物化第六章答案教学提纲文档格式.docx
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(2)2种;
(3)1种;
(4)不可能有硫酸水合物与之平衡共存
5、对恒沸混合物的描写,下列各种叙述中哪一种是不正确的?
(1)与化合物一样,具有确定的组成;
(2)恒沸混合物的组成随压力的改变而改变;
(3)平衡时,气相和液相的组成相同;
(4)其沸点随外压的改变而改变。
6、将固体NH4HCO3(s)放入真空容器中,等温在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:
(1)C=2,F=1;
(2)C=2,F=2;
(3)C=1,F=0;
(4)C=3,F=2。
7、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)则该系统的自由度数为:
(1)F=1;
(2)F=2;
(3)F=0;
(4)F=3。
8、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:
(1)有最高恒沸点的系统;
(2)不具有恒沸点的系统;
(3)具有最低恒沸点的系统。
9、克-克龙方程可适用于:
(1)
;
(2)
(3)
(4)
。
10、压力升高时,单组分体系的沸点将()。
(1)升高;
(2)降低;
(3)不变;
11、进行水蒸汽蒸馏的必要条件是()
(1)两种液体互不相溶;
(2)两种液体蒸汽压都较大;
(3)外压小于101kPa;
(4)两种液体的沸点相近;
12、氢气和石墨粉在无催化剂时,在一定的温度和压力下不发生化学反应,体系的组分数是()。
(1)2;
(2)3;
(3)4;
(4)5。
13、在上述体系中,有催化剂时可生成n种碳氢化合物,平衡时组分数为()。
(1)2;
14、相律适用于:
(1)封闭体系;
(2)敞开体系;
(3)非平衡敞开体系;
(4)已达平衡的敞开体系。
15、具有最低恒沸温度的某两组分体系,在其T-x相图的最低点有()。
(1)
3)
三、填空题
1、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=______;
p=______;
F=______。
2、热力学温度T与摄氏温度t的关系为,水的三相点的热力学温度为。
3、450︒C时,将NH3(g)与N2(g)混合,由于NH3(g)的分解,最终得到NH3(g)、N2(g)和H2(g)平衡共存的系统,求该系统的组分数C=______;
相数P=______;
和自由数F=______。
4、A与B可构成液态部分互溶二组分系统其相图如图所示。
今将40kgB与60kgA混合加热至53︒C,系统为______相;
若此时,将所得液体冷却至20︒C,系统为_____相,各相的组成分别为______和_______;
5、在一钢瓶中装有CO2,温度为10℃,压力为4.65MPa,则CO2处于_____态。
(选填气、液、气+液)。
(已知CO2的临界温度为31℃,在10℃时CO2的饱和蒸气压为4.46MPa)
6、已知K-Rb二组分系统相图如图所示,今将系统S经精炼分离,则在固相可得到______纯组分,在液相可得到溶体_______。
7、一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯,当有机物的____________和____________越大时,提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少,能量越节省。
8、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)为_;
自由度数为_。
9、已知Au-Pt相图如下:
(1)wB=0.40的合金冷却到1300℃时,固体合金之组成约为______;
(2)wB=0.60的合金冷却到1500℃时,固相组成为______。
10、Na2CO3(s)与H2O(l)可生成水合物Na2CO3•H2O(s),Na2CO3•7H2O(s),Na2CO3•10H2O则30℃时,与Na2CO3水溶液、冰平衡共存的水合物最多可有_______种。
11、冰的熔点随压力增大而_______,苯的熔点随压力增大而_________。
(选填升高、降低)
12、问答题。
FeCl3与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)。
问该系统组分数是多少?
在等压下最多有几相平衡共存?
13、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-液平衡时,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______________。
14、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.摩尔汽化热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。
亥姆霍兹函数
15、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。
四、问答题。
请回答下列各题。
1、请论证,恒沸混合物是混合物而不是化合物。
五、填作图题。
1、已知A,B两种液体完全互溶,且p*B>
p*A,在常压下具有最低恒沸混合物组成为D。
(1)试画出该系统T-x图,p-x图的草图;
(2)若有一组成介于B与D之间的A,B二组分溶液,经精馏后,在塔顶和塔底各得什么产物?
2、填作图题。
某二组分凝聚系统相图如下;
(1)说明各区的相态及成分;
(2)分别绘出a,b,c,d各点开始冷却的步冷曲线,并注明冷却曲线转折处的相态变化及曲线各段的相态。
3、填作图题。
A-B系统的固-液平衡相图如下:
(1)列表指出各区的相态及成分;
(2)画出aa’,bb’,cc’的冷却曲线的示意图;
(3)欲从a系统中得最大量的纯结晶A,应该采取什么操作条件?
4、填作图题。
(共10分)
下列数据为乙醇和乙酸乙酯在101.325kPa下蒸馏时所得:
温度t/℃
77.1575.071.871.672.876.478.3
(C2H5OH)气相
0.0000.1640.3980.4620.6000.8801.000
液相
0.0000.1000.3600.4620.7100.9421.000
(1)依据表中数据绘制t-x图(粗略图),标示出图中各相区的相态及成分;
(2)这是一个什么系统?
(3)将组成x(C2H5OH)=0.75之溶液用精馏塔分离,塔顶、塔底各可得到什么成分?
