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物理化学测验(相平衡)

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v .. . .. . . . 资 料. . 物理化学测验（四）

一、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。 1、 硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三种水合物，问在101325 Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？( ) (1) 3种； (2) 2种； (3) 1种； (4) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。

2、 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：( )。 （1） 有最高恒沸点的系统； （2） 不具有恒沸点的系统； （3） 具有最低恒沸点的系统。

3、设反应 aA(g ) == yY(g) + zZ(g),在101.325 kPa、300 K下，A的转化率是600 K的2倍，而且在300 K下系统压力为101 325 Pa的转化率是2×101 325 Pa的2 倍，故可推断该反应（ ）。 （1）平衡常数与温度，压力成反比； （2）是一个体积增加的吸热反应 ； （3）是一个体积增加的放热反应； （4）平衡常数与温度成在正比，与压力成反比。

4、某反应A(s) == Y(g) + Z(g)的rG与温度的关系为rG= (－45 000＋110 T/K) J ·mol -1 ， 在标准压力下, 要防止该反应发生，温度必须 ： ( ) 。

(1) 高于 136 ℃ ； (2) 低于184 ℃ ； (3) 高于184 ℃； (4) 低于136 ℃； (5) 高于136 ℃而低于 184 ℃。

5、 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：( )。 (１)Ｃ＝２， ＝１； (２)Ｃ＝２， ＝２； (３)Ｃ＝１， ＝０； (４)Ｃ＝３， ＝２。 6、 已知等温反应 ① CH4(g) == C(s) + 2H2(g) ② CO(g) + 2H2(g) == CH3OH(g) 若提高系统总压力，则平衡移动方向为（ ）。 （1）①向左 ，②向右 ； （2）①向右，②向左； （3）①和②都向右。

二、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题7分 ) 在323 K时，下列反应中NaHCO3(s)和CuSO4-5H2O(s)的分解压力分别为4 000 Pa和v .. . .. . . . 资 料. . 6052 Pa： 反应① 2NaHCO3(s) ==Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 反应② CuSO4-5H2O(s) ==CuSO4-3H2O(s) + 2H2O(g) 求： (1) 反应①和②的K①和K②； (2) 将反应①，②中的四种固体物质放入一真空容器中，平衡后CO2的分压力为多少（T=323 K）？ 三、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题11分 ) 已知反应在800 K时进行： A (s) + 4B (g) == 3Y (s) + 4Z (g) 有关数据如下：

物质 1OmfmolkJK298H 11OmKmolJK298S 

11m,KmolJK800~298

pC

A(s) B(s) Y(s) Z(s) -1116.71 0 0 -241.84 151.46 130.58 27.15 188.74 193.00 28.33 30.88 36.02

（1）计算下表中的数据 温度 1OmfmolkJH 11OmKmolJS 1OmrmolkJ

G

K 298 K 800 K

（2）800 K时，将A(s)和Y(s)置于体积分数分别为w(B)=0.50, w(Z)=0.40, w(惰性气体)=0.10的混合气体中，上述反应将向哪个方向进行？（p=100 kPa）

四、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题13分 ) 溴苯与水的混合物在101.325 kPa下沸点为95.7C,试从下列数据计算馏出物中两种物质的质量比.(溴苯和水完全不互溶)

t / C 92 100

p*(H2O) / kPa 75.487 101.325

假设水的蒸发焓vapHm与温度无关，溴苯、水的摩尔质量分别为157.0 gmol-1，18.02 gmol-

-1。

五、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题8分 ) 在p=101.3 kPa，85℃时，由甲苯(A)及苯(B)组成的二组分液态混合物即达到沸腾。该液态混合物可视为理想液态混合物。试计算该理想液态混合物在101.3 kPa及85℃沸腾时v .. . .. . . . 资 料. . 的液相组成及气相组成。已知85℃时纯甲苯和纯苯的饱和蒸气压分别为46.00 kPa和116.9 kPa。

