第六章 相平衡
6.1 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. 6.2 常见的Na2CO3(s)水合物有Na2CO3?H2O(s)，Na2CO3?7H2O(s)和Na2CO3?10H2O(s). （1）101.325kPa下，与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多能有几种？
（2）20℃时，与水蒸气平衡的水合物最多可能有几种？ 解:（1）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2
F = C – P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0， 即P-2≤1，那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多只有一种。 （2）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2
F = C – P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-1≤2，那么与水蒸气平衡的水合物最多可能有两种。
6.4 单组分系统碳的想吐（示意图）如附图所示。 （1）分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度数； （2）25℃，101.325kPa下，碳以什么状态稳定存在？
（3）增加压力可以使石墨转换为金刚石。已知石墨的摩尔体积大于金刚石的摩尔体积，那么加压使石墨转换为金刚石的过程吸热还是放热？ 解：（1）OA线——石墨和金刚石的平衡 F=1
OB线——石墨和液相碳的平衡 F=1 OC线——金刚石和液相碳的平衡 F=1 O点 ——石墨，金刚石和液相碳的三相平衡点 F=0 A点 ——石墨和金刚石的不可区分点 B点 ——石墨和液相碳的不可区分点 C点 ——金刚石和液相碳的不可区分点
（2）从相图上可直接读得，碳在25℃，101.325kPa时稳定存在的形式是石墨；
Hdp??（3）由克拉佩龙方程：???m
dTT??Vm??Hdp若增加压力：?0，即 ??m?0，又有 T???Vm?0，那么可以得到
dTT??Vm???Hm?0，那么加压使石墨转换为金刚石的过程是放热过程。
6.5 已知甲苯、苯在90 ?C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 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 ?C的液态混合物。在恒温90 ?C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92.00 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？ 解：原始溶液的组成为
（1）刚开始出现气相时，可认为液相的组成不变，因此
（2）只剩最后一滴液体时，可认为气相的组成等于原始溶液的组成
（3）根据（2）的结果
由杠杆原理知，
6.6 101.325 kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。
100 0 0 102.1 0.300 0.185 104.4 0.500 0.374 107.5 0.700 0.575 113.8 0.900 0.833 118.1 1.000 1.000 （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 ?C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 ?C达到平衡时，气-液两相的质量各位多少？
解：（1）气-液平衡的温度-组成图为
物理化学课后习题第六章
