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1相平衡习题

物理化学第六章相平衡习题

一、选择题

1.若A和B能形成二组分理想溶液,且TB*>TA*,则A和B在达平衡的气、液相中的物质的量分数()。

(A) yA>xA,yBxB;(C) yA>xA,yB>xB;(D) yA

2.液态完全互溶的两组分A、B组成的气液平衡系统中,在外压一定下,于该气液平衡系统中加入组分B(l)后,系统的沸点下降,则该组分在平衡气相中的组成yB()它在液相中的组成xB。

(A)大于(B)小于(C)等于(D)无法确定

3.在温度T下,CaCO3(s),CaO(s)及CO2的平衡系统压力为p,已知它们之间存在CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)反应,若往该平衡系统中加入CO2(g),当重新达到平衡时,系统的压力()。

(A)变大;(B)变小;(C)不变;(D)可能变大也可能变小。

4.A(低沸点)与B(高沸点)两种纯液体组成的液态完全互溶的气液平衡系统。

在一定温度下,将B(l)加入平衡系统中时,测得系统的压力增大,说明此系统()。

(A)一定具有最大正偏差;(B)一定具有最大负偏差;

(C)有可能是最大正偏差也有可能是最大负偏差;(D)数据不够,无法确定。

5.组分A(s)与组成B(s)组成的凝聚系统相图中,若己知形成以下四种化合物:

A2B(稳定),AB(稳定),AB2(不稳定),AB3(稳定)

则该相图中有()最低共熔点和()条三相线。

(A)3,3(B)4,4(C)3,4;(D)4,5。

6.将克拉佩龙方程应用于H2O(s)和H2O(l)两相平衡,随着压力的增长,H2O的凝固点将()

(A)升高(B)降低(C)不变(D)无法判断

7.将过量的NaHCO3(s)放入一真空密闭容器中,在50℃下,NaHCO3按下式进行分解:

2NaHCO3(s)==Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g),系统达平衡后,则其组分数C=();F=()。

(A) 3,2;(B) 3,1;(C) 2,0;(D) 2,1。

8.在上题中已达平衡的系统中加入CO2(g)时,系统重新达平衡后,则系统的组分数C=();F=()。

(A) 3,2;(B) 3,1;(C) 2,0;(D) 2,1。

9.二元合金处于低共熔温度时体系的自由度为()。

(A) 0;(B) 1;(C) 2;(D) 3。

10.压力升高时,单组分体系的熔点将如何变化()。

(A) 升高;    (B)降低;   (C)不变;    (D)不一定。

11.硫酸与水可组成三种化合物:

H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s),在p下,能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种()。

(A) 1种;     (B)2种;     (C)3种;   (D)0种。

12.在101325Pa的压力下,I2在液态水与CCl4中的溶解已达到平衡(无固体I2存在),此体系的自由度为()。

(A) 1;        (B)2;      (C)3;       (D)0。

13.NaCl水溶液和纯水,经半透膜达到渗透平衡,该体系的自由度数是()。

(A) F=1;       (B)F=2;      (C)F=3;     (D)F=4。

14.对于下列平衡系统:

①高温下水被分解;②同①,同时通入一些H2(g)和O2(g);③H2和O2同时溶于水中,其组分数C和自由度数F的值完全正确的是()。

(A) ①C=1,F=1②C=2,F=2③C=3,F=3;

(B) ①C=2,F=2②C=3,F=3③C=1,F=1;

(C) ①C=3,F=3②C=1,F=1③C=2,F=2;

(D) ①C=1,F=2②C=2,F=3③C=3,F=3。

15.在下列体系中自由度数F=2的体系是()。

(A)298K时,H2O(l)H2O(g);        

(B)S(s)S(l)S(g);

(C) C2H5OH(l)与H2O(l)的混合物;

(D) 一定量的PCl5(g)分解平衡时:

PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)。

16.某体系中有Na2CO3水溶液及Na2CO3·H2O(s)、Na2CO3·7H2O(s)、Na2CO3·10H2O(s)三种结晶水合物。

在p下,F=C-P+1=2-4+1=-1,这种结果表明()

(A) 体系不是处于平衡态;  (B)Na2CO3·10H2O(s)不可能存在;

(C)这种情况是不存在的;(D)Na2CO3·7H2O(s)不可能存在。

17.相图与相律之间是()

