物理化学第五章相平衡练习题及答案
6.关于杠杆规则的适用性,下列说法错误的就是:
(A) 适用于单组分体系的两个平衡相 ; (B) 适用于二组分体系的两相平衡区 ; (C) 适用于二组分体系相图中的任何区 ;(D) 适用于三组分体系中的两个平衡相 ; (E) 适用于三相平衡线上的任意两个平衡相 。
7.加压于冰,冰可部分熔化成水,这就是什么原因？ (A) 加压生热 ; (B) 冰的晶格受压崩溃 ; (C) 冰熔化时吸热 ; (D) 冰的密度小于水 ; (E) 冰的密度大于水 。
8.A与B二元凝聚系相图如图所示,在下列叙述中错误的就是: (A) 1为液相,Φ = 1,f = 2 ;
(B) 要分离出纯A,物系点必须在3区内 ; (C) 要分离出纯AmBn,物系点必须在6区内 ; (D) J、F、E、I与S诸点f = 0 ;
(E) GC直线、DI直线上的点,f = 0 。
9.20℃时苯与甲苯的蒸气压分别为9959、2Pa与2973、1Pa,苯(A)与甲苯(B)形成的溶液 近似于理想溶液,当x(苯) = 0、5时,气相中苯的分压p(苯) = 4979、6Pa,甲苯的分压
p(甲苯) = 1486、6Pa,在图中,p～x图与T～x图正确的就是:
10.下述说法中,哪一个就是错误的？
(A) 通过相图可以确定一定条件下体系由几相构成 ; (B) 相图可表示出平衡时每一相的组成如何 ; (C) 相图可表示出达到相平衡所需的时间长短 ;
(D) 通过杠杆规则可在相图上计算各相的相对数量多少 ; (E) 相图上物系点与相点都就是分开的 。
四、主观题:
1.在25℃时,A、B、C三种物质(相互之间不发生反应)所形成的溶液与固态A与由B、C组成的气相同时达到平衡,问:
(1) 此体系的自由度为多少？ (2) 此体系中能平衡共存的最多有几相？
2.滑冰鞋下面的冰刀与冰接触面长为7、68cm,宽为0、00245cm。 (1) 若滑冰者体重为60kg,试求施于冰面的压强为多少？(双脚滑行)
-(2) 在该压强下,冰的熔点就是多少？巳知冰的摩尔熔化热为6009、5 J·mol1,冰的密度
--为0、92g·cm3,水的密度为1、0 g·cm3 。
3.乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOC2H5就是有机合成的重要试剂,它的蒸气压方程为: lnp = -5960/T + B,p的单位就是Pa,此试剂在正常沸点181℃时 部分分解,但在70℃就是稳定的,可在70℃时减压蒸馏提纯, 压强应降到多少？该试剂的摩尔气化热就是多少？
4.液体A与B形成非理想溶液,在一定温度下,蒸气总压与溶 液组成的关系图如右:
(1) 粗略画出pA～xB 、pB～xB线 ;
(2) 粗略画出T～xB 与T～yB线(沸点～组成线) 。
物理化学第五章相平衡练习题及答案
5.在16～78℃之间,液态汞的蒸气压公式为 :lg(p/p) = 7、648－3328/T －0、848lg(T/K),
-汞的三相点温度为243、3K,摩尔熔融热为2320 J·mol1,试求固态汞在 -78℃时的蒸气压。
6.下面就是两组分凝聚体系相图,注明每个相图中相态,并指出三相平衡线。
7.Ni与Mo形成化合物MoNi,在1345℃时分解成Mo与含53％ Mo的液相,在1300℃有唯一最低共熔点,该温下平衡相为MoNi,含48％ Mo的液相与含32％ Mo的固熔相,巳知Ni的熔点1452℃,Mo的熔点为2535℃,画出该体系的粗略相图[t℃～c图]。
8.AgCl与LiCl体系不形成化合物,固态部分互溶,在480℃时,熔融体与分别含15％及30％ AgCl的固熔体成平衡,AgCl与LiCl的熔点 分别为455℃与610℃,试绘制其相图。
9.如图,就是NaCl－(NH4)2SO4－H2O在298K、 101、325kPa时的相图。现有NaCl与(NH4)2SO4 混合盐100克,其中(NH4)2SO4含量为25%,物 系点相当图中f点,利用相图计算,可以最多提 纯得到多少克NaCl晶体？
10.CaCO3在高温分解为CaO与CO2。
(1) 由相律证明我们可以把CaCO3在保持固定压力的CO2气流中加热到相当的温度而不使CaCO3分解;
(2) 证明当CaCO3与CaO的混合物与一定压力的CO2共存时有且仅有一个平衡温度。
11.在101、325kPa下,CaCO3分解成CaO(s) 与CO2(g),在1169K时达到分解平衡。 (1) 画出两组分CaO－CO2在101、325Pa时的等压相图; (2) 标出各个相区的相态。
12.NaCl－H2O二组分体系的低共熔点为 -21、1℃,此时冰、NaCl·2H2O(s) 与浓度为22、3％(重量百分数)的NaCl水溶液平衡共存,在 -9℃时有一不相合熔点,在该熔点温度时,不稳定化合物NaCl·2H2O分解成无水NaCl与27％ 的NaCl水溶液,已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时,溶解度略有增加)。