六、(本小题12分) 根据图(a)，图(b)回答下列问题

（1） 指出图(a)中，K点所代表的系统的总组成，平衡相数及平衡相的组成； （2） 将组成x(甲醇)=0.33的甲醇水溶液进行一次简单蒸馏加热到85 C停止蒸馏，问馏出液的组成及残液的组成，馏出液的组成与液相比发生了什么变化？通过这样一次简单蒸馏是否能将甲醇与水分开？ （3） 将(2)所得的馏出液再重新加热到78 C，问所得的馏出液的组成如何？与(2)中所得的馏出液相比发生了什么变化？ （4） 将(2)所得的残液再次加热 到91 C，问所得的残液的组成又如何？与(2)中所得的残液相比发生了什么变化？ 欲将甲醇水溶液完全分离，要采取什么步骤？

七、(本小题9分) A和B两种物质的混合物在101 325Pa下沸点-组成图如图，若将1 molA和4 molB混合，在101325 Pa下先后加热到t1=200 C，t2=400 C，t3=600 C，根据沸点-组成图回答下列问题： （1）上述3个温度中，什么温度下平衡系统是两相平衡？哪两相平衡？各平衡相的组成是多少？各相的量是多少(mol)？ （2）上述3个温度中，什么温度下平衡系统是单相？是什么相？

八、问答题。 ( 本 大 题9分 ) 已知 CaF2 - CaCl2 相图，欲从CaF2 - CaCl2系统中得到化合物CaF2 CaCl2的纯粹结晶。试述应采取什么措施和步骤？ v .. . ..

. . . 资 料. . 九、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题10分 ) 已知下列两反应的K值如下： FeO(s) + CO(g) == Fe(s) + CO2(g) K1 Fe3O4(s) + CO(g) == FeO(s) + CO2(g) K2 TK K1 K

2

873 973 0.871 1.15

0.678 1.77

而且 两反应的 BCp,m=0 试求： (1) 在什么温度下Fe(s) , FeO(s), Fe3O4(s), CO(g)及CO2(g)全部存在于平衡系统中；

(2) 此温度下 pp(CO)(CO)2=？

物理化学测验（四）答案 一、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。 1、解：（3） （2分） 2、解：(3) (2分) 3、解：（3） （2分） 4、解：(2) （2分） 5、解：(3) （2分） 6、解：（1） （2分） v .. . .. . . . 资 料. . 二、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题7分 )

解：(1)对于反应①，p(H2O)= p(CO2)= 12p

(总）

则 K①=ppp(HO)(CO)23O()2=pp()总22O=400021000002PaPa=4×10-4 对于反应②，p(H2O)=p(总)

则 K②=pp22(HO)2O()=60521000002PaPa=3.66×10-3 （3分） (2) 四种固体物质放入一真空容器中在323 K下达反应平衡后，系统有如下特性： ① 温度不变，反应①和②的K不变（不考虑气体的非理想性）； ② 对于反应②，K不变，p(H2O)亦不变，故p(H2O)=6 052 Pa； ③ 对于反应①和②，在同一容器内达平衡时，水蒸气只能有一个分压力p(H2O)，它既满足反应②的K，也同时满足反应①的K，故对于反应①，p(H2O)=6 052 Pa，因此，我们有：

K①=pp(HO)(CO)22/(p)2=6052PaCO100Pa2p0002=4×10-4

则 p(CO2)=41060526PaPa2=661 Pa （7分） 即甲苯含量为 w (甲苯)=0.80 (质量分数)。 （8分） 三、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题8分 ) 解：（1）

度 1-mrmolkJ

H

11-mrmolKJS 1-mr

molkJ

G K

298K 800K 149.35 114.4 162.6 93.90 100.9 39.29 2.0710-18 2.7210-3

（4分）

（2）J=(/)(/)(/)(/)ppppppppZYOOAOBO434=04054..pp=0.410 J> K，A > 0，故反应向左进行。 （8分）

四、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题13分 )

解：lnkPa487.75kPa325.101=RHmpavK2.3651K2.3731 ln水*kPa325.101p=RHmpavK9.3681K2.3731 解出：95.7C时p(水)=86.5 kPa ； p(溴苯) =(103.325-86.65) kPa=14.68 kPa ， （5分）

