第6章相平衡习题及解答.docx

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第6章相平衡习题及解答

第五章相平衡

、填空题

1、一定温度下,蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡时的自由度数等于。

2、纯物质在一定温度下两相共存时的自由度数等于。

3、NaCI(S)和含有稀盐酸的NaCI饱和水溶液的平衡系统,其独立组分数是

4、设下列化学反应同时共存时并达到平衡(900-1200K):

CaCO3

sCaO

sCO2

g

CO2g

H2g

COg

H2Og

H2Og

COg

CaO(s)

CaCO3(s)H2g

则该系统的自由度数为。

5、含KNO3和NaCI的水溶液与纯水达到渗透平衡时,其组分数为,相数为,

自由度数为。

6、在氢和石墨的系统中,加一催化剂,H2和石墨反应生成n种碳氢化合物,此系统的独立

组分数为。

7、完全互溶的双液系中,在xb=0.6处,平衡蒸气压有最高值,那么组成为xb=0.4的溶液在

气液平衡时,xb(g)、xb(|)、xb(总)的大小顺序为。

将xb=0.4的溶液进行

精馏时,塔顶将得到。

8、对于渗透平衡系统,相律的形式应写成。

9、NH4CI固体分解达到平衡时,NH4CIsHCI(g)NH3(g),系统的独立组分数为—

—,自由度为。

10、将AICI3溶于水中,全部水解,生成Al(OH)3沉淀,此系统自由度数f=。

11、已知100oC时水的饱和蒸气压为101.325KPa,用公式可求出25oC时

水的饱和蒸气压。

答案

1、2

2、0

4、3

5、3;2:

4

6、27、XB(g)>XB(总)〉XB(l)xb=0.6恒沸混合物

8、fk3

9、1;1

10、2

11、

ln

P2

P1

、单选题

1、右图为H2OA.-(NH4)2SO4B.的沸点-组成图。

如何从wb=0.4的溶液中提取较多的精制

(NH4)2SO4固体?

()

A.降温至-18.3C以下

B.在密闭容器中平衡蒸发

C.在敞开容器中定温蒸发

再降温至-18.3C以上

D.先蒸发一部分水份,再

降温至-18.3C以下

2、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;

P

丿

D.固相消失,液相、气相共存

3、对简单低共熔体系,在最低共熔点,当温度继续下

T

降时,体系存在()

A.一相B.二相C.一相或二相D.三相

4、已知纯A和纯B的饱和蒸气压pA*

向A

不断加入B,则溶液的蒸气压()

A.不断增大B.不断减小C.先增大后减小D.先减小后增大

5、在描述恒沸混合物时,下列各点何者不对?

()

A.恒沸点f*=0,定压下是一个无变量点B.不具有明确的组成

C.平衡时气相和液相组成相同D.恒沸点随压力改变而改变

6、乙知某混合物的最低共熔点的组成为含B40%。

含B为20%的A、B混合物降温至最低

共熔点时,此时析出的固体为()

A.固体AB.固体B

C.最低共熔混合物D.组成小于40%的A、B固体混合物

7、部分互溶双液系,一定温度下若出现两相平衡,则()

A.体系的组成一定

B•两相的组成与体系的总组成无关。

且两相的量之比为常数

C•两相的组成与体系的总组成关有。

且两相质量分数之比为常数

D.两相的组成不定

8、恒沸混合物()

A.气液两相的量相同

B.气液两相中某种组分B的物质的量相同

C.气液两相的组成相同

D.气液两相的组成相同,在

P-X图和在T-X图上均为同一值

9、右图中PQ线上()

A.f*=0

B.f*=1

C.A和B不互溶

D.A和B完全互溶

10、在双组分体系P-X图上,若蒸气压-组成曲线对拉乌尔定

律产生很大的负偏差,有一极小点,则()

A.叫最低恒沸混合物

B.叫最高恒沸混合物

C.所对应的组成在任何情况下都不发生变化

D.在该点气液两相的量相同

11、在有低共熔点存在的体系,若步冷曲线上出现平台,此时,体系存在的相数

A.1B.2

C.3D.2或3

12、能否从含80%的Bi-Cd混合物中分离出纯Cd?