(1) 请绘制相图,并指出图中线、面的意义;
(2) 若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度就是几度？
(3) 若有1000g 28％ 的NaCl溶液,由160℃冷到 -10℃,问此过程中最多能析出多少
纯NaCl ？
12.现有处于263K的1 mol过冷水,假定水自发地结晶,结晶过程一直延续到体系平衡。 (1) 体系达到最终温度为多少？(2) 平衡时有几相共存？ (3) 计算平衡时各相的量;(4) 计算结晶过程的ΔSm。
----已知Cp,m[H2O(l)] = 75、31 J·K1·mol1;Cp,m[H2O(s)] = 37、66 J·K1·mol1;
-熔化热ΔHm[H2O(s)] = 6、02 kJ·mol1 。
-13.已知Bi与Cd的熔点与熔融焓分别就是544、2K、594、1K以及11、00 kJ·mol1、5、
-98 kJ·mol1,预言由这两个金属所形成的最低共熔混合物的温度与组成(设形成理想混合物)。
物理化学第五章相平衡练习题及答案
实验值为140℃与Cd的含量(质量百分数)为40％ 。
14.指出下列各图中所形成的化合物的经验式,并说明各相区就是由哪些相组成的？ (1) 图Ⅰ中设生成的化合物为X ;(2) 没有化合物; (3) 图Ⅲ中设生成X、Y两种化合物;
15.酚水体系在60℃分成两液相,第一相含16、8％ (质量百分数) 的酚,第二相含44、9％ 的水。
(1) 如果体系中含90g水与60g酚,那么每相重量为多少？
(2) 如果要使含80％ 酚的100g溶液变成浑浊,必须加水多少克？
16.80℃时溴苯与水的蒸气压分别为8、825kPa与47、335kPa,溴苯的正常沸点就是156℃。计算:
(1) 溴苯水蒸气蒸馏的温度,已知实验室的大气压为101、325kPa;
-(2) 在这种水蒸气蒸馏的蒸气中溴苯的质量分数。已知溴苯的摩尔质量为156、9 g·mol1; (3) 蒸出10kg溴苯需消耗多少千克水蒸气？
第五章 相平衡练习题答案
一、判断题答案: 1.对。 2.错。
3.错,应就是在一定范围内可以独立变化的强度变数。 4.错,也有代表相的点。
5.错,f = l表示有一个强度变数可独立变化。 6.对。
7.对,在p～x图中理想液态混合物的液相线就是直线。 8.对。
9.错,其她相图的两相平衡区也可以使用杠杆规则。 10.错,对有恒沸物的系统,最多只能得到一个纯组分。 11.错,通常两个组分都同时产生正(或负)偏差。 12.错,恒沸组成与压力有关。
13.错,因不互溶,pA = pA’,与组成无关。 14.对。 15.对。
二、单选题答案:
1、 C; 2、 C; 3、 C; 4、 C; 5、 D; 6、 B; 7、 B; 8、 C; 11、A; 12、A; 13、A; 14、D; 15、C; 16、C; 17、B; 18、C; 21、A; 22、B; 23、D; 24、C; 25、D; 26、C; 27、B; 28、C; 31、C; 32、B; 33、D; 34、A; 35、D; 36、B; 37、C; 38、D;
三、多选题答案: 1、 D; 2、 AD; 3、 AD; 4、 DE;
9、 D;
19、B; 29、B; 39、C; 10、D; 20、C; 30、D; 40、B。
5、 BC;
物理化学第五章相平衡练习题及答案
6、 AC; 7、 D; 8、 BC; 9、 CD; 10、 CE。
四、主观题答案:
1.解:N = 3 C = 3 Φ = 3 (s,l,ｇ)
(1) f* = 3-3 + 1 = 1 ;(2) f*min = 0 ,3-Φmax + 1 = 0 ,Φmax = 4 。
-2.解:(1) p = W/2S = 60/(7、62 × 0、00245 × 3) = 1607 kg·cm2 = 1549 × 104 Pa (2) dp/dT = ΔH/TΔV ,dp = (ΔH/TΔV) ·dT 积分:p2-p1 = (ΔH/ΔV) × ln(T2/T1),p2 = 15749 × 104 Pa,p1 = 101325 Pa T1 = 273、15 K, ΔV = 18、02/1、00 - 18、02/0、92 = -1、567 cm3 ln(T2/T1) = (p2-p1) × ΔV/ΔH
- = (15746 × 104-101325) × (-1、567 × 106)/6009、5 = -0、04106 T2 = 0、9598 T1 = 0、9598 × 273、15 = 262、16 K 即: t2 = - 11℃