(A)相图由实验结果绘制得出,相图不能违背相律;

(B)相图由相律推导得出;

(C)相图由实验结果绘制得出,与相律无关;      

(D)相图决定相律。

18.下列叙述中错误的是()

(A) 水的三相点的温度是273.15K,压力是610.62Pa;

(B) 三相点的温度和压力仅由系统决定,不能任意改变;

(C) 水的冰点温度是0℃(273.15K),压力是101325Pa;

(D) 水的三相点F=0,而冰点F=1。

19.Na2CO3可形成三种水合盐:

Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、NaCO3·10H2O,在常压下,将Na2CO3投入冰-水混合物中达三相平衡时,若一相是冰,一相是Na2CO3水溶液,则另一相是()

(A) Na2CO3;   (B)Na2CO3·H2O;   (C)Na2CO3·7H2O;  (D)Na2CO3·10H2O。

20.如图6-1,对于右边的步冷曲线对应是哪个物系点的冷却过程()

(A) a点物系;     (B)b点物系;(C) c点物系;     (D)d点物系。

21.如图6-2,对于形成简单低共熔混合物的二元相图,当物系的组成为x,冷却到t℃时,固液二相的重量之比是()

(A)w(s)∶w(l)=ac∶ab; (B)w(s)∶w(l)=cb∶ab;

(C)w(s)∶w(l)=ac∶cb; (D)w(s)∶w(l)=cb∶ac。

22.如图6-3,对于形成简单低共熔混合物的二元相图,当物系点分别处于C、E、G点时,对应的平衡共存的相数为()。

(A) C点1,E点1,G点1;(B) C点2,E点3,G点1;

(C) C点1,E点3,G点3;(D) C点2,E点3,G点3。

 

23.在相图上,当物系处于哪一个点时只有一个相()

(A) 恒沸点;         (B)熔点;(C) 临界点;        (D)低共熔点。

24.如图6-4,A与B是两组分恒压下固相部分互溶凝聚体系相图,图中有几个单相区()

(A) 1个;    (B)2个;  (C)3个;   (D)4个。

25.有一形成不稳定化合物的双组分A与B凝聚体系,系统的组成刚巧与不稳定化合物的组成相同,当其从液态冷却到转熔温度,系统内建立如下平衡:

液相+A(s)=AxBy(不稳定化合物),如果在此时系统由外界吸取热时,则上述的平衡将()

(A) 向左移动;  (B)向右移动; (C)不移动; (D)无法判定。

26.A与B可以构成2种稳定化合物与1种不稳定化合物,那么A与B的体系可以形成几种低共熔混合物()

(A) 2种; (B)3种; (C)4种; (D)5种。

27.如图6-5,A与B是两组分恒压下固相部分互溶凝聚体系相图,有几个两固相平衡区()

(A) 1个; (B)2个; (C)3个; (D)4个。

28.在第一种物质中加入第二种物质后,二者的熔点发生什么变化?

()

(A) 总是下降;            (B)总是上升;

(C) 可能上升也可能下降;  (D)服从拉乌尔定律。

29.如图6-6是FeO与SiO2的恒压相图,那么存在几个稳 定化合物()

(A)  1个; (B)2个; (C)3个; (D)4个。

30.A及B二组分组成的凝聚体系能生成三种稳定的化合物,则于常压下在液相开始冷却的过程中,最多有几种固相同时析出?

()

(A) 4种;    (B)5种;    (C)2种;    (D)3种。

31.在温度为T时,A(l)与B(l)的饱和蒸气压分别为30.0kPa和35.0kPa,A与B完全互溶,当xA=0.5时,pA=10.0kPa,pB=15.0kPa,则此二元液系常压下的T~x相图为:

()

32.两组分理想溶液,在任何浓度下,其蒸气压()

(A) 恒大于任一纯组分的蒸气压;(B) 恒小于任一纯组分的蒸气压;

(C) 介于两个纯组分的蒸气压之间;(D) 与溶液组成无关。

33.设A和B可析出稳定化合物AxBy和不稳定化合物AmBn,其T~x图如图6-7所示,其中阿拉伯数字代表相区,根据相图判断,要分离出纯净的化合物AmBn,物系点所处的相区是()

(A) 9;    (B)7;   (C)8;      (D)10。

34.液体A与B形成蒸气压正偏差很大的溶液,在精馏塔中精馏时,塔釜得到的是()

