相平衡和化学平衡(含答案)
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第六章 相平衡 考研辅导题答案说明:如果答案有问题,请及时联系1、指出下列平衡体系中的物种数、组分数、相数和自由度数 (1)Ca(OH)2(s) 与CaO(s)和H2O(g)呈平衡S=3 R=1 R ’=0 所以 C=3-1-0=2 P=3 F=2-3+2=1 (2)I2在液态水和CCl4中分配达平衡(无固体存在) S=3=C P=2 F=3-2+2=3(3)将固体NH4HCO3(S)放入真空容器中恒温至400K , NH4HCO3(S)分解达平衡NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)S=4 R=1 R ’=2 C=1 P=2 F=1-2+1=0 (4)含有KNO3和NaCl 的水溶液与纯水达渗透平衡 C=3 P=2 F=3-2+3=4(5)N2(g),O2(g) 体系中加入一种固体催化剂,可生成几种气态氮的氧化物 S=3 P=2 C=3-0-0=3 F=3-2+2=32、CuSO4与水可生成CuSO4·H2O ,CuSO4·3H2O 和CuSO4·5H2O 三种水合物,则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为 ( 2 ) 种;在一定压力下,有( 2 )种水合物能与水蒸气平衡共存3、有某平衡系统,其中aa’为刚性壁,只能透过O2(g) ,bb’为半透膜,O2(g)N2(g)H2O(g)均不能通过。
试分析(1)该平衡系统的组分数。
S=6 R=1 R ’=0 C=5 (2)该平衡系统的相数和相态。
P=6(3)该平衡系统的有哪些平衡条件。
相平衡H2O(g)=H2O(l) 化学平衡 CaO(s)=Ca(s)+1/2O2(g)N 2(g), H 2O(g) H 2O(l)O 2(g), Ca(s)CaO(s)O 2(g) HCl(g)aa ′bb ′浓度p(O2,中)=p(O2,右) 温度T相等(4)该平衡系统的相律表示形式和自由度。
F=C-P+4=5-6+4=34、选择:对恒沸混合物,下列说法错误的是( D )A、不具有确定的组成B、平衡时气、液相组成相同C、其沸点随外压改变而改变D、与化合物一样具有确定的组成E、恒沸点的F=0,是一个无变量点5、选择:若A和B构成低共沸混合物E,则将任意比例的A和B组成的系统在一个精馏塔中蒸馏,塔顶溜出物应为( C )A、纯AB、纯BC、低共沸腾混合物ED、无法确定6、填空:水的三相点是指:纯净水在它自己的蒸气压力下的凝固点水的冰点是指:是在101.325 kPa的压力下,被空气饱和的水的凝固点7、问答题:具有最低恒沸点的恒沸混合物其溶液组成在p-x图中的最高点和在T-x图中的最低点是否相同?为什么?否,原因p-x图中的最高点的压力不一定刚好是作T-x图时的固定压力8、下列叙述中错误的是( B )A. 水的三相点f=0,而冰点f=1B. 水的三相点温度是0℃,压力是610.62PaC. 三相点的温度和压力仅由系统决定,不能任意改变D.水的冰点是0℃,压力是101325Pa9、在水的相图中,下列说法不正确的是( B )A、气液两相平衡线的斜率为正B、气固两相平衡线的斜率为正C、液固两相平衡线的斜率为正D、水的三相点为273.16K,611Pa10、对于一个完全互溶的双液系,下面说法中不正确的是BA. 定压下恒沸物虽有恒定沸点,但仍为一混合物B. 与理想溶液存在着很大正偏差的溶液,其T—x图上有最高点C. T—x图中最高点处的溶液分馏时不能得到两种纯物质D. 易挥发的组分在气相中含量大于它在液相中含量11、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 )。
第四章相平衡思考题1. 纯氮气和空气算一个相吗?【解】纯氮气和空气各算一个相。
2. 当两个相的温度相同但压力不同时,两个相能达到平衡吗?如果两相的压力相同而温度不同,两相能达到平衡吗?【解】一般而言,当系统达到热力学平衡时,系统将同时满足热平衡、力平衡、相平衡和化学平衡。
具体到相平衡,其条件是各物质在两相中的化学势相同。
影响化学势的因素有温度和压力,达到相平衡时一般温度和压力亦相等。
如果温度相同,而压力不等同样有达到相平衡的可能,如渗透系统;同样地,在压力相同而温度不同的情况下,也应该有达到相平衡的可能性。
3. 在抽空的真空容器中,有一定量的NH4HS(s),加热后NH4HS(s)分解,试说明组分数和自由度。
【解】分解反应为NH4HS(s)→ NH3(g)+ H2S(g),组分数K = 3 - 1 – 1 = 1,自由度f = 1 - 2 + 2 = 1。
