相图
一、是非题
下述各题中的说法是否正确正确的在题后括号内画“
”,错的画“”。
1. 相是指系统处于平衡时,系统中物理性质及化学性质都均匀的部分。( ) 2. 依据相律,纯液体在一定温度下,蒸气压应该是定值。( ) 3. 依据相律,恒沸温合物的沸点不随外压的改变而改变。( )
二、选择题
选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。
1 NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2 S(g)达平衡时有：( )。
(A)C=2，=2，f =2； (B) C=1，=2，f =1； (C) C=1，=3，f =2； (D) C=1，=2，f =3。
2 已知硫可以有单斜硫，正交硫，液态硫和气态硫四种存在状态。硫的这四种状态____稳定共存。
(A) 能够； (B) 不能够； (C) 不一定。
3 硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三种水合物，问在101 325Pa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( )
(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。
4 将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到400 K，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：( )
(A) Ｃ＝2，f ＝2； (B) Ｃ＝2，f ＝2； (C) Ｃ＝2，f ＝0； (D) Ｃ＝3，f ＝2。
5 某系统存在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) 3； (B) 2； (C) 1； (D) 4。
三、计算题 习题1
A，B二组分在液态完全互溶，已知液体B在80C下蒸气压力为 kPa，汽化焓为 kJ·mol-1。组分A的正常沸点比组分B的正常沸点高10 C。在下将8 mol A和2 mol B混合加热到60 C产生第一个气泡，其组成为yB=，继续在 kPa下恒压封闭加热到70C，剩下最后一滴溶液其组成为xB=。将7 mol B和3 mol A气体混合，在 kPa下冷却到65C产生第一滴液体，其组成为xB=，继续定压封闭冷却到55C时剩下最后一个气泡，其组成为yB=。
(1) 画出此二组分系统在下的沸点一组成图，并标出各相区； (2) 8 mol B和2 mol A的混合物在 kPa，65 C时， ① 求平衡气相的物质的量；
② 求平衡液相中组分B的活度和活度因子；
③ 此混合物能否用简单精馏的方法分离为纯A组分与纯B组分为什么 习题2
图5-2为A、B二组分液态完全互溶系统的沸点组成图。
t/℃p=101325Pa8060402000.0A0.20.40.6xB ?0.81.0B
图5-2
(1)在图中标示各相区聚集态及成分(聚集态用g, l, s；成分用A, B, A＋B表示,不要另画图)
(2) 在以下题中的 “ ”处填上答案(不要另处作答)
(i) 4 mol A和6 mol B混合时，70℃时该系统相数为 ; 其中 相物质的量n= mol; 相物质的量n= mol;前者含n(A) = mol; n(B ) = mol; 后者含n(A) = mol; n(B ) = mol;
(ii)xB＝ 的A，B二组分混合物其在101325Pa下沸点为70℃. (iii)70℃时，xB＝的混合物，组分A的活度因子fA＝ ，活度aA
＝ .
