物理化学《相平衡》习题及参考答案.docx
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物理化学《相平衡》习题及参考答案
物理化学《相平衡》习题及答案
2-3选择题
1、水煤气发生炉中共有
及
5种物质,它们能发生下述反应:
,
,
,则此体系的组分数、自由度为(C)
A.5、3B.4、3C.3、3D.2、2
2、物质A与B可形成低共沸混合物E,已知纯A的沸点小于纯B的沸点,若将任意比例的A+B混合在一个精馏塔中精馏,则塔顶的馏出物是(C)
A.纯AB.纯BC.低共沸混合物D.都有可能
3、克拉贝隆-克劳修斯方程适用于(C)
A.
B.
C.
D.
4、将一透明容器抽成真空,放入固体碘,当温度为50℃时,可见到明显的碘升华现象,有紫色气体出现。
若温度维持不变,向容器中充入氧气使之压力达到100kPa时,将看到容器中(C)
A.紫色变深B.紫色变浅C.颜色不变D.有液态碘出现
5、在一定温度下,水在其饱和蒸汽压下汽化,下列各函数增量中那一项为零(D)
A.
B.
C.
D.
6、在一定外压下,多组分体系的沸点(D)
A.有恒定值B.随组分而变化C.随浓度而变化D.随组分及浓度而变化
7、压力升高时,单组份体系的沸点将(A)
A.升高B.降低C.不变D.不一定
8、进行水蒸气蒸馏的必要条件是(A)
A.两种液体互不相容B.两种液体蒸汽压都较大
C.外压小于101kPaD.两种液体的沸点相近
9、液体A与液体B不相混溶。
在一定温度T,当有B存在时,液体A的蒸汽压为(B)
A.与体系中A的摩尔分数成比例
B.等于T温度下纯A的蒸汽压
C.大于T温度下纯A的蒸汽压
D.与T温度下纯B的蒸汽压之和等于体系的总压力
10、氢气和石墨粉在没有催化剂时,在一定温度下不发生化学反应,体系的组分数是(A)
A.2B.3C.4D.5
11、上述体系中,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)
A.2B.4C.n+2D.n
12、相率适用于(D)
A.封闭体系B.敞开体系C.非平衡敞开体系D.以达到平衡的多向敞开体系
13、某物质在某溶剂中的溶解度(C)
A.仅是温度的函数
B.仅是压力的函数
C.同是温度和压力的函数
D.除了温度压力以外,还是其他因素的函数
14、在实验室的敞口容器中装有单组份液体,对其不断加热,则看到(A)
A.沸腾现象B.三项共存现象C.临界现象D.生化现象
15、相图与相率之间的关系是(B)
A.相图由相率推导得出
B.相图由实验结果绘制得出,不能违背相率
C.相图决定相率
D.相图由实验结果绘制得出,与相率无关
16、下述说法中错误的是(C)
A.通过相图可确定一定条件下体系由几相构成
B.相图可表示出平衡时每一相的组成如何
C.相图可表示达到相平衡所需时间的长短
D.通过杠杆规则可在相图上计算各相的相对含量
17、三组分体系的最大自由度及平衡共存的最大相数为(D)
A.3;3B.3;4C.4;4D.4;5
18、定容条件下
的分解压力为1
时,反应
的标准平衡常数是(C)
A.1B.1/2C.1/4D.1/8
19、水的三相点附近其蒸发热为44.82
,熔化热为5.99
,则在三相点附近冰的升华热约为(B)
A.38.83
B.50.81
C.-38.83
D.-50.81
20、在相图上,当物系点处于哪一点时,只存在一个相(C)
A.恒沸点B.熔点C.临界点D.最低共沸点
21、具有最低恒沸温度的某两组份体系,在其T-x相图的最低点有(A)
A.
B.
C.
D.