4. 恒温恒压下,某葡萄糖和氯化钠同时溶于水中,用一张只允许水通过的半透膜将此溶液与纯水分开。
当系统达到平衡后,系统的自由度为多少?【解】f** = 3 - 2 + 1 = 2。
5. 说明物系点和相点的区别,什么时候物系点和相点是统一的?【解】物系点表示系统的组成,而相点表示系统相的组成。
当系统是单相的时候,两者是重合的。
6. 图4-2中,当系统处于临界点C 时,自由度是多少?【解】自由度等于零。
7. 如用二氧化碳超临界流体作萃取剂,最低的工作压力是多少?能在室温下进行此操作吗?【解】二氧化碳的临界参数是t c = 31.26℃、p c = 7.2 MPa,因此最低压力是7.2 MPa。
因为t c = 31.26℃十分接近典型的室温值25℃,因此CO2超临界流体萃取可以在近室温下操作。
8. 在一高压容器中有足够量的水,向容器中充入氮气压力到10 MPa,这时还能用Clausius-Clapeyron 方程计算水的沸点吗?【解】当压力达到10 MPa 时,而水的临界压力为 22.129 MPa,几乎接近一半,此时水的体积不能忽略,水蒸气也不能视为理想气体,所以不能用Clausius-Clapeyron 方程计算水的沸点。
第六章相平衡一、判断说明题:1. 对于一个含有N种化学物质所组成的体系,若体系中不存在化学反应,则N与C存在什么关系又若其中某一种化学物质在某一项中实际不存在,试推导出该体系的相律形式仍然是f=C-P+2。
[提示:请考虑描述体系组成的变量数与各种物质在各相间化学势相等的等式数应该作怎样的修正]答:化学物质数N是一指相平衡体系内能够出现的不同化学性质的物质数;组分数C是指该平衡体系内所需的最少物质数,即该相平衡体系中物种数减去化学平衡数,再减去浓度限制条件数,C=N-R-R'。
如果体系中不存在化学反应,则C=N-R',如果体系中不存在化学反应,也不存在浓度限制条件,则C=N。
C种物质在P个相中都存在,则描述体系组成的变量数为P(C-1),化学势相等的关系式数为 C(P -1),描述体系最少变量数,即自由度f=P(C-1)-C(P-1)+2 =C-P+2;若某种物质在其中某一相中不存在,则描述体系组成的变量数为 (P -1)+(C-2)=P (C-1)-1,化学势相等的关系式数为:C(P -2)+(C-1)=C(P -1)-1,自由度f=[P (C-1)-1]-[C(P -1)-1]+2=P-C+2。
因此体系的相律形式是同一形式。
2. 对于纯水,当水气、水与冰三相共存时,其自由度为多少你是怎样理解的答:根据相律,水纯物质, C=1,T= K,p=611 Pa,温度压力确定,其自由度f=1-3+2=0,说明该体系的组成、温度与压力均不能任意改变。
3. 由水气变成液态水是否一定要经过两相平衡态,是否还有其它途径。
答:不一定要经过两相平衡。
从水的相图上可知,将水汽先升温,使温度超过 K,后再加压,使压力超过×107Pa,然后再先降温后降压,便可不经过气液两相平衡态,使水汽转变成液态水。
4. 右图是 CO2的相图,试与水的相图比较,两者有何异同,图中有哪处f=0 根据相图你如何理解在高压钢瓶内可以储存液态 CO2,而将液态 CO2从钢瓶口快速喷至空气中,在喷口上装一尼龙袋,在袋内得到的是固态 CO 2(干冰),而不能得到液态CO2答:与水的相图比较,显著的差别是固液二相平衡线的倾斜方向不同,水的液固二相平衡线斜率 d p/d T<0,而 CO2的d p/d T>0。
第4章相平衡一、填空题1.碳酸钠和水可形成三种化合物:Na2CO3.H2O(s), Na2CO3.7H2O(s), Na2CO3.10H2O(s)。
在100kPa下,能与碳酸钠水溶液、冰平衡共存的含水盐有种,这种(或这些)含水盐是。
(1, Na2CO3.10H2O(s))2.碳在高温下还原氧化锌达到平衡后,体系中有ZnO(s),C(s),Zn(g),CO(g)和CO2(g)五种物质存在,已知存在如下两个独立的化学反应:ZnO(s)+C(s)=Zn(g)+CO(g)2CO(g)=CO2(g)+C(s)则Zn(g),CO(g)和CO2(g)的平衡压力P Zn(g),P CO(g)和P CO2(g)之间的关系为,组分数,相数,自由度数,举出独立变量如下。
(P Zn(g)=P CO(g)+2P CO2(g),C=2, P=3, f=1)3.将固体NH4Cl(s)放入真空容器中,在某温度下达到分解平衡时NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)体系的组分数为,相数为,自由度数为。
(1,2,0)4.盐AB(s)与H2O可以形成以下几种稳定水合物: AB.H2O(s),2AB.5H2O(s),2AB.7H2O(s)和AB.6H2O(s),这个盐水体系的组分数为( ),有( )个低共熔点,最多可有( )相同时共存。
