物理化学习题答案(二)-相平衡

物理化学习题答案（二）

一. 选择题

1. 当克劳修斯_克拉贝龙方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则： ( C )

(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

2. 水的三相点，其蒸发热和熔化热分别为44.82和5.994kJ·mol。则在三相点冰的升华热约为： ( B )

(A) 38.83 kJ?mol-1 (B) 50.81 kJ?mol-1 (C) -38.83 kJ?mol-1 (D) -50.81 kJ?mol-1

3. 已知苯一乙醇双液体系中，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？ (C )

(A) y2> x2 (B) y2= x2 (C) y2< x2 (D) 不能确定

4. 如上题， 若将上述溶液精馏，则能得到： (D )

(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 5. 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? （B ）

(A) 不变 (B) 降低 (C) 升高 (D) 不能确定

6. 体系中含有H2O、H2SO4?4H2O、H2SO4?2H2O、H2SO4?H2O、H2SO4 ，其组分数C为： ( B )

(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4

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

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

8. 在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为： (D )

(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4

9. CaCO3(s)、CaO(s)、 BaCO3(s)、BaO(s)及CO2(g)构成的平衡物系，其组分数为： (B )

(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5

10. 由CaCO3(s)、CaO(s)、 BaCO3(s)、 BaO(s)及CO2(s)构成的平衡体系其自由度为： ( C)

(A) f =2 (B) f = 1 (C) f = 0 (D) f = 3

11. N2的临界温度是124K，室温下想要液化 N2, 就必须： ( D)

(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

12. 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： (C)

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

13. 在相图上，当体系处于下列哪一点时存在二个相： (A )

(A) 恒沸点 (B) 三相点 (C) 临界点 (D) 最低共熔点

14. 在相图上，当体系处于下列哪一点时存在一个相： (C )

(A) 恒沸点 (B)熔点 (C) 临界点 (D) 最低共熔点

15. 将非挥发性溶质溶于溶剂中形成稀溶液时，将引起 (A )

(A) 沸点升高 (B) 熔点升高 (C) 蒸气压升高 (D) 都不对

16. 稀溶液的依数性包括蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压,下面的陈述其中正确的是 ( C)

1

-1

(A)只有溶质不挥发的稀溶液才有这些依数性 (B)所有依数性都与溶剂的性质无关 (C)所有依数性都与溶液中溶质的浓度成正比 (D)所有依数性都与溶质的性质有关

17. 两只各装有1kg水的烧杯，一只溶0.01mol蔗糖，另一只溶有0.01molNaCl，按同样速度降温，则： (A）

(A)溶有蔗糖的杯子先结冰 (B)两杯同时结冰 (C)溶有NaCl的杯子先结冰 (D)视外压而定 18. 下列气体溶于水溶剂中，哪个气体不能用亨利定律（C ）。

(A)N2 (B)O2 (C)NO2 (D)CO

19. 已知硫可以有单斜硫，斜方硫，液态硫和气态硫四种存在状态。硫的这四种状态( B)稳定共存。

(A)能够 (B)不能够 (C)不一定

20. 在NaCl饱和水溶液中，固体NaCl的化学势与溶液中NaCl的化学势相比，大小关系如何？ ( C )

(A) 固体NaCl的大

(B) 固体NaCl的小 (C) 相等

(D) 不能比较

21. 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： (B )

(A) 2.128 kJ?mol-1 (B) 49.02 kJ?mol-1 (C) 9.242 kJ?mol-1 (D) 10.33 kJ?mol-1

22. 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 )

(A) 358.2K (B) 85.2K (C) 358.2℃ (D) 373K

23. 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：（D ）

(A) n (B) n－1 (C) n＋1 (D) n＋2 24. 某一固体在25℃和p压力下升华，这意味着： ( B)

(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 25. 碘的三相点处在115℃和12kPa上，这意味着液态碘： ( D )

(A)比固态碘密度大 (B)在115℃以上不能存在 (C)在pθ压力下不能存在 (D)不能有低于12kPa的蒸气压 26. 二元恒沸混合物的组成 （C）

(A）固定 (B) 随温度而变 (C) 随压力而变 (D) 无法判断 27. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中 （B） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0 (C) ΔH=0 (D) ΔU=0

28. 用相律和Clapeyron方程分析常压下水的相图所得出的下述结论中不正确的是 （D） (A) 在每条曲线上，自由度f=1 (C) 在水的凝固点曲线上，ΔHm(相变)和ΔVm的正负号相反 (B) 在每个单相区，自由度f=2 (D) 在水的沸点曲线上任一点， 压力随温度的变化率都小于零 29. 关于杠杆规则的适用对象, 下面的说法中不正确的是 （B） (A) 不适用于单组分系统 (B) 适用于二组分系统的任何相区 (C) 适用于二组分系统的两个平衡相 (D) 适用于三组分系统的两个平衡相 30. 右图中，从P点开始的步冷曲线为：（D）