22、80℃时纯苯的蒸汽压为0.991
,纯甲苯的蒸汽压为0.382
,若有苯-甲苯气、液平衡混合物在80℃时气相中苯的摩尔分数为
则液相组成
接近于(D)
A.0.85B.0.65C.0.35D0.14
23、体系处于标准状态时,能与水蒸气共存的盐可能是:
C
A.Na2CO3B.Na2CO3Na2CO3•H2ONa2CO3•7H2O
C.Na2CO3Na2CO3•H2OD.以上全否
24.一个水溶液共有S种溶质,相互之间无化学反应。
若使用只允许水出入的半透膜将此溶液与纯水分开,当达到渗透平衡时,水面上的外压是pW,溶液面上的外压是ps,则该系统的自由度数为:
(D)
(A)f=S(B)f=S+1(C)f=S+2(D)f=S+3
25,NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时有:
(A)。
(A)C=2,=2,f=2(B)C=1,=2,f=1
(C)C=1,=3,f=2(D)C=1,=2,f=3
26若A(l)与B(l)可形成理想液态混合物,温度T时,纯A及纯B的饱和蒸气压p*B>p*A,则当混合物的组成为0<xB<1时,则在其蒸气压-组成图上可看出蒸气总压p与p*A,p*B的相对大小为:
(C)
(A)p>p*B(B)p<p*A(C)p*A<p<p*B
27、对于恒沸混合物,下列说法中错误的是:
(D)。
(A)不具有确定组成(B)平衡时气相组成和液相组成相同;
(C)其沸点随外压的变化而变化(D)与化合物一样具有确定组成
28、 已知硫可以有单斜硫,斜方硫,液态硫和气态硫四种存在状态。
硫的这四种状态____稳定共存。
B
(A)能够(B)不能够(C)不一定
29、二组分合金处于低共熔温度时系统的条件自由度数为:
(A)。
(A)0(B)1(C)2(D)3
30、A(l)与B(l)可形成理想液态混合物,若在一定温度下,纯A、纯B的饱和蒸气压p*A>p*B,则在该二组分的蒸气压组成图上的气、液两相平衡区,呈平衡的气、液两相的组成必有:
(B)
(A)yB>xB(B)yB<xB(C)yB=xB
31、在101325Pa的压力下,I2在液态水和CCl4中达到分配平衡(无固态碘存在)则该系统的条件自由度数为(B)
(A)1(B)2(C)0(D)3
32、硫酸与水可形成H2SO4H2O(s),H2SO42H2O(s),H2SO44H2O(s)三种水合物,问在101325Pa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?
(C)
(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。
33、将固体NH4HCO3(s)放入真空容器中,恒温到400K,NH4HCO3按下式分解并达到平衡:
NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)系统的组分数C和自由度数f为:
(C)
(A)C=2,f=2;(B)C=2,f=2;
(C)C=2,f=0;(D)C=3,f=2。
34 某系统存在任意量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+CO(g)
CO2(g)+C(s)→2CO(g)
则该系统的独立组分数C为:
(A)。
(A)3(B)2(C)1(D)4
35已知A,B两液体可组成无最高或最低恒沸点的液态完全互溶的系统,则将某一组成的溶液蒸馏可以获得:
(C)。
(A)一个纯组分和一个恒沸混合物(B)两个恒沸混合物(C)两个纯组分。
36已知A和B二组分可组成具有最低恒沸点的液态完全互溶的系统,其t-x(y)如图所示。
若把xB=0.4的溶液进行精馏,在塔顶可以获得:
(C)。
(A)纯组分A(l)(B)纯组分B(l)(C)最低恒沸混合物。
37已知纯液体A与B,其沸点分别为t*A=116℃,t*B=80℃,A和B可以形成二组分理想液态混合物,将某一定组成的该液态混合物进行精馏(完全分离)时,则(A)
(A)在塔顶得到纯B(B)在塔底得到纯B(C)在塔中间得到纯B
38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:
(C)。
(A)有最高恒沸点的系统(B)不具有恒沸点的系统(C)具有最低恒沸点的系统。
39在pӨ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(A)