()

A.能完全分离,得到纯CdB.能部分分离,得到纯Cd

C.不能分离,得不到纯CdD.仅通过加热的方法便可得到一部分纯Cd

13、在双组分体系T-X图上,若有一极小点,则该点()

A.叫最低恒沸混合物

B.叫最高恒沸混合物

C.所对应的组成在任何情况下都不发生变化

D.在该点气液两相的量相同

14、定压下,在最低共熔点,系统存在()

A.一相B•二相C•三相D.四相

15、下图为气液平衡相图,图中M点()

A•代表压力为P1时气相的组成

B.代表压力为p1时液相的组成

C.是压力为p1时气相中物质B的物质的量

D.是压力为p1时液相中物质B的量

16、已知苯的lgp~1/T的图中,其直线斜率为-1.767W3,

则苯的摩尔蒸发热为(

A.33.83Jmol-1

C.14.29Jmol"1

17、下图为气液平衡相图,图中

B.33.83kJmol"1

D.14.29kJmol"1

M点()

A.代表温度为T1时气相的组成

B.代表温度为T1时液相的组成

C.是温度为T1时气相中物质B的物质的量

D.是温度为T1时液相中物质B的物质的量

18、若A、B二组分形成三种稳定化合物,则当A-B的溶液冷却时,最多可同时析出

()

A.一个固相B.二个固相C.三个固相D.四个固相

19、当水处在三相点而平衡时,突然增大压力,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,全部变成固相

C.液相、固相消失,全部变成气态D.固相消失,气液两相共存

20、如下图所示,在相合熔点,形成的化合物的步冷曲线

21、如右图所示,在ABC相区内,当温度一定时,

两相的组成()

A.一定B.不一定

C.决定于系统的总组成D.相同。

22、右图中,气液两相组成相同的点为()

A.A、B点

B.C点

C.A、B、C点

D.气相线和液相线上各点

23、若步冷曲线出现平台,

()

A.0B.1

此时体系的条件自由度数为

C.2D.3

24、在101325Pa压力下,

冰与被空气饱和了的水成平衡的温度叫

A.凝固点B.冰点C.三相点

25、右图中,自由度都为零的全部的点为()

A.J、Ei、C、E2、K

B.M、Ei、N、0、E2、P

C.MN线、OP线(端点除外)上各点及J、C、K

D.MN线、0P线(包含端点)上各点及J、C、K

D.露点

上出现()

T\

A.拐点

、A

N/

B.平台

C.无拐点和平台

D.一个拐点两个平台

A勺

B

26、由下图可看出,将xb=0.8的CH3COOC2H5A.和C2H5OHB.

组成的溶液进行分馏,则能得到()

A.纯CH3COOC2H5

B.最低恒沸混合物和纯CH3COOC2H5

C.最低恒沸混合物和纯C2H5OH

D.纯C2H5OH和CH3COOC2H5

27、在下图中,将组成为x的溶液进行蒸馏时,最初馏

出液的组成为()

A.aB.bC.cD.d

28、当下图中,wb=0.2时,下列叙述中不正确的是()

A.溶液降温至0C以下,可得到纯固体H20

B.溶液降温至-18.3C时,溶液的组成为定值

C.固体混合物升温至-18.3C时,固体H2O先熔

化,B后熔化

D.固体混合物升温至-18.3C时,固体H20和B同时开始熔化,至全部熔化后,温度又继续上升

29、对右图描述正确的是()

A.MN线上各点,系统存在三相平衡

B.M、N点,体系存在两相平衡

C.Ei、E2点体系存在两相平衡

D.J、C、K点体系存在两相平衡

30、两相平衡的标志是()

a.p(a=p(3)b.t(a=T(3)

c.卩(a=卩(3d.xi(a+xi(3=1

31、在水的p-T相图中,H2O(I)的蒸气压曲线代表的是(

A.①=1,f=2B.①=2,f=1C.①=3;f=0

B

D.①=2,f=2

32、在不考虑重力场、电磁场等外界因素时,定温定压下,相律的表达式为()

A.f=K-①

B.f=K-①+1

C.f=K-①+2

D.f=K-①-2

33、克-克方程的准确表示式为()

A.dp•dT=ASAVm

B.dp/dT=△Hm/(TAVn)

C.