3.解:T = 273 + 181 = 454 K ,p = 101325 Pa ln101325 = - 5960/454 + B,B = 24、654
lnp = - 5960/T +24、654,T2 = 273 + 70 = 343K
lnp2 = - 5960/343 + 24、654 = 7、278,p2 = 1448、1 Pa
5960?H??lnp???lnp????2????T?pT,由克-克方程:??T?pRT2 因为 ?-ΔHm,vap(气化) = 5960R = 5960 × 8、314 = 49551 J·mol1 4.解:
5.解:ΔHm(气化) = a + bT + cT2
dlnpl/dT = ΔHm(气)/RT2 = a/RT2 + b/RT + c/R (1)
2、303lgpl = 7、648×2、303 －3328×2、303/T －0、848×2、303lgT lnpl = 7、648×2、303 －7664/T－8、848lnT dlnpl/dT = 7664/T2-0、848/T 与(1)式比较,
a = 7664R = 63718 b = - 0、848R = -7、05 c = 0 ΔHm(气化) = 63718-7、05 T
ΔHm(升华) = ΔHm(熔融) + ΔHm(气化) = 2320 + 63718-7、05 T = 66038-7、05 T dlnps/dT = ΔHm(升华)/RT2 = 66038/RT2-7、05/RT = 7943/T2-0、848/T 积分 : lnps = - 7943/T-0、848lnT + C
lgps = - 3449/T-0、848lgT + C' 三相点 T = 243、3K lgps = lgpL
-2339/243、3-0、848lg243、3 + C' = 7、648-3328/243、3-0、848lg243、3
∴C' = 8、145 lgps = - 3449/T-0、848lgT + 8、145 当 T = 273、2-78 = 196、2 K lgps = - 3449/195、2 = - 0、848lg195、2 + 8、145 = - 11、460
---ps = 3、92 × 1012 p= 3、29 × 1012 × 101325 = 3、98 × 107 Pa 6.解:
物理化学第五章相平衡练习题及答案
7.解: 化合物中含Mo为 62 % 。 8、 解:
9.解:在图上联结 Cf,交AD线于g点,量出Cf = 3、7 cm,Cg = 2、6 cm, 用杠杆规则计算g点物系质量,w(g) = 100 × 3、7/2、6 = 142、3 g ,加水 42、3 g 量出AD = 2、6 cm ,Dg = 0、9 cm, w (NaCl) = 142、3 × 0、9/2、6 = 49、26 g 10.解:(1) 根据题意,体系中只存在CaCO3与CO2
S = 2 ,R = R’ = 0 K = S-R-R’ = 2因为压力p固定,
且Φ = 2[CaCO3(s),CO2 (g)] 所以: f = K-Φ + 1 = 2-2 + 1 = 1
这说明体系尚有一个自由度,此即为温度,在温度可自由变化的情况下, 体系中CaCO3不分解。
(2) 体系中有CaCO3(s),CaO(s)与CO2 (g) 同时存在化学平衡 CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g) 故 S = 3 ,R’ = 0 ,R = 1 K = S-R’-R = 2 因为压力p固定,且Φ = 3[CaCO3(s),CaO(s),CO2 (g)] 所以 f = K-Φ + 1 = 2-3 + 1 = 0 11.解:
Ⅰ区:CaO(s) + CO2(g) Ⅱ区:CaO(s) + CaCO3(s) Ⅲ区:CO2(g) + CaCO3(s)
11.解:(1) 图中的 ac 为水的冰点下降曲线;ec 为水
化物NaCl·2H2O的溶解曲线;eh 为NaCl的溶解度曲线;bd 为三相线,线上任意一 点代表冰、水化物与具有 c 点组成的NaCl溶液三相平衡共存;eg 为三相线,线上 任意一点代表NaCl、水化物与具有e点组成的NaCl溶液三相平衡共存。
Ⅰ就是液相区;Ⅱ就是固 (NaCl) 液平衡区;Ⅲ就是冰液平衡区;Ⅳ就是固 (NaCl·2H2O) 液平
衡区。
(2) 由相图可知,在冰水平衡体系中加入 NaCl,随着加入NaCl的增多,体系温度 沿c线下降,至c点温度降为最低,这时 体系的温度为 -21、1℃。
(3) 在冷却到-9℃时,已达到低共熔点, 此时已开始有NaCl·2H2O析出,到-10℃, 纯NaCl已消失,因此在冷却到-10℃过程
物理化学第五章相平衡练习题及答案
