×
107Pa时液态磷、固态黑磷和固态红磷处于平衡;
已知黑磷、红磷和液态磷的密度分别为2.70×
103,2.34×
103,1.81×
103kg.m-3;
且由黑磷转化为红磷时吸热。
(1)根据以上数据绘出磷相图的示意图;
(2)问黑磷和红磷的熔点随压力怎样变化?