(A) 恒沸混合物;  (B)纯A;   (C)纯B;    (D)纯A或纯B。

 

 

35.图6-8是A、B两组分恒压下固相部分互溶凝聚体系相图,图中有几个两相区()

(A) 1个;            (B)2个;(C) 3个;            (D)4个。

36.水蒸气蒸馏通常适用于某有机物与水组成的()

(A) 完全互溶双液系;      (B)互不相溶双液系;

(C) 部分互溶双液系;      (D)所有双液系。

37.A与B是两种互不相溶的两种液体,A的正常沸点80℃,B的正常沸点120℃。

把A、B混合组成一个体系,那么这个混合物的正常沸点为()

(A) 小于80℃;                (B)大于120℃;

(C) 介于80℃与120℃之间;    (D)无法确定范围。

38.体系中含有H2O、H2SO4·4H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·H2O、H2SO4,其组分数C为:

()

(A)1;(B)2;(C)3;(D)4。

39.在410K,Ag2O(s)部分分解成Ag(s)和O2(g),此平衡体系的自由度为:

()

(A)0;(B)1;(C)2;(D)-1。

40.一个水溶液包含n个溶质,该溶液通过一半透膜与纯水相平衡,半透膜仅允许溶剂水分子通过,此体系的自由度为()。

(A)n;(B)n-1;(C)n+1;(D)n+2。

41.绝热条件下,273.15K的NaCl加入273.15K的碎冰中,体系的温度将如何变化?

()

(A)不变;(B)降低;(C)升高;(D)不能确定。

42.图6-9中,从P点开始的步冷曲线为()。

 

图6-9

 

43.图6-9中,生成固体化合物的经验式为()

(A)CCl4·C4H10O2。

(B)CCl4·(C4H10O2)2。

(C)(CCl4)2·C4H10O2(D)CCl4(C4H10O2)3

44.图6-9中,区域H的相态是()

(A)溶液;(B)固体CCl4;(C)固体CCl4+溶液;(D)固体化合物+溶液。

45.在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为()

(A)1;(B)2;(C)3;(D)4。

46.CuSO4与水可生成CuSO4·H2O,CuSO4·3H2O,CuSO4·5H2O三种水合物,则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为:

()。

(A)3种;(B)2种;(C)1种;(D)不可能有共存的含水盐。

47.CuSO4与水可生成CuSO4·H2O,CuSO4·3H2O,CuSO4·5H2O三种水合物,则在一定压力下和CuSO4水溶液及冰共存的含水盐有:

()。

(A)3种;(B)2种;(C)1种;(D)不可能有共存的含水盐。

48.如图6-10所示,物系处于容器内,容器中间的半透膜AB只允许O2通过,当物系建立平衡时,则物系中存在的相为:

()

(A)1气相,1固相(B)1气相,2固相(C)1气相,3固相(D)2气相,2固相

O2(g)

Ag2O(s)

Ag(s)

O2(g)

CCl4(g)

图6-10

49.如上题插图,当达渗透和化学反应达到

平衡时,该体系的自由度为:

()

(A)1;(B)2;(C)3;(D)4。

50.三相点是:

()

(A)某一温度,超过此温度,液相就不能存在

(B)通常发现在很靠近正常沸点的某一温度

(C)液体的蒸气压等于25℃时的蒸气压三倍数值时的温度

(D)固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力

51.某一固体在25℃和p压力下升华,这意味着:

()

(A)固体比液体密度大些;(B)三相点的压力大于p;

(C)固体比液体密度小些;(D)三相点的压力小于p。

52.碘的三相点处在115℃和12kPa上,这意味着液态碘:

()

(A)比固态碘密度大;(B)在115℃以上不能存在;

(C)在p压力下不能存在;(D)不能有低于12kPa的蒸气压。

53.N2的临界温度是124K,室温下想要液化N2,就必须:

()

(A)在恒温下增加压力;(B)在恒温下降低压力;

(C)在恒压下升高温度;(D)在恒压下降低温度。

54对于与本身的蒸气处于平衡状态的液体,通过下列哪种作图法可获得一直线:

()

(A)p对T;(B)lg(p/Pa)对T;(C)lg(p/Pa)对1/T;(D)1/p对lg(T/K)。

55.当克劳修斯-克拉贝龙方程应用于凝聚相转变为蒸气时,则:

()

(A)p必随T之升高而降低;(B)p必不随T而变;

(C)p必随T之升高而变大;(D)p随T之升高可变大或减少。

56.水的三相点附近,其蒸发热和熔化热分别为44.82和5.994kJ·mol-1。

则在三相点附近冰的升华热约为:

()

(A)38.83kJ·mol-1;(B)50.81kJ·mol-1;(C)-38.83kJ·mol-1;(D)-50.81kJ·mol-1。

57.在0℃到100℃的范围内液态水的蒸气压p与T的关系为:

lg(p/Pa)=-2265k/T+11.101,某高原地区的气压只有59995Pa,则该地区水的沸点为:

()

(A)358.2K;(B)85.2K;(C)358.2℃;(D)373K。

58.固体六氟化铀的蒸气压p与T的关系式为lg(p/Pa)=10.65-2560/(T/K),则其平均升华热为()

(A)2.128kJ·mol-1;(B)49.02kJ·mol-1;(C)9.242kJ·mol-1;(D)10.33kJ·mol-1。

59.已知苯一乙醇完全互溶双液体系中,苯的沸点是353.3K,乙醇的沸点是351.6K,两者的共沸组成为:

含乙醇47.5%(摩尔分数),沸点为341.2K。

今有含乙醇77.5%的苯溶液,在达到气、液平衡后,气相中含乙醇为y2,液相中含乙醇为x2。

问:

下列结论何者正确?

()

(A)y2>x2;(B)y2=x2;(C)y2

60.如上题,若将上述溶液精馏,则能得到()

(A)纯苯;(B)纯乙醇;(C)纯苯和恒沸混合物;(D)纯乙醇和恒沸混合物。

二、填空题

1.在一个抽空的容器中放入过量的NH4HCO3固体,并通入少量NH3(g),标准压力下分解反应

达平衡时,该系统的独立组分数C=,自由度数F=。

2.克拉贝龙方程的微分表达式为,它适用于两相平衡系统。

3.A,B两种液体混合能形成完全互溶双液系,其T-x图上有一最低恒沸点,恒沸混合物组成为xA=0.7,现有一组成为xA=0.5的A,B混合物,将其分馏,在气相可得,液相可得。

4.50℃时将50g水和50g酚混合,此时系统分为两液层,在水层中含水质量为88.5%,在酚层中含酚质量为62.0%,则酚层质量为g,水层质量为g。

5.对于沸点较高或性质不稳定的有机物,只要该有机物即可用水蒸气蒸馏方法进行提纯,水蒸气消耗系数与有机物的摩尔质量成比。

6.40公斤乙醇和60公斤水的混合物在某温度成气液两相平衡,乙醇在气、液相中的重量百分数分别为60%和20%,那么气相混合物的重量W气W液(液相混合物重量)(填大于、小于或等于)。

7.在101.325kPa外压下,水的沸点为100℃,氯苯的沸点为130℃。

水和氯苯组成完全不互溶系统的共沸点一定100℃。

(填大于、小于或等于)。

8.含有KNO3和NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡时,其组分数C=,相数P=,自由度数F=。

9.在真空密闭容器中放入过量的NH4I(s)与NH4Cl(s),并发生以下的分解反应:

NH4Cl(s)═NH3(g)+HCl(g);NH4I(s)═NH3(g)+HI(g),达平衡后,系统的组分数C=,相数P=,自由度数F=。

10.在80℃下,将过量的NH4HCO3(s)放入真空密闭容器中,NH4HCO3(s)按下式进行分解:

NH4HCO3(s)═NH3(g)+CO2(g)+H2O(g),达平衡后,系统的C=;P=;F=。

11.组分A(s)与组分B(s)组成的凝聚系统相图中,若已知形成以下四种化全物:

A2B(稳定),AB(稳定),AB2(不稳定),AB3(稳定)则该相图中有个最低共熔点和条三相线。

12.用半透膜AB将密封容器分隔为两部分,而该半透膜只许CO2通过。

当系统达平衡后,系统中的组分数C=;相数P=;自由度数F=。

(设CO2与CaO及CaCO3间无化学反应。

13.在温度T下,A、B两组分在液相完全互溶,而且它们的饱和蒸气压分别为pA*、pB*,且pA*>pB*。

在一定温度下,由A、B组成的气液平衡系统,当系统组成xB<0.3时,往系统中加入B(l)则系统压力增大;反之,当系统组成xB>0.3时,往系统中加入B(l)则系统压力降低,这一结果说明该系统是具有恒沸点。