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物理化学(天津大学第四版)课后答案 第六章 相平衡

物理化学(天津大学第四版)课后答案 第六章 相平衡


0 1.08 1.79 2.65 2.89 2.91 3.09 3.13 3.17 （1） 画出完整的压力-组成图（包括蒸气分压及总压，液相线及气相线）；
（2） 组成为
的系统在平衡压力
下，气-液两相平衡，求
课 后 答 案 网
平衡时气相组成 及液相组成 。
（3） 上述系统 5 mol，在
课 后 答 案 网
（3） 某组成为 （含 CCl4 的摩尔分数）的 H2O-CCl4 气体混合物在 101.325 kPa 下恒压冷却到 80 °C 时，开始凝结出液体水，求此混合气体的组成； （4） 上述气体混合物继续冷却至 70 °C 时，气相组成如何； （5） 上述气体混合物冷却到多少度时，CCl4 也凝结成液体，此时气相组成如
（5） 上述气体混合物继续冷却至 66.53 °C 时，CCl4 也凝结成液 体（共沸），此时 H2O 和 CCl4 的分压分别为 26.818 kPa 和 74.507 kPa，因此
课 后 答 案 网
6.12 A–B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图，试指出各个相区
（2） 当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在哪 些相？其质量各为多少？
解：相图见图（6.7.2）。（1）温度刚要达到共沸点时系 统中尚无气相存在，
课 后 答 案 网
只存在两个共轭液相。系统代表点为
。
根据杠
杆原理
（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，L2 消失，气相和 L1 共存，因此
何？ （2）外压 101.325 kPa 下的共沸点为 66.53 °C。 （3）开始凝结出液体水时，气相中 H2O 的分压为 43.37 °C，因此
（4） 上述气体混合物继续冷却至 70 °C 时，水的饱和蒸气压，即水在气相中 的分压，为 31.16 kPa，CCl4 的分压为 101.325 – 31.36 = 70.165 kPa,没有达 到 CCl4 的饱和蒸气压，CCl4 没有冷凝，故
物理化学-相平衡

物理化学-相平衡

(2) 温度平衡: T相1 = T相2 = … = T相P 仅需1个温度表示，即应扣 (P – 1) 个
= = =
p1 T1 m1 p2 T2 m2
(3) 相平衡：任一物质B各相化学势相等
m相1(B)=m相2(B) = ···=m相P(B) (P–1)等式
S 种物质存在 S(P-1) 关系，应扣 S(P-1)
恒 p 时，知 pA*(T) 和 pB*(T)，可算 xB, yB
相平衡
典型相图 与p-x(y)图相比，形状相当于上下倒转
点： 单相区：如点a ，
相点与系统点一致
两相区：如点b，相
点与系统点不一致
线：气相线称露点线 液相线称泡点线
区域： 单相: P=1，F=2 两相: P=2，F=1
t/℃
110 C 100 90
形成固溶体时与液相类似。
注意： 某相存在的量很少可忽略时，则可不算。 如：凝聚系统不考虑气相。
相平衡
5. 相律F=C-P+2中的 2 表示系统T , p 可变
若T 或 p 之一不变时，只有1个强度量 可变，相律式变为
F = C-P + 1
二组分系统相图分析或凝聚系统 压力影响小可略时，常用此式。
相平衡
相平衡
本章要点
掌握：相律，单组分、双组分系统的典型 相图，杠杆规则的应用
相图：会分析，能画(稍难)
应用：多组分系统的分离、提纯 均匀性（多相性） 控制产品的质量
相平衡
5.1 相 律
问题：封闭 系统中影响相态的因素有哪些？ 例如：盐与水系统达相平衡时存在多少相？
什么时候出现固相(盐析出)？为什么？
露
t
l+g 泡
点 线
物理化学核心教程第三版沈文霞答案第三章相平衡

