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第五章相平衡§5.1 引言相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。
化工中很多分离提纯过程，例如精馏、吸收、结晶、萃取等，都涉及到物质在不同相中的分配，它们主要利用物质的挥发性或溶解度等方面的差异，以达到分离提纯的目的，相平衡亦可为此提供理论依据。
因此研究相平衡有着重要现实意义。
一、相（phase）体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。
相与相之间在指定条件下有明显的界面。
（1）气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。
（2）液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。
（3）固体，一般有一种固体便有一个相。
两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。
体系中相的总数用Φ表示。
二、相变物质从一个相流动到另一个相的过程，称为相变化，简称相变。
相变包括气化（boil）、冷凝（condensation）、熔化（melt）、凝固（freeze）、升华（sublimation）、凝华以及晶型转化等。
三、相图（phase diagram）将多相体系的状态随组成、温度、压力等强度性质的改变而发生的过程用图形表示，称为相图。
根据组成相的物态不同分为气-液相图、液-液相图和液-固相图。
根据用途不同可将相图分为温度-蒸汽压图（T－p图，P314 图5.1）、蒸汽压－组成图（p－x图，P318 图5.3）:恒定温度，研究P-x，y之间的关系。
称为压力组成图。
温度－组成图（T －x 图，P321 图5.5）:在恒定压力下表示二组分系统气-液平衡时温度与组成关系的相图。
研究T-x ，y 之间的关系。
和温度－蒸汽压－组成图（T －p －x 图，P322 图5.6），T-x-y ,x-y ,p-x-y 相图等。
四、自由度（degrees of freedom ）确定平衡体系的状态所必须的压力、温度和浓度等独立强度性质的数目称为自由度，用字母f 表示。
如果已指定某个强度性质，除该性质以外的其它强度性质数称为条件自由度，用*f 表示。
物理化学《相平衡》习题及答案选择题1．二元恒沸混合物的组成(A）固定(B) 随温度而变(C) 随压力而变(D) 无法判断答案：C2．一单相体系, 如果有3种物质混合组成, 它们不发生化学反应, 则描述该系统状态的独立变量数应为(A) 3个 (B) 4个 (C) 5个 (D) 6个答案：B。
F＝C－P＋2＝3－1＋2＝43．通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 答案：D。
F＝2－P＋2＝4－P，F不能为负值，最小为零。
当F＝0时P＝4。
4．正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中(A) ΔS=0 (B) ΔG=0 (C) ΔH=0 (D) ΔU=0 答案：B。
此为可逆过程故ΔG＝0。
5．以下各系统中属单相的是(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) 墨汁答案：C。
6．NaCl(s), NaCl水溶液及水蒸汽平衡共存时, 系统的自由度(A) F=0 (B) F=1 (C) F=2 (D) F=3 答案：B。
F=C-P+2，C＝2，P＝3，故F=2-3+2=1。
7．如果只考虑温度和压力的影响, 纯物质最多可共存的相有(A) P=1 (B) P=2 (C) P=3 (D) P=4答案：C。
F=C－P＋2＝1－P＋2＝3－P，当F最小为零时P=3。
8．对于相律, 下面的陈述中正确的是(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(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答案：B9．关于三相点, 下面的说法中正确的是(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答案：D10．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(A) 在每条曲线上, 自由度F=1 (B) 在每个单相区, 自由度F=2(C)在水的凝固点曲线上, ΔHm(相变)和ΔVm的正负号相反(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。
物理化学第五章相平衡练习题及答案第五章相平衡练习题⼀、判断题:1.在⼀个给定的系统中,物种数可以因分析问题的⾓度的不同⽽不同,但独⽴组分数就是⼀个确定的数。
2.单组分系统的物种数⼀定等于1。
3.⾃由度就就是可以独⽴变化的变量。
4.相图中的点都就是代表系统状态的点。
5.恒定压⼒下,根据相律得出某⼀系统的f = l,则该系统的温度就有⼀个唯⼀确定的值。
6.单组分系统的相图中两相平衡线都可以⽤克拉贝龙⽅程定量描述。
7.根据⼆元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相就是否就是理想液体混合物。
8.在相图中总可以利⽤杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。
9.杠杆规则只适⽤于T～x图的两相平衡区。
10.对于⼆元互溶液系,通过精馏⽅法总可以得到两个纯组分。
11.⼆元液系中,若A组分对拉乌尔定律产⽣正偏差,那么B组分必定对拉乌尔定律产⽣负偏差。
12.恒沸物的组成不变。
13.若A、B两液体完全不互溶,那么当有B存在时,A的蒸⽓压与系统中A的摩尔分数成正⽐。
14.在简单低共熔物的相图中,三相线上的任何⼀个系统点的液相组成都相同。
15.三组分系统最多同时存在5个相。
⼆、单选题:1.H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数就是:(A) K = 3 ; (B) K = 5 ; (C) K = 4 ; (D) K = 2 。
2.克劳修斯－克拉伯龙⽅程导出中,忽略了液态体积。
此⽅程使⽤时,对体系所处的温度要求:(A) ⼤于临界温度; (B) 在三相点与沸点之间;(C) 在三相点与临界温度之间; (D) ⼩于沸点温度。
3.单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所⽰,则:(A) V m(l) = V m(s) ; (B) V m(l)＞V m(s) ;(C) V m(l)＜V m(s) ; (D) ⽆法确定。
4.蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热,可⽤来:(A) 可使体系对环境做有⽤功; (B) 可使环境对体系做有⽤功;(C) 不能做有⽤功; (D) 不能判定。