(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)取决于有机物的相对分子质量的大小
40已知A与B可构成固熔体,在组分A中,若加入组分B可使固熔体的熔点提高,则组分B在此固熔体中的含量必(A)组分B在液相中的含量。
(A)大于(B)小于(C)等于(D)不能确定
41今有A(s)B(s)C(s)三组分相图,图中三相平衡区为:
(C)。
(A)AFE;(B)CFED;(C)AEB。
42NaNO3(A)-KNO3(B)-H2O(C,l)三组分系统相图如图,今有系统点a0,向系统中加入水,使系统点a1变为(如图所示),则在a1状态下,可以从系统中分离出纯物质是(C)
(A)C(l)(B)B(s)(C)A(s)
43.水煤气发生炉中共有C(s),H2O(g),CO(g),CO2(g)及H2(g)五种物质,它们之能发生下述反应:
CO2(g)+C(s)=2CO(g)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
H2O(g)+C(s)=H2(g)+CO(g)则此体系的组分数、自由度数为C。
A.5;3B.4;3C.3;3D.2;2
44.物质A与B可形成低共沸混合物E,已知纯A的沸点小于纯B的沸点,若将任意比例的A+B混合物在一个精馏塔中精馏,在塔顶的馏出物是C。
A.纯AB.纯BC.低共沸混合物D.都有可能
45.Clapeyron-Clausius方程可适用于A。
A.I2(s)=I2(g)B.C(石墨)=C(金刚石)C.I2(g,T1,P1)=I2(g,T2,P2)D.I2(s)=I2(l)
46.将一透明容器抽成真空,放入固体碘,当温度为50℃时,可见到明显的碘升华现象,有紫色气体出现,若维持温度不变,向容器中充入氧气使之压力达到100p时,将看到容器中C。
A.紫色变深B.紫色变浅C.颜色不变D.有液态碘出现
47.在一定温度下,水在其饱和蒸气压下气化,下列各函数增量中D为零。
A.△UB.△HC.△SD.△G
48.在一定外压下,多组分体系的沸点D。
A.有恒定值B.随组分而变化
C.随浓度而变化D.随组分及浓度而变化
49.压力升高时,单组分体系的沸点将A。
A.升高B.降低C.不变D.不一定
50.进行水蒸汽蒸馏的必要条件是A。
A.两种液体互不相溶B.两种液体蒸气压都较大
C.外压小于101kPad.两种液体的沸点相近
51.液体A与液体B不相混溶,在一定温度T,当有B存在并且达到平衡时,液体A的蒸气压为B。
A.与体系中A的摩尔分数成比例
B.等于T温度下纯A的蒸气压
C.大于T温度下纯A的蒸气压
D.与T温度下纯B的蒸气压之和等于体系的总压力。
52.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化学反应,体系的组分数是A。
A.2B.3C.4D.5
53.上述体系中,有催化剂存在时可生成n种碳氢化合物,平衡时组分数为A。
A.2B.4C.n+2D.n
54.相律适用于D。
A.封闭体系B.敞开体系C.非平衡敞开体系
D.已达平衡的多相敞开体系
55.某物质在某溶剂中的溶解度C。
A.仅是温度的函数B.仅是压力的函数
C.同是温度和压力的函数D.除了温度压力外,还是其他因素的函数
56.在实验室的敞口容器中,装有单组分液体,如对其不断加热,则看到A。
A.沸腾现象B.三相共存现象C.临界现象D.升华现象
57.相图与相律之间的关系是B。
A.相图由相律推导得出
B.相图由实验结果绘制得出,不能违背相律
C.相图决定相律
D.相图由实验结果绘制得出,与相律无关
58.下述说法中错误的是C。
A.通过相图可确定一定条件下体系由几相构成
B.相图可表示出平衡时每一相的组成如何
C.相图可表示达到相平衡所需时间长短
D.通过杠杆规则可在相图上计算各相的相对含量
59.三组分体系的最大自由度数及平衡共存的最大相数为D。
A.3;3B.3;4C.4;4D:
4;5
60.NH4HS(s)的分解压力为1p时,反应NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)的标准平衡常数是C。
A.1B.1/2C.1/4D.1/8
61.水的三相点附近其蒸发热为44.82kJ·mol-1,熔化热为5.99kJ·mol-1,则在三相点附近冰的升华热约为B。
A.38.83kJ·mol-1
B.50.81kJ·mol-1
C.–38.83kJ·mol-1
D.–50.81kJ·mol-1
62.在相图上,当物系点处于C点时,只存在一个相。
A.恒沸点B.熔点