(2, 5,3)5.有完全互溶的双液系统A-B的沸点-组成图如下:(1) 当深度为X1的溶液在封闭系统中恒压加热是,溶液的泡点(开始沸腾)的温度为,露点(液相完全消失)的温度为。
(2)指出:当系统分别处于Q点和Q’点所示的状态时,系统的状态的相同之处是,不同之处是。
(3) M点的自由度数f= 。
((1) T M, T N; (2) 所处的T,P相同;气液两相的组成y B,x B不相同;达两相平衡时,汽液相的相对量不同;(3) f=1)6.有理想气体反应:A(g) +2B(g) → C(g)在等温和总压不变的条件下进行,若原料气体中A与B的物质的量之比为1:2,达平衡时系统的组分数C=,自由度数f=。
物理化学《相平衡》习题及答案2-3 选择题1、水煤气发生炉中共有)()()()(22g CO g CO g O H s C 、、、及)(2g H 5种物质,它们能发生下述反应:)(2)()(2g CO s C g CO ⇒+,)()()()(222g O H g CO g H g CO +⇒+,)()()()(22g CO g H s C g O H +⇒+,则此体系的组分数、自由度为( C )A.5、3B.4、3C.3、3D.2、22、物质A 与B 可形成低共沸混合物E ,已知纯A 的沸点小于纯B 的沸点,若将任意比例的A+B 混合在一个精馏塔中精馏,则塔顶的馏出物是( C )A.纯AB.纯BC.低共沸混合物D.都有可能3、克拉贝隆-克劳修斯方程适用于( C )A.)()(22g I s I ⇔B.)()(金刚石石墨C C ⇔C.),,(),,(222112p T g I p T g I ⇔D.)()(22l I s I ⇔4、将一透明容器抽成真空,放入固体碘,当温度为50℃时,可见到明显的碘升华现象,有紫色气体出现。
若温度维持不变,向容器中充入氧气使之压力达到100kPa 时,将看到容器中( C )A.紫色变深B.紫色变浅C.颜色不变D.有液态碘出现5、在一定温度下,水在其饱和蒸汽压下汽化,下列各函数增量中那一项为零( D )A.U ∆B.H ∆C.S ∆D.G ∆6、在一定外压下,多组分体系的沸点( D )A.有恒定值B.随组分而变化C.随浓度而变化D.随组分及浓度而变化7、压力升高时,单组份体系的沸点将( A )A.升高B.降低C.不变D.不一定8、进行水蒸气蒸馏的必要条件是( A )A.两种液体互不相容B.两种液体蒸汽压都较大C.外压小于101kPaD.两种液体的沸点相近9、液体A 与液体B 不相混溶。
在一定温度T ,当有B 存在时,液体A 的蒸汽压为( B )A.与体系中A 的摩尔分数成比例B.等于T 温度下纯A 的蒸汽压C.大于T 温度下纯A 的蒸汽压D.与T 温度下纯B 的蒸汽压之和等于体系的总压力10、氢气和石墨粉在没有催化剂时,在一定温度下不发生化学反应,体系的组分数是( A )A.2B.3C.4D.511、上述体系中,有催化剂存在时可生成n 种碳氢化合物,平衡是组分数为( A )A.2B.4C.n+2D.n12、相率适用于( D )A.封闭体系B.敞开体系C.非平衡敞开体系D.以达到平衡的多向敞开体系13、某物质在某溶剂中的溶解度( C )A.仅是温度的函数B.仅是压力的函数C.同是温度和压力的函数D.除了温度压力以外,还是其他因素的函数14、在实验室的敞口容器中装有单组份液体,对其不断加热,则看到( A )A.沸腾现象B.三项共存现象C.临界现象D.生化现象15、相图与相率之间的关系是( B )A.相图由相率推导得出B.相图由实验结果绘制得出,不能违背相率C.相图决定相率D.相图由实验结果绘制得出,与相率无关16、下述说法中错误的是( C )A.通过相图可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.相图可表示达到相平衡所需时间的长短D.通过杠杆规则可在相图上计算各相的相对含量17、三组分体系的最大自由度及平衡共存的最大相数为( D )A.3;3B.3;4C.4;4D.4;518、定容条件下)(4s HS NH 的分解压力为1θp 时,反应)()()(234g S H g NH s HS NH +⇔的标准平衡常数是( C )A.1B.1/2C.1/4D.1/819、水的三相点附近其蒸发热为44.821-⋅mol kJ ,熔化热为5.991-⋅mol kJ ,则在三相点附近冰的升华热约为( B )A.38.831-⋅mol kJB.50.811-⋅mol kJC.-38.831-⋅mol kJD.-50.811-⋅mol kJ20、在相图上,当物系点处于哪一点时,只存在一个相( C )A.恒沸点B.熔点C.临界点D.