θ

θ

θ

2

上图中，区域H的相态是：（C ）

*

*

*

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

31. 两液体的饱和蒸汽压分别为pA，pB ，它们混合形成理想溶液，液相组成为x，气相组成为y，若 pA >

p*B ， 则：（A ）

(A) yA > xA (B) yA > yB (C) xA > yA (D) yB > yA 32.关于亨利系数，下列说法中正确的是：(D )

(A) 其值与温度、浓度和压力有关 (B) 其值与温度、溶质性质和浓度有关

(C) 其值与温度、溶剂性质和浓度有关 (D) 其值与温度、溶质和溶剂性质及浓度的标度有关 33.已知373K时液体A的饱和蒸气压为133.24kPa，液体B的饱和蒸气压为66.62kPa。设A和B形成理想溶液，当溶液中A的物质的量分数为0.5时，在气相中A的物质的分数为：(B ) (A) 1 (B) 2/3 (C) 1/2 (D) 1/3 34. 下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质(D )

(A) 与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性 35. 2mol A物质和3mol B物质在等温等压下混和形成液体混合物，该系统中A和B的偏摩尔体积分别为1.79? 10mmol, 2.15? 10mmol, 则混合物的总体积为： (C ) (A) 9.67?10m (B) 9.85?10m

-53

-53

-53·

-1

-53·

-1

(C) 1.003?10m

-43

(D) 8.95?10m

-53

36. 现有4种处于相同温度和压力下的理想溶液： (1) 0.1mol蔗糖溶于80mL水中，水蒸气压力为p1 (2) 0.1mol萘溶于80mL苯中，苯蒸气压为p2 (3) 0.1mol葡萄糖溶于40mL水中，水蒸气压为p3 (4) 0.1mol尿素溶于80mL水中，水蒸气压为p4 这四个蒸气压之间的关系为：( B)

(A) p1?p2?p3?p4 (B) p2?p1?p4?p3 (C) p1?p2?p4?(1/2)p3 (D) p1?p4?2p3?p2 37. 沸点升高，说明在溶剂中加入非挥发性溶质后，该溶剂的化学势比纯剂的化学势：(B ) (A) 升高 (B) 降低 (C) 相等 (D) 不确定

38. 液体B比液体A易于挥发，在一定温度下向纯A液体中加入少量纯B液体形成稀溶液，下列几种说法中正确的是： (C )

(A) 该溶液的饱和蒸气压必高于同温度下纯液体A的饱和蒸气压。 (B) 该液体的沸点必低于相同压力下纯液体A的沸点。

(C) 该液体的凝固点必低于相同压力下纯液体A的凝固点(溶液凝固时析出纯固态A)。 (D) 该溶液的渗透压为负值

39．在373.15K和101325Pa?下水的化学势与水蒸气化学位的关系为(A )

(A) μ(水)＝μ(汽) (B) μ(水)＜μ(汽) (C) μ(水)＞μ(汽) (D) 无法确定 40．下列哪种现象不属于稀溶液的依数性（D ）

(A) 凝固点降低 （B）沸点升高 (C) 渗透压 （D）蒸气压升高 41．真实气体的标准态是： （D ）

(A) f = p的真实气体 (B) p = p的真实气体 (C) f = p的理想气体 (D) p = p的理想气体 42．以下各系统中属单相的是（C ）

(A) 极细的斜方硫和单斜硫混合物 (B) 漂白粉 (C) 大小不一的一堆单斜硫碎粒 (D) 墨汁 43．NaCl(s)，NaCl水溶液及水蒸汽平衡共存时, 系统的自由度（B ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 44．对于相律, 下面的陈述中正确的是（B ）

(A) 相律不适用于有化学反应的多相系统 (B) 影响相平衡的只有强度因素

3

θ

θ

θ

θ

(C) 自由度为零意味着系统的状态不变 (D) 平衡的各相中, 系统包含的每种物质都不缺少时相律才正确 45．关于三相点, 下面的说法中正确的是（D ）

(A) 纯物质和多组分系统均有三相点 (B) 三相点就是三条两相平衡线的交点

(C) 三相点的温度可随压力改变 (D) 三相点是纯物质的三个相平衡共存时的温度和压力所决定的相点 46．二组分系统的最大自由度是（C ）

(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 47．区别单相系统和多相系统的主要根据是（D ）

(A)化学性质是否相同 (B)物理性质是否相同 (C)物质组成是否相同 (D)物理性质和化学性质是否都相同 48． Clapeyron方程不适用于（D ）

(A) 纯物质固(α)＝纯物质固(β)可逆相变 (B) 理想溶液中任一组分的液-气可逆相变 (C) 纯物质固-气可逆相变 (D) 纯物质在等温等压下的不可逆相变 49．对于下述结论, 正确的是（D ）

(A) 在等压下有确定沸点的液态系统一定是纯物质 (B) 任何纯固体物质都有熔点 (C) 在一定温度下, 纯液体的平衡蒸气压与液体所受外压力无关

(D) 纯固体物质的熔点可以有很多个 因熔点是与压力有关。 50．下面的表述中不正确的是（C ）

(A) 在定压下, 纯固体物质不一定都有确定的熔点 (B) 在定压下, 纯液态物质有确定的唯一沸点 (C) 在定压下, 固体混合物都不会有确定的熔点 (D) 在定温下, 液体的平衡蒸气压与外压有关 答案：C。共熔混合物在定压下有确定的熔点。