D.dlnp/dT=Am/(RT2)

dlnp/dT=pArH(RT2)

34、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

35、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

答案

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

C

C

B

D

B

C

C

C

A

B

D

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

B

A

C

B

B

A

B

A

B

A

C

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

A

B

C

C

D

D

D

C

B

C

D

34

35

A

D

三、多选题

1具有最高恒沸点的二组分完全双液系统()

A.溶液的蒸气压对拉乌尔定律产生正偏差

B.溶液的蒸气压对拉乌尔定律产生负偏差

C.溶液中的各组分对拉乌尔定律产生较大的偏差

D.P-X图上具有极大点

E.P-X图上具有极小

2、在双组分体系p-X图上,若蒸气压-组成曲线对拉乌尔定律产生很大的正偏差,有一极大

点,则该体系()

A.叫最低恒沸混合物B.叫最高恒沸混合物

C.所对应的组成是唯一不变的

D.在该点气液两相的组成相同

E.在该点气液两相的量相同3、右图为H20A.-(NH4)2SO4B.的沸点-组成图。

如何从wb=0.2的溶液中题取较多的(NH4)2SO4

固体?

()

A.降温至-18.3C以下

B.在密闭容器中平衡蒸发

C.在敞开容器中定温蒸发

D.蒸发掉一部分水份,待溶液出现

结晶时,再铰温至-18.3C以上

E.先蒸发掉一部份水份,待溶液很

浓时,再降温至0C以下

19.625cm3mol-1,液态水

4、0C时冰的熔化热为6008Jmol-1。

在该温度下冰的摩尔体积为

的摩尔体积为18.018cm3mol-1,则压力对于熔点的关系是

A.压力增大,熔点升高

B.压力增大101325Pa时的冰的熔点升高0.00753K

C.压力增大,冰的熔点降低

D.压力增大101325Pa时冰的熔点降低0.00753K

E.压力增大101325Pa,冰的熔点不变

5、在下图中,Q点()

A.

为相点

B.为物系点

C.所代表的体系是由a点的液相和b点的气相所组成

D.所表示的体系的组成为两相的组成a和b的总和

E.确定后,一定温度下,两相的质量之比为常数

6、下图为CO2的相图,把钢瓶中的液体

A.大部分成为气体

B.全部成为气体

C.全部成为固体

D.有少部分液体存在

CO2在空气中喷出的瞬间()

E.无液体存在

7、确切地说,稳定化合物是指该化合物()

A.在加热过程中不易分解B.熔点高

C.熔点较分解温度高D.熔化时液相与固相有相同的组成

E.具有相合熔点

8、当水处在三相点平衡时,系统发生绝热膨胀,温度降低0.1K,水的相态将如何变化?

()

A.相数减少

B.相数增加

C.自由度数减少

D.自由度数增加

E.气相消失,液相、固相共存

9、下图是一个不完全的相图,估计一下A和B要形成

()

A.—种稳定化和物

B.二种稳定化合物

C.一种最低共熔混合物

D.三种最低共熔混合物

E.一种最低恒沸混合物

10、当水处在三相点处,系统发生绝热压缩,温度改变0.1K,水的相态将如何变化()

A.变为一相B.变为两相共存C.液相消失

D.压力会升高或降低E.固相消失

11、关于步冷曲线的下述说法中,何者不妥()

A.步冷曲线出现转折,意味着有相变

B.只有步冷曲线上出现平台时,才意味着系统中有相变

C.步冷曲线上出现转折时,系统的条件自由度f*=0

D.步冷曲线上出现平台时,条件自由度f*将减小

E.步冷曲线上出现拐点时,条件自由度f*将减小

12、在二组分双液T-x(或p-x)相图中,状态点由单相区进入两相区时,体系的自由度数

()

A.增加B.减少C.f*=0D.f*=1E.f*=2

13、如右图所示,C点叫临界溶解温度。

在C点以上()

A.存在一相

B.存在两相

C.f*=O

D.f*=1

E.f*=2

14、在右图中存在()

A.6个两相区

B.6个固液两相区

C.9个两相区

D.水平线上f*=1

E.垂直线上f*=0

15、由右图可看出,A、B间可形成三种化合物定量的A和B混合后,体系中会存在(

A.3种化合物

B.3-5种化合物

C.2种化合物

D.