最低共沸点21、具有最低恒沸温度的某两组份体系,在其T-x 相图的最低点有( A )A.l g x x f ==;0B.l g x x f ==;1C.l g x x f >=;0D.l g x x f >=;122、80℃时纯苯的蒸汽压为0.991θp ,纯甲苯的蒸汽压为0.382θp ,若有苯-甲苯气、液平衡混合物在80℃时气相中苯的摩尔分数为30.0=苯y 则液相组成苯x 接近于( D )A.0.85B.0.65C.0.35 D0.1423、体系处于标准状态时,能与水蒸气共存的盐可能是: CA. Na 2CO 3B. Na 2CO 3 Na 2CO 3•H 2O Na 2CO 3•7H 2OC. Na 2CO 3 Na 2CO 3•H 2OD. 以上全否24.一个水溶液共有S 种溶质,相互之间无化学反应。
化学平衡与相平衡的差异
化学平衡状态是指在一定条件下,当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时,反应物的浓度与生成物的浓度不再改变,达到一种表面静止的状态。
化学平衡状态具有逆,等,动,定,变、同六大特征。
1、逆:化学平衡研究的对象就是可逆反应。
2、等:平衡时,正、逆反应速率相等,即v正=v逆。
3、颤抖:均衡时,反应仍在展开,就是动态平衡,反应展开至了最大限度。
4、定:达到平衡状态时,反应混合物中各组分的浓度保持不变,反应速率保持不变,反应物的转化率保持不变,各组分的含量保持不变。
5、变小:化学平衡跟所有的动态平衡一样,就是有条件的,暂时的,相对的.,当条
件发生变化时,平衡状态就可以被毁坏,由均衡变成不均衡,再在代莱条件下创建崭新均衡,即为化学平衡出现了移动。
6、同:一定条件下化学平衡状态的建立与反应的途径无关。
物理化学答案——第五章-相平衡[1]第五章相平衡⼀、基本公式和内容提要基本公式1. 克劳修斯—克拉贝龙⽅程mmH dp dT T V ?=?相相(克拉贝龙⽅程,适⽤于任何纯物质的两相平衡)2ln mH d p dT RT=相(克劳修斯—克拉贝龙⽅程,适⽤与其中⼀相为⽓相,且服从理想⽓体状态⽅程的两相间平衡)2.特鲁顿(Trouton)规则1188vap mvap m bH S J mol k T --?=?≈??(T b 为该液体的正常沸点)3.相律f+Φ=C+n C=S-R-R ′ f+Φ=C+2 (最普遍形式)f* +Φ=C+1 (若温度和压⼒有⼀个固定,f * 称为“条件⾃由度”)*4. Ehrenfest ⽅程2112()p p C C dpdT TV αα-=-(C p ,α为各相的恒压热容,膨胀系数)基本概念1.相:体系中物理性质和化学性质完全均匀的部分,⽤Φ表⽰。
相的数⽬叫相数。
2.独⽴组分数C =S -R -R ′,S 为物种数,R 为独⽴化学反应计量式数⽬,R ′为同⼀相中独⽴的浓度限制条件数。
3.⾃由度:指相平衡体系中相数保持不变时,所具有独⽴可变的强度变量数,⽤字母 f 表⽰。
单组分体系相图相图是⽤⼏何图形来描述多相平衡系统宏观状态与 T 、p 、X B (组成)的关系。
单组分体系,因 C =1 ,故相律表达式为 f =3-Φ。
显然 f 最⼩为零,Φ最多应为 3 ,因相数最少为 1 ,故⾃由度数最多为 2 。
在单组分相图中,(如图5-1,⽔的相图)有单相的⾯、两相平衡线和三相平衡的点,⾃由度分别为 f =2、f =1、f =0。
两相平衡线的斜率可由克拉贝龙⽅程求得。
图5-1⼆组分体系相图根据相律表达式f=C-Φ+2=4-Φ,可知f最⼩为零,则Φ最多为 4 ,⽽相数最少为 1 ,故⾃由度最多为 3 。
为能在平⾯上显⽰⼆组分系统的状态,往往固定温度或压⼒,绘制压⼒-组成(p-x、y)图或温度-组成(T-x、y)图,故此时相律表达式为f*=3-Φ,⾃然f*最⼩为 0 ,Φ最多为 3,所以在⼆组分平⾯图上最多出现三相共存。
第四章 相平衡复习题1.判断下列说法是否正确,为什么?(1) 在一个密封的容器内,装满了373.2K的水,一点空隙也不留,这时水的蒸气压等于零;(2) 在室温和大气压力下,纯水的蒸气压为P*,若在水面上充入N2(g)以增加外压,则纯水的蒸气压下降;(3) 小水滴与水汽混在一起成雾状,因为它们都有相同的化学组成和性质,所以是一个相;(4) 面粉和米粉混合得十分均匀,肉眼已无法分清彼此,所以它们已成为一相;(5) 将金粉和银粉混合加热至熔融,再冷却至固态它们已成为一相;(6) 1molNaCl(s)溶于一定量的水中,在298K时,只有一个蒸气压;(7) 1molNaCl(s)溶于一定量的水中,再加少量的KNO3(S),在一定的外压下,当达到气—液平衡时,温度必有定值;(8) 纯水在三相点和冰点时,都是三相共存,根据相律,这两点的自由度都应该等于零。
答(1)不对(2)不对(3)不对,两相——气相与液相(4)不对,两相(5)正确。
(6)正确(7)冰点时,两相共存,f=1。