C.临界点D.最低共熔点
63.具有最低恒沸温度的某二组分体系,在其T-X相图的最低有A。
A.f=0;xg=xlB.f=1;xg=xl
C.f=0;xg>xlD.f=1;xg>x
64.80℃时纯苯的蒸气压为0.991p,纯甲苯的蒸气压为0.382p,若有苯–甲苯气液平衡混合物在80℃时气相中苯的摩尔分数为y苯=0.30,则液相组成x苯接近于D。
A.0.85B.0.65C.0.35D.0.14
2-4填空题
1、对三组分相图,最多相数为;最大的自由度数为,它们分别是等
强度变量。
2 、在抽空的容器中放入NH4HCO3(s),发生反应NH4HCO3(s)=====NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)且达到平衡,则这个系统的组分数(独立)=______;自由度数=_______。
3、AlCl3溶于水后水解并有Al(OH)3沉淀生成.此系统的组分数为,自由度数为。
4、将CaCO3(s)、CaO(s)和CO2(g)以任意比例混合,放入一密闭容器中,一定温度下建立化学平衡,则系统的组分数C=______;相数=_______;条件自由度数=________。
5、将Ag2O(s)放在一个抽空的容器中,使之分解得到Ag(s)和O2(g)并达到平衡,则此时系统的组分数(独立)=______;自由度数=________。
6、CH4(g)与H2O(g)反应,部分转化为CO(g)和CO2(g)及H2(g),并达平衡,则系统的S=______;R=______;R′=______;C=______;=______;f=______。
7、将一定量NaCl(s)溶于水中形成不饱和溶液,假设NaCl完全电离,H2O(l)可建立电离平衡,离子无水合反应,则系统的S=______;R=______;R′=______;C=______;=______;f=______。
8 、已知NaHCO3(s)热分解反应为2NaHCO3==Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)
今将NaHCO3(s),Na2CO3(s),CO2和H2O(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=______;=______;f=______。
9、450℃时,将与混合,由于的分解,最终得到和平衡共存的系统,则系统的组分数C=______;相数=______;条件自由度数f’=______。
10、Na2CO3(s)与H2O(l)可生成Na2CO3H2O(s)、Na2CO37H2O(s)、Na2CO310H2O(s),则30℃时,与Na2CO3水溶液、冰平衡共存的水合物最多有种。
11、下列化学反应,同时共存并达到平衡(温度在900~1200K):
CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g);
CO2(g)+H2(g)==CO(g)+H2O(g)
H2O(g)+CO(g)+CaO(s)==CaCO3(s)+H2(g)。
该系统的自由度=______。
12、CaCO3(s)、BaCO3(s)、CaO(s)、BaO(s)和CO2(g)构成一个多相平衡系统,这个系统的组分数(独立)=______;自由度数=________。
13、FeCl3与H2O可生成四种水合物FeCl36H2O(s)、2FeCl33H2O(s)、2FeCl35H2O(s)、FeCl32H2O(s),这个系统的组分数(独立)=______;在定压下最多有相平衡共存种。
14、一个达到平衡的系统中有任意量ZnO(s)、Zn(s)、CO(g)、CO2(g)、C(s)五种物质,则这个系统的组分数(独立)=______;自由度数=________。
15、理想液态混合物定温p-xB(yB)相图最显著的特征是液相线为。
16、一般有机物可以用水蒸气蒸馏法提纯,当有机物的和越大时,提纯一定质量有机物需要的水蒸气越少,燃料越节省。
17、右图为两组分具有最高沸点的相图,若有组成为x0的溶液,经过精馏,则在塔顶得到,塔底得到。
18、完全互溶的A,B二组分溶液,在xB=0.6处,平衡蒸气压有最高值,那么组成xB=0.4的溶液在气-平衡时,yB(g),xB
(1),xB(总)的大小顺序为__________。
将xB=0.4的溶液进行精馏,塔顶将得到______________。
19、定压下A,B可形成具有最低恒沸点的系统,最低恒沸点组成为xB=0.475。