5、已知Ag-Cu相图(液固平衡)如下图所示:
(1)填表
(2)今有组成为P的液态合金,画出其步冷曲线。
步冷曲线
相区
相数
相态及成分
ƒ
DE线
A点
P点
6、用热分析法测得Sb(A)+Cd(B)系统步冷曲线的转折温度及停歇温度数据如下:
w(Cd)⨯100
0
20.5
37.5
47.5
50
58
70
93
100
转折温度t/︒C
—
550
460
419
400
停歇温度t/︒C
630
410
439
295
321
(1)由以上数据绘制步冷曲线(示意),并根据该组步冷曲线绘制Sb(A)-Cd(B)系统的熔点-组成图;
(2)由相图求Sb和Gd形成的化合物的最简分子式;
(3)将各区的相数及条件自由度数(ƒ’)列成表。
(已知Cd及Sb的相对原子质量分别为112.4,121.8)
7、试画出水的相图(p-T示意图),标出图中各相区、相线、三相点的稳定相,并计算这些区、线、点的自由度。
8、下列数据为乙醇和乙酸乙酯在101.325kPa下蒸馏时所得:
y(C2H5OH)气相
x(C2H5OH)液相
(1)依据表中数据绘制t-x图草图,标示出图中各相区的相态及成分;
(2)在溶液组成x(C2H5OH)=0.75时最初馏出物(气相)的组成是什么?
(3)用精馏塔将
(2)之溶液分离得到的物质是什么?
9、由A-B的冷却曲线得到下列数据:
w(B)⨯100
020406080100
转折温度t/︒C
无400无250390无
停顿温度t/︒C
650150150150150500
作A-B相图,并标明各区域中可能存在的相态成分及自由度数;
1画出组成为w(B)=0.3,w(B)=0.4,w(B)=1的步冷曲线.
10、填作图题。
A和B两种物质的混合物在101325Pa下沸点-组成图如图,若将1molA和4molB混合,在101325Pa下先后加热到t1=200︒C,t2=400︒C,t3=600︒C,根据沸点-组成图回答下列问题:
(1)上述3个温度中,什么温度下平衡系统是两相平衡?
哪两相平衡?
各平衡相的组成是多少?
各相的量是多少(mol)?
(2)上述3个温度中,什么温度下平衡系统是单相?
是什么相?
第六章平衡练习题答案
一、是非题答案
1、×
2、√3、√4、√5、√6、×
7、√8、×
9、√10、√
二、选择题答案
1、
(1)2、(3),3、
(1)4、(3)5、
(1)6、(3)7、
(2)8、(3)9、
(1)10、
(1)11、
(1)12、
(1)13、
(2)14、(4)15、
(1)
三、填空题答案
1、解:
0332
2、解:
T/K=t/℃+273.15273.16K
3、解:
2,1,2
4、解:
1;
2;
l1,w(B)=0.20,l2,w(B)=0.80
5、液态
6、解:
K;
C。
7、解:
饱和蒸气摩尔质量
8、解:
30
9、解:
wB=0.60wB=0.80
10、解:
1
11、解:
降低升高
12、解:
S=6,R=4,R’=0C=S-R-R’=2,在等压下ƒ’=C-Φ+1,因ƒ’=0时相数最多因此在等压下最多有三相平衡共存。
13、解:
yB(g)>
xB(总)>
xB
(1)xB=0.6恒沸混合物
14、解C.D.HIA.B.E.F.G
15、临界三相共存
恒沸混合物的组成随压力的改变而改变,故其是混合物而不是化合物。
五、填图题
1、
解:
(1)如图(4分)
(2)塔顶,恒沸混合物D
塔底B(2分)
(本大题13分)
(1)
相区
123456
l(A+B)l+s(A)l+s(C)l+s(B)s(A)+s(C)s(C)+s(B)
(1)(6分)
(1)
(2)(3)(4)(5)(6)
l(A+B)s(A)+ls(A)+s(AB)s(A)+ls(AB)+ls(AB)+s(B)
(2)步冷曲线如图。
(8分)
(B)欲从a系统中得到最大量纯结晶A,应该使温度降低至接近三相线
(12分)
4填作图题。
(本大题10分)
(1)如右图所示:
(6分)
(2)此系统为具有最大正偏差的系统
(3)塔顶、塔底各可得到恒沸物和纯B(2分)
5、问答题。
(本大题7分)
S=6,R=4,R’=0
C=S-R-R’=2,
在等压下ƒ’=C-Φ+1,
因ƒ’=0时相数最多因此在等压下最多有三相平衡共存。
6、填作图题。
(本大题14分)
ƒ‘
2
l(Ag+Cu),s(Ag+Cu)
1
s1(Ag+Cu),s2(Ag+Cu)
线
3
lC,s1,s2
s(Ag),l(Ag)
l(Ag+Cu)
(0.5⨯18=9分)
(2)
7、填作图题。
(1)绘制的步冷曲线及熔点-组成图如下:
(2)由图知,形成化合物的总组成w(Cd)≈0.85,据此组成,以及Sb及Cd的摩尔质量,可确定该化合物的分子式:
=
所以该化合物的分子式为Sb2Cd3。
(9分)
(3)各相区的相数及条件自由度数(ƒ’)列成下表:
相数
条件自由度数(ƒ’)
1
8、填作图题(本大题11分)
水的相图如下:
图(4分)
OC线:
固
气
OA线:
液(3分)
OB线:
液
三相点O点:
固,液,气(1分)
自由度:
相区:
F=1-1+2=2,相线:
F=1-2+2=1,三相点:
F=1-3+2=0(3分)
9、计算题(本大题12分)
每空2分,冷却曲线2分
相的聚集态及成分
①
l(A+B)
②
s(A),l(A+B)
③
l(A+B),s(C)
④
s(A),s(C)
⑤
s(C),l(A+B)
(本大题14分)
(2)在溶液组成为:
x(C2H5OH)=0.75时,
由t-x图可得最初馏出物的组成为:
x(C2H5OH)=0.64
(3)由t-x图可看出残留液所含乙醇浓度渐多,故蒸到最后时可得到纯乙醇,但不能得到纯醋酸乙酯。
(2分)