2.指出下列平衡系统中的物种数、组分数、相数和自由度数。
(1)NH4Cl(s)在真空容器中,分解成NH3(g)和HCl(g)达平衡;(2)NH4Cl(s)在含有一定量NH3(g)的容器中,分解成NH3(g)和HCl(g)达平衡;(3)CaCO3(s)在真空容器中,分解成CO2(g)和CaO(s)达平衡;(4)NH4 HCO3(s)在真空容器中,分解成NH3(g),CO2(g)和H2O(g) 达平衡;(5)NaCl水溶液与纯水分置于某半透膜两边,达渗透平衡;(6)NaCl(s)与其饱和溶液达平衡;(7)过量的NH4Cl(s),NH4I(s)在真空容器中达成如下的分解平衡;NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)NH4I(s) NH3(g)+ HI(g)i. 含有Na+ ,K+ ,SO42- ,NO3- 四种离子的均匀水溶液。
答(1) S=3, C=1, f=1.(2) S=3, C=2, f=1.(3) S=3, C=2, f=1.(4) S=4, C=1, f=1.(5) S=2,C=1, f=1.(6) S=2, C=1, f=1.(7) S=5, C=2, f=1.(8) S=5, C=4, f=5.3.回答下列问题。
第4章相平衡一、填空题1.碳酸钠和水可形成三种化合物:(s), (s), (s)。
在100kPa下,能与碳酸钠水溶液、冰平衡共存的含水盐有种,这种(或这些)含水盐是。
(1, (s))2.碳在高温下还原氧化锌达到平衡后,体系中有ZnO(s),C(s),Zn(g),CO(g)和CO2(g)五种物质存在,已知存在如下两个独立的化学反应:ZnO(s)+C(s)=Zn(g)+CO(g)2CO(g)=CO2(g)+C(s)则Zn(g),CO(g)和CO2(g)的平衡压力P Zn(g),P CO(g)和P CO2(g)之间的关系为,组分数,相数,自由度数,举出独立变量如下。
(P Zn(g)=P CO(g)+2P CO2(g),C=2, P=3, f=1)3.将固体NH4Cl(s)放入真空容器中,在某温度下达到分解平衡时NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)体系的组分数为,相数为,自由度数为。
(1,2,0)4.盐AB(s)与H2O可以形成以下几种稳定水合物: (s),(s),(s)和(s),这个盐水体系的组分数为( ),有( )个低共熔点,最多可有( )相同时共存。
(2, 5,3)5.有完全互溶的双液系统A-B的沸点-组成图如下:(1) 当深度为X1的溶液在封闭系统中恒压加热是,溶液的泡点(开始沸腾)的温度为,露点(液相完全消失)的温度为。
(2)指出:当系统分别处于Q点和Q’点所示的状态时,系统的状态的相同之处是,不同之处是。
(3) M点的自由度数f= 。
((1) T M, T N; (2) 所处的T,P相同;气液两相的组成y B,x B不相同;达两相平衡时,汽液相的相对量不同;(3) f=1)6.有理想气体反应:A(g) +2B(g) →C(g)在等温和总压不变的条件下进行,若原料气体中A与B的物质的量之比为1:2,达平衡时系统的组分数C=,自由度数f=。
当温度一定时,增大压力则k0(填增大、减小或不变),平衡将移动(填向左、向右或不)。
物理化学习题三《相平衡、化学势与化学平衡》部分一 判断题1、二组分完全互溶双液系理想溶液,若P A *> P B *则Y A <X A ( ) 2、等温等压条件下,0>=∆∑BB B mr u v G 的化学反应一定不能进行。
( ) 3、一个含有K +、Na +、NO 3-及SO 42-离子的不饱和水溶液,其组分数K 为4。
( ) 4、拉乌尔定律和亨利定律既适合于理想溶液,也适合于稀溶液。
( )5、在水的三相点,物种数S 和组分数C 相等,都等于1,自由度数等于F=0。
( )6、定温、定压及W /=0时,化学反应达平衡,反应物的化学势之和等于产物的化学势之和。
( ) 7、由CaCO 3(s)、CaO(s)、BaCO 3(s)、及CO 2(g )构成的平衡物系的自由度为0。
( ) 8、I 2(s )= I 2(g )平衡共存,因S = 2, R = 1, R /= 0所以C = 1。
( ) 9、对于放热反应C B A +=2,提高转化率的方法只能降低温度或减小压力。
( )10、下列反应的平衡常数0K 为22CO O C =+为01k ;222CO O CO =+为02K ;CO O C =+221为03K ,则三个平衡常数间的关系为:020103/k k k =。
( )11、某化学反应00<∆m r H ,00<∆m r S ,则反应的标准平衡常数10>K ,且随温度升高而减小。
