两组分系统的液固平衡
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物理化学( 本)科阶段练习一.概念题1.理想气体的总压等于其各组分的分压之和。
对2.理想气体简化的微观模型是:(1) 分子没有体积 ;(2)分子间没有相互作用 。
3.实际气体的压缩因子Z 可以等于1。
对4.由水的相图可以看出,在101325 Pa 的压力下,–5℃的冰可以与–5℃的水平衡共存。
对 5.在热力学中,功分为体积功和非体积功。
试写出体积功的定义式 V p V V ⎰-21d 外。
6.热力学第一定律W Q U +=∆的适用条件是 封闭系统 。
式V Q U =∆的适用条件是 封闭系统、恒容和只做体积功 。
式p Q H =∆的适用条件是 封闭系统、恒压和只做体积功 。
7.一化学反应在恒容绝热的条件下进行,反应后系统的温度和压力均高于反应前的,则系统的U ∆ = 0。
8.气体的热力学标准状态为:压力为0.1MPa 下处于理想气体状态的气态纯物质。
对 9.在25℃时,下列关系式正确的是 (3) 。
()1 g)O,H (g ,(H 2o m f 2o m cH H ∆=∆) ()2 g),CO (C (2o m f o m c H H ∆=∆,金刚石)()3 g)(CO,g)(CO,g),(CO o m c o m f 2o m fH H H ∆+∆=∆10.在Pa 101325和100℃下,液态水变为水蒸气的过程 是 可逆过程。
11.p Q 与V Q 之间的换算关系为RT n Q Q p V )(∆-=。
12.卡诺热机的工作效率与它使用的工作介质种类 无关 。
13.试写出克劳修斯不等式⎰≥-∆-BAT QS0d 环。
14.绝热可逆膨胀过程的m S ∆必定为零。
对15.理想气体的热力学能U 和焓H 仅是温度的函数。
对16.一物质的热力学能为U 、焓为H ,则H > U 。
17.焦耳-汤姆逊效应的热力学特征是: 0=∆H 。
18.0d ≥S 作为过程的可逆性判据,其适用条件是:绝热过程或孤立系统中的过程 。
实验四二组分固-液平衡相图的测绘一、实验目的1. 掌握热分析法测绘Sn-Bi二组分固-液平衡相图的原理和方法。
2. 学会JX-3DA型金属相图测试仪的使用方法。
二、实验原理测绘二组分固-液平衡相图常用的实验方法是热分析法,其原理是将一种金属或合金熔融后,使之均匀冷却,每隔一定时间记录一次温度,表示温度与时间关系的曲线叫步冷曲线。
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时,其温度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线; 当体系内发生相变时,则因体系产生的凝固热与自然冷却时体系放出的热量相抵偿,冷却曲线就会出现转折或水平线段,转折点或水平线段所对应的温度,即为该组成合金的相变温度。
利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据,以横轴表示混合物的组成,纵轴上标出开始出现相变的温度,把这些点连接起来,就可绘出相图。
二元简单低共熔体系的冷却曲线具有下图所示的形状。
用热分析法测绘相图时,被测体系必须时时处于或接近相平衡状态,因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果(常用调压变压器或设置一定的保温功率控制电炉的冷却速度为6-8℃/min,因为小心控制冷却速度是实验成败的关键)。
此外,在冷却过程中,一个新的固相出现以前,常常发生过冷现象,轻微过冷则有利于测量相变温度;但严重过冷现象,却会使折点发生起伏,使相变温度的确定产生困难。
遇此情况,可延长dc线与ab线相交,交点e即为转折点温度。
三、仪器药品JX-3DA型金属相图测试仪1套;天平。
Sn(化学纯);Bi(化学纯);石墨粉;硅油四、实验步骤1. 样品配制用感量0.1g台称分别配制含铋0%,10%、30%、58%、70%、80%、90%和100%的铋锡混合物各100g分别置于对应的坩埚中,并在样品上方各覆盖一层石墨粉。
插入对应编号的热电偶(为改善导热性能应在热电偶套管内加些硅油)。
2. 测绘步冷曲线图3 JX-3DA型金属相图测试仪(1)按图3连接好各部件。
打开电源开关,预热10min。
第四章 相平衡单元测试卷一、选择题(每小题1分,共30分)1. 只要知道纯物质的饱和蒸汽压与温度的定量关系,即可得到二元混合物气液平衡相图的是 。
A :实际溶液;B :理想溶液;C :理想稀溶液2. 对于二元理想混合物的气液平衡相图(恒温),以下说法不正确的是 。
A :液相线示意了溶液的蒸气压随液相组成的变化关系;B :液相线为直线是理想混合物的一个特征;C :液相线为泡点线3. 对于二元理想混合物的气液平衡相图(恒温),以下说法不正确的是 。
A :气相线示意了溶液的蒸气压随气相组成的变化关系;B :气相线为曲线;C :气相线为露点线4. 对于二元理想混合物的气液平衡相图(恒压),以下说法不正确的是 。