若进料组成为xB=0.800的系统,在具有足够塔板数的精馏塔中精馏,塔顶将得到______________。
塔底将得到______________。
20、35℃时,纯CH3COCH3的饱和蒸气压力为43.06kPa。
CH3COCH3与CHCl3组成溶液,当CHCl3的摩尔分数为0.30时,溶液上CH3COCH3的蒸气压力为26.77kPa,则该溶液对CH3COCH3为偏差。
(选择正、负)
21、右图是水的相图。
(1)oa是———平衡曲线;
ob是———平衡曲线;
oc是______平衡曲线;
(2)o点称为________点;
oa线中止于a点,a点称为_______点;
(3)处于d点的水称为______水,它与水蒸气达到的平衡称为_______平衡。
22、乙烯腈(A)-水(B)-乙醚(C)在温度时的三组分液态部分互溶系统相图如图所示,则该相图中有个二相区
23.在25℃时,A,B,C三种物质(不发生化学反应)所形成的溶液与固相A和B、C组成的气相呈平衡,则体系的自由度f=。
A,B,C三物质组成的体系能平衡共存的最大相数是。
24.在石灰窑中,分解反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)已平衡,则该体系的组分数C=,相数P=,自由度数f=。
25.CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)和CO2(g)达到平衡时,此体系的相数是,
组分数是,自由度数是。
26.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.摩尔气化热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.亥姆霍兹自由能
27.已知水的平均气化热为40.67kJ·mol-1,若压力锅允许的最高温度为423K,此时压力锅内的压力为kPa.
28.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,又可见到现象。
29.一个含有K+,Na+,NO3-,SO42-,四种离子的不饱和水溶液,其组分数为。
30.已知温度T时,液体A的蒸气压为13330Pa,液体B的蒸气压为6665Pa,设A与B构成理想液体混合物,则当A在溶液中的摩尔分数0.5时,其在气相中的摩尔分数为。
31.定温下水,苯甲酸,苯平衡体系中可以共存的最大相数为。
32.二元液系相图中,共沸点的自由度数f=。
2-5计算题
1、指出下列各体系的独立组分数和自由度数为多少?
(1)NH4Cl(s)部分分解为NH3(g)和HCl(g)。
(2)上述体系中再额外加人少量的NH3(g)。
(3)NH4HS(S)和任意量的NH3(g)、H2S(g)混合达平衡。
(4)C(s)与CO(g)、CO2(g)、O2(g)在700℃时达平衡。
解:
(1)C=3-2=1,f=1-2+2=1
(2)C=3-1=2,f=2-2+2=2
(3)C=3-1=2,f=2-2+2=2
(4)C=4-2=2,f=2-2+1=1
2、CaCO3(S)在高温下分解为CaO(s)和CO2(g),
(1)若在定压的CO2气体中将CaCO3(S)加热,实验证明加热过程中,在一定温度范围内CaCO3不会分解;
(2)若保持CO2压力恒定,实验证明只有一个温度能使CaCO3和CaO混合物不发生变化。
根据相律解释上述事实。
答:
(1)该体系C=2,因此在定压下f=C-P+1=2-P+1=3-P
而温度可以在一定范围内变动,因此f=1,所以,P=2,说明体系只有CaCO3(S)和CO2(g)两相,没有CaO(s),由此说明定压的CO2气体中将CaCO3(S)加热,在一定温度范围内CaCO3不会分解;
(2)该体系S=3,R=1,C=3-1-0=2,P=3,所以在压力恒定时,
f=C-P+1=2-3+1=0,结果说明在题给条件下,温度只有唯一值。
3、液态As的蒸气压与温度的关系为
,固态As的蒸气压与温度关系为
,求As的三相点温度与压力。
解:
在三相点:
Pl=Ps
即
T=1091.7K
P=11232.9Pa
4、373.2K时水的蒸发热为40.67kJ·mol-1,求当外压降到0.66P时水的沸点。
解:
T2=361.7K
5、家用高压锅内蒸气压最高为2.32×105Pa,求当压力达此值时锅内温度为多少?
解:
T2=398.5K
6、硝基苯(C6H5NO2)与水是互不相溶体系,在压力为1.01×105Pa时,沸点为99℃,