( )12、反应)()()()(222323g CO g O H s CO Na s NaHCO ++=的平衡常数p K 与分解压力P 的关系为P/2。
( )13、反应)()(2)(42g CH g H C →+石墨,在873K 时的0m r H ∆=-8805.23J·mol -1,减小H 2的压力,可获得更大的平衡产率。
( )14、二元溶液中A 组分若在某浓度区间内服从拉乌尔定律,B 组分也必在该浓度区间内服从拉乌尔定律。
第4章相平衡选择填空1-2(1)1. NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时,有:(A) C=2,Φ=2,f=2 (B) C=1,Φ=2,f=1(C) C=2,Φ=3,f=2 (D) C=3,Φ=2,f=32.将固体 NH4HCO3(s) 放入真空容器中,恒温到 400 K,NH4HCO3按下式分解并达到平衡:NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 体系的组分数 C 和自由度数 f 为:(A) C= 2, f= 1 (B) C= 2, f= 2(C) C= 1, f= 0 (D) C= 3, f= 23. 某体系存在 C(s),H2O(g),CO(g),CO2(g),H2(g) 五种物质,相互建立了下述三个平衡:H2O(g) + C(s) === H2(g) + CO(g)CO2(g) + H2(g) === H2O(g) + CO(g)CO2(g) + C(s) === 2CO(g) 则该体系的独立组分数 C 为:(A) C=3 (B) C=2 (C) C=1 (D) C=44. 某一水溶液中有 n种溶质,其摩尔分数分别是 x1,x2,...,xn,若使用只允许水出入的半透膜将此溶液与纯水分开,当达到渗透平衡时水面上的外压为 p w,溶液面上外压为 p s,则该体系的自由度数为: ( )(A) f=n (B) f=n+1 (C) f=n+2 (D) f=n+35. NaCl 水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时,该体系的自由度是: ( )(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 46. 在 101 325 Pa 的压力下,I2在液态水和 CCl4中达到分配平衡 (无固态碘存在),则该体系的自由度数为:(A) f*= 1 (B) f*= 2 (C) f*= 0 (D) f*= 37. 二元合金处于低共熔温度时物系的自由度 f 为: ( )(A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 38. CuSO4与水可生成CuSO4﹒H2O,CuSO4﹒3H2O,CuSO4﹒5H2O三种水合物,则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为: ( )(A)3种 (B)2种 (C)1种 (D)不可能有共存的含水盐9. 由CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)及CO2(s)构成的平衡体系,其自由度为: ( )(A) f=2 (B) f=1 (C) f=0 (D) f=310. 三相点是: ( )(A) 某一温度,超过此温度,液相就不能存在(B) 通常发现在很靠近正常沸点的某一温度(C) 液体的蒸气压等于25℃时的蒸气压三倍数值时的温度(D)固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力11. 某一物质 X在三相点时的温度是20℃,压力是2个标准大气压。
物理化学习题三《相平衡、化学势与化学平衡》部分一 判断题1、二组分完全互溶双液系理想溶液,若P A *> P B *则Y A <X A ( ) 2、等温等压条件下,0>=∆∑BB B mr u v G 的化学反应一定不能进行。
( ) 3、一个含有K +、Na +、NO 3-及SO 42-离子的不饱和水溶液,其组分数K 为4。
( ) 4、拉乌尔定律和亨利定律既适合于理想溶液,也适合于稀溶液。
( )5、在水的三相点,物种数S 和组分数C 相等,都等于1,自由度数等于F=0。
( )6、定温、定压及W /=0时,化学反应达平衡,反应物的化学势之和等于产物的化学势之和。
( ) 7、由CaCO 3(s)、CaO(s)、BaCO 3(s)、及CO 2(g )构成的平衡物系的自由度为0。
( ) 8、I 2(s )= I 2(g )平衡共存,因S = 2, R = 1, R /= 0所以C = 1。
( ) 9、对于放热反应C B A +=2,提高转化率的方法只能降低温度或减小压力。
