第6章 - 相平衡习题及解答 - 图文 下载本文

34.A与B是两种互不相溶的两种液体,A的正常沸点80℃,

B的正常沸点120℃。把A、B混合组成一个体系,那么这个混合物的正常沸点为: (A) 小于80℃; (B) 大于120℃; (C) 介于80℃与120℃之间 ; (D) 无法确定范围 。

35.右图是三液态恒温恒压相图,ac、be把相图分成三个相区 ①、②、③,每个相区存在的相数是: (A) (A) ①区1、②区1、③区1 ; (B) ①区1、②区3、③区2 ;

(B) (B) ①区1、②区2、③区2 ; (D) ①区1、②区2、③区1 。

36.金(熔点1063℃)与铜(熔点1083℃)形成合金;取含金量 50%的融熔体冷却,首先析出固溶体的含金量是: (A) 大于50% ; (B) 小于50 % ; (C) 等于50% ; (D) 不一定 。

37.H2O-NaCl-Na2SO4的物系中Na2SO4与H2O能形成水合 物Na2SO4·10 H2O(D)。相图中,在DBC区中存在的是: (A) 水合物D与溶液 ;

(B) 水合物D、NaCl和组成为F的溶液 ; (C) 水合物D、NaCl和Na2SO4三相共存 ; (D) 纯NaCl、纯Na2SO4和水溶液 。

38.H2O-KNO3-NaNO3物系的相图如下。那么

在BEC区内平衡的相是: (A) 纯NaNO3与其饱和溶液 ; (B) 纯KaNO3与其饱和溶液 ;

(C) 含KNO3、NaNO3与不饱和溶液 ; (D) 含KNO3、NaNO3与双饱和溶液(E) 。

39.分配定律不适用下列哪个体系: (A) I2溶解在水与CCl4中 ;

(B) Na2CO3溶解在正庚烷和二乙二醇醚中 ; (C) NH4Cl溶解在水与苯中 ; (D) Br2溶解在CS2与水中 。

40.如图是恒温恒压下的三组分盐水体系相图,复盐可形 成水合物,存在几个三相平衡区:

(A) 2个 ; (B) 3个 ; (C) 4个 ; (D) 5个 。

三、多选题:

1.通常所说的水的冰点为0℃的含义是什么?

(A) 在101.33kPa压力下,冰和纯水平衡时的温度 ; (B) 冰、水、水蒸气三相平衡时的温度 ; (C) 冰的蒸气压和水的蒸气压相等的温度 ;

(D) 压力为101.3kPa下被空气饱和了的水和冰平衡的温度 ; (E) 压力在101.3kPa时,冰、水、水蒸气三相共存时的温度 。

2.下列系统Φ = 1的是:

(A) Pb-Sn-Sb形成的固溶体 ; (B) α-SiO2和β-SiO2 ;

(C) 左旋葡萄糖和右旋葡萄糖 ;(D) 氯化钠和蔗糖溶于水 ;(E) 白糖与面粉混合物 。

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3.克-克方程可适用于下列哪些体系? (A) I2(s) I2(g) ; (B) C(石墨) C(金刚石) ; (C) I2(s) I2(l) ; (D) I2(l) I2(g) ; (E) I2(g)(n,T1,p1) I2(g) (n,T2,p2) ; (F) I2(l) + H2 2HI(g) 。

4.对于两组分凝聚体系的步冷曲线形状,下列判断正确的是: (A) 步冷曲线上,一定存在“拐点” ;

(B) 一条步冷曲线上有平台,就一定有“拐点” ; (C) 一条步冷曲线上有“拐点”,就一定有“平台” ; (D) 一条步冷曲线上可以有“拐点”而无“平台” ; (E) 一条步冷曲线上可以有“平台”而无“拐点” 。 5.在CaF2-CaCl2的凝聚系统相图中,物系点为a,当 降低系统温度时,不正确的是: (A) (A) a点Φ = 1,f* = 2 ; (B) b点Φ = 1,f* = 1 ;

(B) (B) c点Φ = 2,f* = 1 ; (C) (C) d点Φ = 2,f* = 1 ; (E) c点Φ = 3,f* = 0 。

6.关于杠杆规则的适用性,下列说法错误的是:

(A) 适用于单组分体系的两个平衡相 ; (B) 适用于二组分体系的两相平衡区 ; (C) 适用于二组分体系相图中的任何区 ;(D) 适用于三组分体系中的两个平衡相 ; (E) 适用于三相平衡线上的任意两个平衡相 。

7.加压于冰,冰可部分熔化成水,这是什么原因? (A) 加压生热 ; (B) 冰的晶格受压崩溃 ; (C) 冰熔化时吸热 ; (D) 冰的密度小于水 ; (E) 冰的密度大于水 。

8.A和B二元凝聚系相图如图所示,在下列叙述中错误的是: (A) 1为液相,Φ = 1,f = 2 ;

(B) 要分离出纯A,物系点必须在3区内 ; (C) 要分离出纯AmBn,物系点必须在6区内 ; (D) J、F、E、I和S诸点f = 0 ;

(E) GC直线、DI直线上的点,f = 0 。

9.20℃时苯和甲苯的蒸气压分别为9959.2Pa和2973.1Pa,苯(A)和甲苯(B)形成的溶液 近似于理想溶液,当x(苯) = 0.5时,气相中苯的分压p(苯) = 4979.6Pa,甲苯的分压

p(甲苯) = 1486.6Pa,在图中,p~x图和T~x图正确的是:

10.下述说法中,哪一个是错误的?