14.有理想气体反应:

A(g)+2B(g)═C(g),在恒温和总压不变的条件下进行,若原料气体中A与B的物质的量之比为1:

2,达平衡时系统的组分数C=,自由度数F=。

当温度一定时,增大压力则K,平衡将移动。

15.在1000K下,多组分多相平衡系统有C(石墨),CO(g),CO2(g)及O2(g)共存,而且它们之间存在以下化学反应:

则此平衡系统的组分数C=;相数P=;自由度数F=。

16.A(l)与B(l)形成理想液态混合物。

在温度T下,纯A(l)的饱和蒸气压为pA*,纯B(l)的饱和蒸气压为pB*=5pA*。

在同温度下,将A(l)与B(l)混合成一气液平衡系统,测得其总压为2pA*,此时平衡蒸气相中B的摩尔分数yB=。

17.在液态完全互溶的两组分A,B组成的气液平衡系统中,在外压一定下,于该气液平衡系统中加入组分B(l)后,系统的沸点下降,则该组分在平衡气相中的组成yB它在液相中的组成xB。

18.碳酸钠和水可形成三种水合物:

Na2CO3.H2O(s),Na2CO3.7H2O(s),Na2CO3.10H2O(s)。

在100kPa下,能与碳酸钠水溶液、冰平衡共存的含水盐有种,这种(或这些)含水盐是。

19.含有K2SO4和NaNO3的水溶液,其组分数C=;若在温度和压力一定的条件下,此系统中最多有相共存。

20.在密闭容器中,NaCl的饱和溶液与其水蒸气呈平衡,并且存在着从溶液中析出的细小NaCl晶体,则该系统中的组分数C=,相数P=;自由度数F=。

22.饱和蒸气压不同的两种液体形成理想液态混合物呈气-液平衡时,易挥发组分在气相中的相对含量(大于、等于或小于)它在液相中的相对含量。

23.液相完全互溶的二组分系统气-液平衡相图及其蒸气压-组成曲线上若出现最高点,该点的气相组成为yB,液相组成为xB,则yBxB(大于、等于或小于)。

三、判断题:

1.在一个给定的系统中,物种数可以因分析问题的角度的不同而不同,但独立组分数是一个确定的数。

2.单组分系统的物种数一定等于1。

3.自由度就是可以独立变化的变量。

4.相图中的点都是代表系统状态的点。

5.恒定压力下,根据相律得出某一系统的f=l,则该系统的温度就有一个唯一确定的值。

6.单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。

7.根据二元液系的p~x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。

8.在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。

9.杠杆规则只适用于T~x图的两相平衡区。

10.对于二元互溶液系,通过精馏方法总可以得到两个纯组分。

11.二元液系中,若A组分对拉乌尔定律产生正偏差,那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。

12.恒沸物的组成不变。

13.若A、B两液体完全不互溶,那么当有B存在时,A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。

14.在简单低共熔物的相图中,三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。

15.三组分系统最多同时存在5个相。

16.等温等容条件下,B在、两相中达平衡,有B()=B()。

17.二元体系两相平衡,平衡压力仅取决于平衡温度。

18.根据相律,单组分体系相图只能有唯一的一个三相共存点。

19.液态CO2在p压力下的任何温度,都是不稳定的。

(CO2三相点压力为5.11×p)。

20.在一个密封的钟罩内,一个烧杯盛有纯液体苯,另一烧杯盛有苯和甲苯溶液,长时间放置,最后两个烧杯内溶液浓度相同。

21.二元凝聚体系的步冷曲线如果不出现“平台”,这很有可能是形成了固溶体。

22.二元凝聚体系相图中,平衡曲线的极大点处必定是形成了新的固体化合物。

23.适当选定温度、压力,正交硫、单斜硫、液态硫和气态硫可以同时平衡共存。

24.苯~二甘醇,苯~正已烷为完全互溶,正已烷~二甘醇为部分互溶,用二甘醇萃取正已烷中的苯,实际上得不到纯净的苯。

25.只要两组分的蒸汽压不同,利用简单蒸馏总

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