51．组分A(高沸点)与组分B(低沸点)形成完全互溶的二组分系统，在一定温度下，向纯B中加入少量的A，系统蒸气压力增大，则此系统为：( C )。

(A)有最高恒沸点的系统； (B)不具有恒沸点的系统； (C)具有最低恒沸点的系统。

52．将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，等温在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?为：(C )。

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

二. 填空题

1. 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>、<、=) 2. 在101325Pa下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点 < 100oC。 (填>、<、=) 3. 理想液态混合物定温p-xB(yB)相图最显著的特征是液相线为 直线 。

4. CO2的三相点为216.15K，5.1×p，可见固体CO2（干冰）升华的压力是p < 5.1×p。(填>、<、=) 5. 在H2和石墨的体系中，加一催化剂，H2和石墨反应生成n 种碳氢化合物，此体系的独立组分数为 2 。 6. 在p压力下，NaOH与H3PO4的水溶液达平衡，则此体系的自由度数为 3 。 7. 在化工生产中，可用精馏的方法进行物质的分离，这是因为气液两相的 组成 是不相同的。 8. 实验室中用水蒸气蒸馏的方法提纯与水不互溶的有机物，这是由于系统的沸点比有机物的沸点低、比水的沸点 低 。

9. 向纯溶剂中加入非挥发性溶质后，稀溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，因为 加入非挥发性溶质后溶剂的蒸汽压降低 。

10. 完全互溶的A，B二组分溶液，在xB=0.6处，平衡蒸气压有最高值，那么组成xB=0.4的溶液在气-平衡时，yB(g)，xB(1)，xB(总)的大小顺序为 yB(g)> xB(总) > xB(1) 。将xB=0.4的溶液进行精馏, 塔顶将得到 xB=0.6的恒沸混合物 。

4

θ

θ

θ

11. 已知A、B两组分可构成理想液体混合物，且该混合物的正常沸点为373.15K。若A、B两组分在373.15K时的饱和蒸气压为106658Pa和79993Pa，则该理想液体混合物的液相组成为：xA = ___0.8___， 平衡气相的组成为：yA = __0.842__。

12. 在313K时，液体A的饱和蒸气压是液体B的饱和蒸气压的21倍，A和B形成理想液体混合物，当气相中A和B的物质的量相等时，液相A和B的组成分别为xA = _0.0455___，xB = __0.9545__。 13．含有KNO3和NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡时，其组分数为_3__，相数为__2___，自由度数为__4___。 14．101℃时，水在多大外压沸腾？ > 101.3kPa。 (填>、<、=)

15．已知稀溶液中溶质的摩尔分数为0.03，纯溶剂的饱和蒸汽压为91.3kPa，则该溶液中溶剂的蒸汽压为 88.56 kPa。

16．NH4HS(s)放入真空容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)达到平衡，则该系统中组分数C= 1 ；相数= 2 ；自由度f= 1 。 17．将克拉贝龙方程用于H2O的液

固两相平衡，因为 Vm( H2O,s ) > Vm( H2O,l )，所以随着压力的增

大，则H2O( l )的凝固点将 下降 。(填上升、下降或不变)

三. 计算题

1、已知固体苯的蒸汽压在273.15K时为3.27kPa，293.15K时为12.303kPa，液体的蒸汽压在293.15K时为10.021kPa，液体苯的摩尔蒸汽热为34.17kJ·mol-1。求（1）303.15K时，液体苯的蒸汽压；（2）苯的摩尔升华热。 p(303.15?C)?vapHmT2?T134.17?103(303.2?293.2)解 （1）ln???0.4623 p(293.15?C)RTT8.314?293.2?303.212?8.314?273.2?293.212.30?103?p(303.15?C)?subHm??lnJ·mol?1ln?0.4623，?3 （2） 293.2?273.23.27?10?10.02kPa?p(303.15?C)?15.90kPa?44.12kJ·mol?12、固态氨的饱和蒸气压为 ln(p/kPa)?21.01? ln(p/kPa)?17.47?3754， 液态氨的饱和蒸气压为 T/K3065 试求（1）三相点的温度、压力；（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。 T/K37543063解：（1）三相点的T，p：21.01?， T = 195?2 K ?17.47?T/KT/K3754ln(p/kPa)?21.01??1.778， p = 5?92 kPa

195.2??H（2） 把lnp??C,与蒸气压式比较得

RT?subHm?3754K ?subHm = 3754 ? 8?314 J·mol?1 = 31.21 kJ·mol?1 R?vapHm= 3063 ? 8?314 J·mol?1 = 25.47 kJ·mol?1 ?fusHm=?subHm－ ?vapHm = 5.74 kJ·mol?1

3、已知甲苯和苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12kPa，两者可形成理想液态混合物。取200.0g甲苯和200.0g苯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？ 解：以A代表甲苯，B代表苯，系统总组成为：

5