( )10、下列反应的平衡常数0K 为22CO O C =+为01k ;222CO O CO =+为02K ;CO O C =+221为03K ,则三个平衡常数间的关系为:020103/k k k =。
( ) 11、某化学反应00<∆m r H ,00<∆m r S ,则反应的标准平衡常数10>K ,且随温度升高而减小。
( )12、反应)()()()(222323g CO g O H s CO Na s NaHCO ++=的平衡常数p K 与分解压力P 的关系为P/2。
( )13、反应)()(2)(42g CH g H C →+石墨,在873K 时的0m r H ∆=-8805.23J·mol -1,减小H 2的压力,可获得更大的平衡产率。
( )14、二元溶液中A 组分若在某浓度区间内服从拉乌尔定律,B 组分也必在该浓度区间内服从拉乌尔定律。
( )15、理想溶液中,溶剂服从亨利定律,溶质服从拉乌尔定律。
( ) 二、单选题1.下列化学势是偏摩尔量的是 。
A .⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂n F B n CV T ,, B. ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂n G B n CP T ,,C.⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂n U B n CV S ,,D .⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂n H B n CP S ,,2、如右图所示,当水处在三相点平衡时,若系统发生绝热膨胀,水的相态将如何变化? A.气相、固相消失,全部变成液态; B.气相、液相消失,全部变成固态; C.液相消失,固相、气相共存; D.固相消失,液相、气相共存3.已知718K 时, )(2s O Ag 的分解压力20974.3KPa ,则此时分解反应 )(21)(2)(22g O s Ag s O Ag +=的 m r G ∆为 kJ/mol.A. –217.2B. –15.92C. –19.73D. –31.834.冬季建筑施工中,为了保证施工质量,常在浇注混凝土时加入盐类,其主要作用是 。
A .增加混凝土的强度; B .防止建筑物被腐蚀; C .降低混凝土的固化温度; D .吸收混凝土中的水分。
5、已知纯A 和纯B 的饱和蒸气压P A *<P B *,且A 和B 所组成的体系具有最高恒沸点。
向A 中 不断加入B ,则溶液的蒸气压 A.不断增大 B.不断减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大6、下图为气液平衡相图,图中M 点 A.代表压力为p 1时气相的组成 B.代表压力为p 1时液相的组成C.是压力为p 1时气相中物质B 的物质的量D.是压力为p 1时液相中物质B 的量7.温度为T 时,纯液体A 的饱和蒸汽压为P A *,化学势为μA *,在1 p ⊕时,凝固点为0f T ,向A 中加入少量溶质形成稀溶液,该溶质是不挥发的,则p A 、μA 、T f 的关系是 。
A .p A *<p A ,μA *<μ A , 0f T <T f ; B .p A *>p A ,μA *<μ A , 0f T <T f ; C .p A *>p A ,μA *<μ A , 0f T >T f ; D .p A *>p A ,μA *>μ A , 0f T >T f 。
8.已知某温度下反应 H 2O(g)=H 2(g)+21O 2(g)的Θ1K 和反应 CO 2(g)=CO(g)+21O 2(g)的 Θ2K ,则反应的CO(g)+ H 2O(g)= CO 2(g) +H 2(g)的Θ3K 为 .A. Θ3K = Θ1K + Θ2KB. Θ3K = Θ1K Θ2K C. Θ3K = Θ2K / Θ1K D. Θ3K = Θ1K / Θ2K9.在α、β两相中含A 、B 两种物质,当达平衡时,正确的是 。
A . a B a A u u = B .B A a A u u = C . BB a A u u =10.水煤气发生炉中共有C (s ),H 2O (g ),CO(g), CO 2(g)及H 2(g)五种物质,它们之能发生下述反应:CO 2(g )+ C(s) = 2CO(g) CO 2(g) + H 2(g) = CO(g) + H 2O(g),H 2O(g) + C(s) = H 2(g) + CO(g) 则此体系的组分数、自由度数为 。
A .5;3 B .4;3 C .3;3 D .2;211.物质A 与B 可形成低共沸混合物E ,已知纯A 的沸点小于纯B 的沸点,若将任意比例的A+B 混合物在一个精馏塔中精馏,在塔顶的馏出物是 。