E.三相平衡的状态

1-2种化合物

A.只会出现(NH4)2SO4(s),不会出现H20(l)

B.不但会出现(NH4)2S04(s),还会出现H2O(s)

C.若出现固体,则体系必为一相

D.若出现固体,则体系必为二相

E.若出现固体,体系中可能会出现二相或三相

18、假设一平衡体系中有K个组分,①个相,如K个组分

在每相中均存在,则要描述此体系的状态,需自由度数应为()

A.f=①(K1)+2B.f=K(①)+2C.f=K-①+1

D.f=K-①+2E.f=K-①+n(n为自然数)

19、用分馏的方法将50%的乙醇水溶液进行提纯,可()

A.在残液中得到纯乙醇B.在馏出液中得到纯乙醇

C•同时得到纯水和纯乙醇D•同时得到水和恒沸混合物

E.在馏出液中得到恒沸混合物

答案

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

BE

AD

CD

CD

BE

AE

DE

AD

BD

BC

11

12

13

14

15

16

17

18

19

BC

BD

AE

BC

DE

BC

BE

AD

DE

四、简答题

1、对于纯水,当水气、水、冰三相共存时,自由度由度为多少?

你怎样理解?

2、有水气变成液态水,是否一定要经过两相平衡态,是否还有其它途径。

答:

从水的相图可知,将水汽升温超过647.2K后,在加压超过2.2>107Pa,然后再降温降压,可不经过两相平衡态将水汽转变成液态水

3、为什么具有40%Cd的Bi-Cd体系,其步冷曲线的形状与纯Bi及纯Cd的相同?

4、怎样可从Cd80%的Bi-Cd混合物中分离出Cd来?

能否全部分离出来?

5、下列两种体系各有几种组分及几个自由度?

A.NaH2P04溶于水中成为与水气平衡的不饱和溶液

B.AlCl3溶于水中并发生水解沉淀出Al(OH)3固体

答:

A(不考虑水解)

C=2(NaH2PO4、H2o)

P=2

f=2-2+2=2(T,p,x任两个)

BAICI3+3H2O=AI(OH)3+3HCI

C=4

R=1

R'=0

P=2

f=(4-1-0)-2+2=3(T,p和x)

6、270K的过冷水较冰稳定还是不稳定?

何者的化学势高?

高多少?

答:

270K的过冷水较冰不稳定,过冷水的化学势高。

•/270K过冷水的饱和蒸汽压

P1>冰的饱和蒸汽压p2

p2

Vdp

p2RT

pip

dp

2.708.314ln

P1

C,不管A和B

过冷水会自发地结冰

7、说明水的三相点与它的冰点的区别。

8、指出下列体系的自由度,并说明变量是什么?

(1)在101325Pa的压力下,水与水蒸气达平衡;

(2)液态水和水蒸气达平衡;

(3)在101325Pa的压力下,b在液态水和CCl4中的分配已达平衡(无固体碘存在)

(4)NH3(g)、H2(g)、N2(g)已达平衡。

9、具有最高沸点的A和B二组分体系,最高恒沸物为C,最后的残留物是什么?

为什么?

答:

根据具有最高恒沸点的完全互溶两元系的相图可知,残留液为恒沸物两物的含量各为多少,但C是最咼沸点,最后留下C物。

10、水的相图如右。

叙述点K代表的物系在等温降压过程中的状态、

相数及自由度数的变化。

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:

N2g3H2g2NH3g

NH4HSG)NH3gH2S(g)

NH4CHS)NH3(g)HCl(g)

在一定温度下,一开始向反应器中放入NH4HS,NH4CI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31.1°C,临界压力为7.4106Pa,三相点为-56.6°C、5.18105P,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)NH4CI(s)、NH3(aq)、Cl2(aq)、H2OQ)、H2O©、H2O(aq)、NH3(g)、OH-(aq)、NH4OH(aq)。

(2)NaCI(s)、KBr(s)、K+(aq)、Na+(aq)、C「(aq)、Br-(aq)、H2OQ)、O2(g)。

15、FeCl3和H20能形成四种具有相合熔点的水合物:

FeCb6H2O(s)、2FeCl37H2O(s)、

2FeCb5H2O(s)和FeCb2H2O(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Cd40%)析出•经计算可知最多能有66.7%的Cd可以分离出来.

冰点则是在101.325KPa

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。

压力下被空气饱和了的水的凝固点,主要区别如下:

系统温度

系统压力

平衡相

f

三相点

0.01oC

0.610KPa

s=1=g

3

0

(273.16k)

冰点

~0.6oC

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

(12、H20、

CCI4)

R=0

R'=0

K=C-R-R'=3

=2

(液、液)

f=3-2+仁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。

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,NH4CI,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=113、相图如下,O为三相点。

(1)钢瓶中的CO2(298K,6.4X06Pa),为OC线上的D点,即气液共存。

迅速打开阀门,压力骤减至1X105Pa,系统绝热膨胀降温,有部分CO2(g)直接转化

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