物理化学核心教程第三版沈文霞答案第三章相平衡

物理化学核心教程第三版沈文霞答案第三章相平衡1、50．下列现象中与电视机的荧光屏表面常沾有许多灰尘的物理道理相同的是（）[单选题] *A．塑料梳子梳头发，头发变得蓬松B．冬天脱毛衣时产生电火花C．塑料泡沫容易吸在化纤衣服上(正确答案)D．油罐车后拖有长长的铁链2、原子核分裂或聚合，可以释放出巨大的能量，这种能叫做化学能[判断题] *对错(正确答案)答案解析：核能不是化学能3、其原因错误的是（）*A.使用的用电器总功率过大B.电路中有断路(正确答案)C.开关接触不良(正确答案)D.电路的总电阻过大(正确答案)4、57．彩色电视机荧光屏上呈现各种颜色，都是由三种基本色光混合组成的，这三种基本色光是（）[单选题] *A．红、橙、绿B．红、绿、蓝(正确答案)C．蓝、靛、紫D．红、黄、蓝5、31．在生产和生活中，人们常以密度作为选择材料的主要因素。

下面属于主要从密度的角度考虑选材的是（）[单选题] *A．用铁制作炒锅B．用塑料泡沫做表演场景中的“落石”(正确答案)C．用水银做温度计内的液体D．用软木做暖壶瓶塞6、41．下列物态变化现象中，说法正确的是（）[单选题] *A．夏天从冰箱取出的冰棍周围冒“白气”，这是空气中水蒸气的凝华现象B．市场上售卖“冒烟”的冰激凌，是由于其中的液氮汽化吸热致使水蒸气液化形成(正确答案)C．在饮料中加冰块比加冰水的冰镇效果更好，是因为冰块液化成水的过程中吸热D．手部消毒可以用酒精喷在手上，感到凉爽是因为酒精升华吸热7、38．在日常生活中，常见的几种物态变化现象中，属于液化的是（）[单选题] *A．太阳光下晒的衣服变干B．房间窗户玻璃的内表面出现冰花C．湖面结了一层厚厚的冰D．在炎热的夏天，从冷饮柜中取出啤酒瓶，啤酒瓶变得模糊(正确答案)8、10．用同种材料制成体积相等的甲、乙两个小球，其中一个是实心的，另一个是空心的。

甲、乙两球的质量之比为5：3，则下列说法错误的是（）[单选题] *A．甲球是实心的B．乙球是实心的(正确答案)C．空心金属球的空心部分与实心部分的体积之比为2：3D．空心金属球的空心部分与整个球的体积之比为2：59、错答案解析：应要先刹后轮，但不能抱死，否则会失控。

清华大学物理化学B-相平衡-2

清华大学物理化学B-相平衡-2

物理化学B
PhaseEquilibrium （II）
1
4.3 两组分系统的气液平衡相图
相律分析：
C＝2
f=C-P+2=4-P f=0, Pmax=4
当P＝1， fmax=3
三维立体坐标
通常固定压力p或固定温度T f*=3-P
若P＝1， f*max=2
平面坐标
所以两组分系统的相图通常用
指定温度的p-x 或 指定压力的T-x表示。
8.5%
0
8.5%
20 ℃ 0<wB<8.5%
醇的水溶液
100 ℃ 0<wB<9.3% 120 ℃ 0<wB<14%
8.5％<wB<83.6%
83.6%<wB<100%
共轭溶液 conjugate solution 水的醇溶液
9.3％<wB<70.2%
70.2%<wB<100%
14％<wB<61.5%
12
在沸点－组成图中，具有最高（或最低）的温 度，称为最高（或最低）恒沸点。
恒沸物：具有恒沸点组成的溶液
特点：
(1) 恒沸物上方蒸汽的组成与液相组成相同， 即： xB=yB ---浓度限制条件
(2) 恒沸物不是化合物而是混合物。其组成均 随压力不同而改变,甚至可能消失。
(3) 对具有恒沸混合物的系统，不能用精馏的 方法得到两个纯组分。
b
yB B
根据杠杆定律，物系点变化影响液相和气相的相对量。
n （ l xo xB ） n g(yB xo)
从室温到T1原来物系点液态的X0的物质已被分 解为液态组成为a，气态组成为b的平衡的两相。 18