A .纯A B .纯B C .低共沸混合物 D .都有可能12.在某一温度下,以真空容器中,引入(NH 4)2CO 3固体,将发生反应: (NH 4)2CO 3(s)=2NH 3(g)+CO 2(g)+H 2O(g),其标准平衡常数为K。
设各种气体都是理想气体,总压力为p,欲使固体停止分解,K必须 .A. >1/8B. >1/64C. < 1/8D. <1/6413.已知水的三相点温度为273.16K,压力为611Pa,若将已经冻结的蔬菜放入不断抽气的真空容器中,使蔬菜中的冰升华来生产干燥蔬菜,则容器的T,P 范围是 。
A .T>273.16K,P>611Pa B .T>273.16K,P<611PaC .T<273.16K,P<611PaD .T<273.16K,P>611Pa 14、克拉佩龙方程表明A.两相平衡时的平衡压力随温度而变化的变化率B.任意状态下压力随温度的变化率C.它适用于任何物质的两相平衡D.以上说法都不对15.在298K 条件下,)(21)(2)(22g O s Ag s O Ag +=,a K =Θ,则)(2s O Ag 的分解压力为A.ΘP a / B. Θ⋅P a C. Θ⋅P a 2D. Θ⋅P a三 多选题1、在下图中,Q 点( ) A.为相点 B.为物系点C.所代表的体系是由a 点的液相和b 点的气相所组成D.所表示的体系的组成为两相的组成a 和b 的总和E.确定后,一定温度下,两相的质量之比为常数2、当水处在三相点处,系统发生绝热压缩,温度改变0.1K ,水的相态将如何变化( ) A.变为一相 B.变为两相共存 C.液相消失 D.压力会升高或降低 E.固相消失3、气相反应 CO(g)+2H 2(g)→CH 3OH(g)的Δr G m ø与温度T 的关系为:Δr G m ø=-21660+52.92T ,下列说法正确的是( )A.∵Δr H m ø<0,升高温度反应正向进行 B.∵Δr H m ø<0,降低温度反应正向进行 C.升高温度,K ø减小 D.升高温度,K ø增大 E.降低温度,K ø减小 4、对于已达到平衡的化学反应正确的关系式是: ( ) A.Δr G m <0 B.Δr G m >0 C.Δr G m =0 D.Δr G m ∅ =-RTlnK ø E.Δr G m =-RTlnK a5、反应 Ag 2CO 3(s)= Ag 2O(s)+CO 2(g)为吸热反应,在383K 时反应平衡常数为K p =96Pa ,在CO 2分压为1013Pa 的烘箱中烘干时(温度为383K),( ) A.Ag 2CO 3发生分解 B.Ag 2CO 3不发生分解 C.Ag 2CO 3分解反应处于平衡状态 D.升高温度有利Ag 2CO 3分解 E.增大CO 2分压有利于Ag 2CO 3分解6、由A 、C 两种组分组成的液态理想混合物,有( ) A.任意一组分的化学势为:μi =μI *(T ,p)+RTlnx i B.A 与C 两种组分的分子间作用力为零 C.其中只有一种组分服从拉乌尔定律 D.混合过程中,体系的热力学性质均没有改变E.ΔH(混合)=0,ΔV(混合)=0,ΔG(混合)<0,ΔS(混合)>0 7、理想混合物的形成过程中( )A.ΔH(混合)=0B.ΔS(混合)=0C.ΔG(混合)=0D.ΔV(混合)=0E.ΔA(混合)=08、判断化学反应在等温等容条件下能自发进行的判据是( ) A.ΔS>0 B.ΔG<0 C.ΔA <0 D.∑μi dn i <0 E.ΔA>-W '四、填空题1.理想溶液混合时,∆mix V , ∆mix S , ∆mix G , ∆mix H (填 >0、<0 或 =0)。
2. NH 4Cl(s)分解反应NH 4Cl(s) =NH 3(g)+HCl(g),在700K 时分解压力为600kPa ,那么该反应的标准平衡常数K θ为____________。
(体系中气体视为理想气体)3.在一定的温度及压力下,某物质液汽两相达平衡,则两相的化学势μB (l)与μB (g)___;若维持压力不变,升高温度,则μB (l)和μB (g)都____;但μB (l)比μB (g)___ (填 >、< 或 =)。
4.理想溶液中任意组分B 的化学势:μB =_______________。
5. 298K 、101.325kPa ,有两瓶萘的苯溶液,第一瓶为2升,溶有0.5mol 萘,第二瓶为1升,溶有0.25mol 萘,若以μ1和μ2表示两瓶中萘的化学势,则它们的关系为___。
6. 在25℃时,A ,B ,C 三种物质(不发生化学反应)所形成的溶液与固相A 和B 、C 组成的气相呈平衡,则体系的自由度 f = 。
A ,B ,C 三物质组成的体系能平衡共存的最大相数是 。