第六章 相平衡
指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。 （1） I2(s)与其蒸气成平衡；
（2） CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；
（3） NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡； （4） 取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
（5） I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。 解： （1）C = 1, P = 2, F = C – P + 2 = 1–2 + 2 = 1.
（2）C = 3–1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2–3 + 2 = 1. （3）C = 3–1–1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1–2 + 2 = 1. （4）C = 3–1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2–2 + 2 = 2. （5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3–2 + 1 = 2.
已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90℃时的饱和蒸气压分别为= 和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol，在90 ℃下成气-液两相平衡，若气相组成为求：
（1） 平衡时液相组成及系统的压力p。 （2） 平衡时气、液两相的物质的量
解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此
（2）系统代表点，根据杠杆原理
(yB,g?xB,o)ng?(xB,o?xB,l)nlnl?ng?0.5(0.4556?0.3)ng?(0.3?0.25)nlng?1.216molnl?3.784mol
单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度。
已知甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为 kPa和 kPa。两者可形成理想液态混合物。取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90℃的液态混合物。在恒温90℃下逐渐降低压力，问
（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？ （2）压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？ （3）压力为 kPa时，系统内气-液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各位多少？
kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。
100 0 0 （1）画出气-液平衡的温度-组成图。 （2）从图上找出组成为的气相的泡点。 （3）从图上找出组成为的液相的露点。 （4）105.0 ℃时气-液平衡两相的组成是多少？
（5）9 kg水与30 kg醋酸组成的系统在105.0 ℃达到平衡时，气-液两相的质量各为多少？ 解：（1）气-液平衡的温度-组成图为
（2）的气相的泡点为110.3℃。
（3）的液相的露点为112.7℃。
（4）105.0℃时气-液平衡两相的组成，。
已知水-苯酚系统在30℃液-液平衡时共轭溶液的组成为：L1（苯酚溶于水）， %；L2（水溶于苯酚）， %。
（1） 在30℃，100 g苯酚和200 g水形成的系统达液-液平衡时，两液相的质量各为多少？ （2）在上述系统中若再加入100g苯酚，又达到相平衡时，两液相的质量各变到多少？ 解：（1）系统代表点
，
根据杠杆原理
水-异丁醇系统液相部分互溶。在 kPa下，系统的共沸点为89.7 ℃。气(G)、液(L1)、液(L2)三相平衡时的组成依次为： %； %； %。今由350 g水和150 g异丁醇形成的系统在 kPa压力下由室温加热，问：
（1）温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？
（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？
恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图，指出四个区域内平衡的相。
解：各相区已标于图上。 l1, B in A. l2, A in B.
为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯，在 kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知：在此压力下该系统的共沸点为80℃，80℃时水的饱和蒸气压为 kPa。试求： （1）气相的组成（含甲苯的摩尔分数）；
（2）欲蒸出100 kg纯甲苯，需要消耗水蒸气多少千克？
液体H2O(A)，CCl4(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下：
两液体成完全不互溶系统。
（1）绘出H2O-CCl4系统气、液、液三相平衡时气相中H2O，CCl4的蒸气分压对温度的关系曲线；
（2）从图中找出系统在外压 kPa下的共沸点；
（3）某组成为（含CCl4的摩尔分数）的H2O-CCl4气体混合物在 kPa下恒压冷却到80℃时，开始凝结出液体水，求此混合气体的组成；
（4）上述气体混合物继续冷却至 70℃时，气相组成如何；
（5）上述气体混合物冷却到多少度时，CCl4也凝结成液体，此时气相组成如何？
A–B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图，试指出各个相区的相平衡关系，各条线所代表的意义，以及三相线所代表的相平衡关系。
固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图。指出各相区的相平衡关系、各条线的意义并绘出状态点为a，b的样品的冷却曲线。 解：单项区：1 (A + B, 液态溶液, l)
4 (A + B, 固态溶液, s)
二相区：2 (l+ s), 3 (l + s) 上方曲线，液相线，表示开始有固溶体产生； 下方曲线，固相线，表示液态溶液开始消失。
40 50 60 70 80 90 冷却曲线如图所示
6．15 二元凝聚系统Hg－Cd相图示意如图指出各个相区的稳定相，三相线上的相平衡关系。
质），再根据两个单相区（线）夹着的区域便为该两单相区的共存区。如本题的附图是由两个具有转熔型的、二组分固态部分互溶凝聚系统相图组合而成的，因此有固溶体单相区存在。
6．23 指出图中二组分凝聚系统相图内各相区的平衡相，指出三相线的相平衡关系。
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