A :液相线为泡点线,气相线为露点线;B :液相线示意了沸点随液相组成的变化;C :液相线为直线5. 如二元混合物气液平衡相图中出现正偏差时,下列正确的说法是 。
A : i i i x p p *<;B :正偏差强烈时,可形成最高恒沸混合物;C :正偏差强烈时,可形成最低恒沸混合物6. 如二元混合物气液平衡相图中出现负偏差时,下列正确的说法是 。
A : *i i i p p x >;B :负偏差强烈时,可形成最低恒沸混合物;C :负偏差强烈时,可形成最高恒沸混合物7. 二元混合物气液平衡相图中出现正偏差的原因,不正确的说法是 。
A :溶液中不同组分分子间相互作用较强;B :第二种物质的加入使分子的缔合程度降低;C :溶液中不同组分分子间的相互吸引比纯物质弱8. 二元混合物气液平衡相图中出现负偏差的原因,不正确的说法是 。
A :溶液中不同组分分子间相互作用较强;B :不同组分间生成氢键而相互缔合;C :溶液中不同组分分子间的相互吸引比纯物质弱9. 关于恒沸混合物,不正确的说法是 。
A :恒沸混合物是一种具有确定组成的化合物;B :恒沸混合物并不是一种具有确定组成的化合物;C :在恒沸点,泡点线与露点线重合10. 二元系的气液平衡相图(恒压)中,恒沸点的自由度为 。
第四章 相平衡单元测试卷一、选择题(每小题1分,共30分)1. 只要知道纯物质的饱和蒸汽压与温度的定量关系,即可得到二元混合物气液平衡相图的是 。
A :实际溶液;B :理想溶液;C :理想稀溶液2. 对于二元理想混合物的气液平衡相图(恒温),以下说法不正确的是 。
A :液相线示意了溶液的蒸气压随液相组成的变化关系;B :液相线为直线是理想混合物的一个特征;C :液相线为泡点线3. 对于二元理想混合物的气液平衡相图(恒温),以下说法不正确的是 。
A :气相线示意了溶液的蒸气压随气相组成的变化关系;B :气相线为曲线;C :气相线为露点线4. 对于二元理想混合物的气液平衡相图(恒压),以下说法不正确的是 。
A :液相线为泡点线,气相线为露点线;B :液相线示意了沸点随液相组成的变化;C :液相线为直线5. 如二元混合物气液平衡相图中出现正偏差时,下列正确的说法是 。
A : i i i x p p *<;B :正偏差强烈时,可形成最高恒沸混合物;C :正偏差强烈时,可形成最低恒沸混合物6. 如二元混合物气液平衡相图中出现负偏差时,下列正确的说法是 。
A : *i i i p p x >;B :负偏差强烈时,可形成最低恒沸混合物;C :负偏差强烈时,可形成最高恒沸混合物7. 二元混合物气液平衡相图中出现正偏差的原因,不正确的说法是 。
A :溶液中不同组分分子间相互作用较强;B :第二种物质的加入使分子的缔合程度降低;C :溶液中不同组分分子间的相互吸引比纯物质弱8. 二元混合物气液平衡相图中出现负偏差的原因,不正确的说法是 。
A :溶液中不同组分分子间相互作用较强;B :不同组分间生成氢键而相互缔合;C :溶液中不同组分分子间的相互吸引比纯物质弱9. 关于恒沸混合物,不正确的说法是 。
A :恒沸混合物是一种具有确定组成的化合物;B :恒沸混合物并不是一种具有确定组成的化合物;C :在恒沸点,泡点线与露点线重合10. 二元系的气液平衡相图(恒压)中,恒沸点的自由度为 。
5.4二组分系统的固~液平衡5.4.1形成低共熔物的固相不互溶系统当所考虑平衡不涉及气相而仅涉及固相和液相时,则体系常称为"凝聚相体系"或"固液体系"。
固体和液体的可压缩性甚小,一般除在高压下以外,压力对平衡性质的影响可忽略不计,故可将压力视为恒量。
由相律:因体系最少相数为Φ=1,故在恒压下二组分体系的最多自由度数f *=2,仅需用两个独立变量就足以完整地描述体系的状态。
由于常用变量为温度和组成,故在二组分固液体系中最常遇到的是T~x(温度~摩尔分数)或T~ω(温度~质量分数)图。
二组分固~液体系涉及范围相当广泛,最常遇到的是合金体系、水盐体系、双盐体系和双有机物体系等。
在本节中仅考虑液相中可以完全互溶的特殊情况。
这类体系在液相中可以互溶,而在固相中溶解度可以有差别。
故以其差异分为三类:(1)固相完全不互溶体系;(2)固相部分互溶体系和(3)固相完全互溶体系。
进一步分类可归纳如下:研究固液体系最常用实验方法为“热分析”法及“溶解度”法。
本节先在“形成低共熔物的固相不互溶体系”中介绍这两种实验方法,然后再对各种类型相图作一简介。
(一)水盐体系相图与溶解度法1.相图剖析图5-27为根据硫酸铵在不同温度下于水中的溶解度实验数据绘制的水盐体系相图,这类构成相图的方法称为"溶解度法"。
纵坐标为温度t(℃),横坐标为硫酸铵质量分数(以ω表示)。
图中FE线是冰与盐溶液平衡共存的曲线,它表示水的凝固点随盐的加入而下降的规律,故又称为水的凝固点降低曲线。
ME线是硫酸铵与其饱和溶液平衡共存的曲线,它表示出硫酸铵的溶解度随温度变化的规律(在此例中盐溶解度随温度升高而增大),故称为硫酸铵的溶解度曲线。
一般盐的熔点甚高,大大超过其饱和溶液的沸点,所以ME不可向上任意延伸。
FE线和ME线上都满足Φ =2,f *=1,这意味温度和溶液浓度两者之中只有一个可以自由变动。