已知A(l)的标准摩尔生成焓为300kJ·mol－1，A(g)的标准摩尔生成焓为·mol－1
。
习题3
A和B固态时完全不互溶，101 325 Pa 时A(s)的熔点为30C，B(s)的熔点为50C，A和B在10C具有最低共熔点，其组成为xBE=，设A和B相互溶解度曲线均为直线。
(1)画出该系统的熔点-组成图(t-xB图)；
(2)今由2 mol A 和8 mol B 组成系统，根据画出的t-xB图，列表回答系统在5C，30C，50C时的相数、相的聚集态及成分、各相的物质的量、系统所在相区的条件自由度数。
习题4
A和B形成相合熔点化合物AB：A，B，AB 在固态时完全不互溶；A，AB，B 的熔点分别为200C，300C，400C，A与AB及AB与B形成的两个低共熔点分别为150
C，xB,E1?0.2 和250
C，xB,E2?0.8。
(1)画出以上述系统的熔点-组成(t-xB)图；
(2)画出以下两条步冷曲线：xB=的系统从200 C冷却到100 C，及xB=的系统从400 C冷却到200C；
(3)8 mol B和12 mol A 混合物冷却到无限接近150 C时，系统是哪几相平衡各相的组成是什么各相物质的量是多少
习题5
NaCl-H2O二组分系统的最低共熔点为C，最低共熔点时溶液的组成为w(NaCl)=，在该点有冰和NaCl2H2O的结晶析出。在C时，NaCl2H2O分解生成无水NaCl和w(NaClH2O)=的溶液。已知无水NaCl 在水中的溶解度随温度升高变化很小。NaCl与H2O的摩尔质量为 gmol-1， gmol-1
（1） 绘制该系统相图的示意图，并指出图中区、线的意义； （2） 若在冰水平衡系统中，加入固体NaCl来作致冷剂，可获得的最低温度是多少
（3） 某地炼厂所用淡水由海水w(NaCl) = 淡化而来，其方法是利用液化气膨胀吸热，使泵取的海水在装置中降温，析出冰，将冰熔化而得淡水，问冷冻剂在什么温度，所得的淡水最多
习题6
(1)按下列条件作出A,B 二组分系统相图的示意图：A的熔点为600C；B为1000C；化合物AB2的分解温度为650C，此时液相组成为xA=；A和AB2的最低共熔点为400C，xA=；固相不互溶，液相完全互溶；
(2)标明相图中各区域存在的相态及成分；
(3)指出相图中在哪些情况下条件自由度数为零，此时各相的组成是什么 (4)作出，xA=的溶液的冷却曲线，在曲线转折点处及各段注明相态及成分的变化。
习题7
A，B 二组分凝聚系统相图如图5-8：
E2
图5-8
(1)根据所给相图填下表： 相区 相数 相态及成分 条件自由度数f′ I II III IV V CE1D线上 HE2K线上 (2)画出系统点a1，a2 降温时的步冷曲线(在曲线的转折点处注明相态变化及曲线各段平衡相的聚集态和成分)。
一、是非题
1. ( ) 2. (
) 3. ( )
二、选择题
1. ( A ) 2. ( B ) 3. ( C ) 4. ( C ) 5. ( A )
三、计算题 习题1
[题解]：(1)见图5-1： (2)①zB点组成为
xB?8?0.8 8?2n(g)0.9?0.81?? n(总)0.9?0.72n(g)?n(总)（8?2）mol??5mol 22 气相为 5mol ；
②fB?yBp ， xB = ，yB=
p*BxB 组分B在65
C 时的蒸气压为：
图5-1
*?VapHm?1?pB65?C?1?ln*?????
R?338K353K?pB?80?C? 则
?30.76?103kJ?mol?1(353.15K?338.15K)???0.4647 ?1?18.314J?K?mol?338.15K?353.15Kp*B(65C)=
fB?0.7?101.325kPa?1.238
0.9?63.66kPa aB = f BxB==
③ 因图中有恒沸点，单纯用精溜方法只能得到纯B及恒沸混合物而不能得到纯A。
[导引]：为求65C平衡液相中组分B的活度和活度因子；需先用克-克方程求出该温度下纯液体B的饱和蒸气压。
习题2
[题解]：(1) 如图5-3所示
t/℃806040l(A+B)2000.0A0.20.40.6xB ?0.81.0Bp=101325Pag(A+B)g(A+B) + l(A+B)GKL
图5-3 (2) (i) 系统如图3-22中K点所示，有气、液两个相，相数为2，相点如G，L两点所示，各相物质的的量由杠杆规则：
ngKL0.80?0.60??n1GK0.60?0.40?a?
(b)
ng+nl＝10mol
联立(a),(b)解得
ng＝ 其中ngA＝, ngB＝ nl＝ 其中nlA＝, nlB＝
(ii)依据图3-22所示，xB＝的混合物在101325Pa下沸点为70℃。
(iii)p*A(50℃)＝101 325Pa
ΔvapHm(A)＝ΔfHm(A,g)－ΔfHm(A,l) ＝－300)kJ·mol－1
=28. 4kJ·mol－1
由克劳休斯-克拉佩龙方程式
大学物理化学5-相图课后习题及答案