(A) 通过相图可以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) 相图可表示出达到相平衡所需的时间长短 ;

(D) 通过杠杆规则可在相图上计算各相的相对数量多少 ; (E) 相图上物系点与相点都是分开的 。

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四、主观题:

1.在25℃时,A、B、C三种物质(相互之间不发生反应)所形成的溶液与固态A和由B、C组成的气相同时达到平衡,问:

(1) 此体系的自由度为多少? (2) 此体系中能平衡共存的最多有几相?

2.滑冰鞋下面的冰刀与冰接触面长为7.68cm,宽为0.00245cm。

(1) 若滑冰者体重为60kg,试求施于冰面的压强为多少?(双脚滑行)

-(2) 在该压强下,冰的熔点是多少?巳知冰的摩尔熔化热为6009.5 J·mol1,冰的密度为

--0.92g·cm3,水的密度为1.0 g·cm3 。

3.乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOC2H5是有机合成的重要试剂,它的蒸气压方程为: lnp = -5960/T + B,p的单位是Pa,此试剂在正常沸点181℃时 部分分解,但在70℃是稳定的,可在70℃时减压蒸馏提纯, 压强应降到多少?该试剂的摩尔气化热是多少?

4.液体A与B形成非理想溶液,在一定温度下,蒸气总压与溶 液组成的关系图如右:

(1) 粗略画出pA~xB 、pB~xB线 ;

(2) 粗略画出T~xB 和T~yB线(沸点~组成线) 。 5.在16~78℃之间,液态汞的蒸气压公式为 :lg(p/p) = 7.648-3328/T -0.848lg(T/K),

-汞的三相点温度为243.3K,摩尔熔融热为2320 J·mol1,试求固态汞在 -78℃时的蒸气压。

6.下面是两组分凝聚体系相图,注明每个相图中相态,并指出三相平衡线。

7.Ni与Mo形成化合物MoNi,在1345℃时分解成Mo与含53% Mo的液相,在1300℃有唯一最低共熔点,该温下平衡相为MoNi,含48% Mo的液相和含32% Mo的固熔相,巳知Ni的熔点1452℃,Mo的熔点为2535℃,画出该体系的粗略相图[t℃~c图]。

8.AgCl与LiCl体系不形成化合物,固态部分互溶,在480℃时,熔融体与分别含15%及30% AgCl的固熔体成平衡,AgCl与LiCl的熔点 分别为455℃与610℃,试绘制其相图。

9.如图,是NaCl-(NH4)2SO4-H2O在298K、 101.325kPa时的相图。现有NaCl与(NH4)2SO4 混合盐100克,其中(NH4)2SO4含量为25%,物 系点相当图中f点,利用相图计算,可以最多提 纯得到多少克NaCl晶体?

10.CaCO3在高温分解为CaO和CO2。

(1) 由相律证明我们可以把CaCO3在保持固定压力的CO2气流中加热到相当的温度而不使CaCO3分解;

(2) 证明当CaCO3与CaO的混合物与一定压力的CO2共存时有且仅有一个平衡温度。

11.在101.325kPa下,CaCO3分解成CaO(s) 和CO2(g),在1169K时达到分解平衡。

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(1) 画出两组分CaO-CO2在101.325Pa时的等压相图; (2) 标出各个相区的相态。

12.NaCl-H2O二组分体系的低共熔点为 -21.1℃,此时冰、NaCl·2H2O(s) 和浓度为22.3%(重量百分数)的NaCl水溶液平衡共存,在 -9℃时有一不相合熔点,在该熔点温度时,不稳定化合物NaCl·2H2O分解成无水NaCl和27% 的NaCl水溶液,已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时,溶解度略有增加)。

(1) 请绘制相图,并指出图中线、面的意义;

(2) 若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度是几度?

(3) 若有1000g 28% 的NaCl溶液,由160℃冷到 -10℃,问此过程中最多能析出多少

纯NaCl ?

12.现有处于263K的1 mol过冷水,假定水自发地结晶,结晶过程一直延续到体系平衡。 (1) 体系达到最终温度为多少?(2) 平衡时有几相共存? (3) 计算平衡时各相的量;(4) 计算结晶过程的ΔSm。

----已知Cp,m[H2O(l)] = 75.31 J·K1·mol1;Cp,m[H2O(s)] = 37.66 J·K1·mol1;

-熔化热ΔHm[H2O(s)] = 6.02 kJ·mol1 。

--13.已知Bi和Cd的熔点和熔融焓分别是544.2K、594.1K以及11.00 kJ·mol1、5.98 kJ·mol1,预言由这两个金属所形成的最低共熔混合物的温度和组成(设形成理想混合物)。实验值为140℃和Cd的含量(质量百分数)为40% 。

14.指出下列各图中所形成的化合物的经验式,并说明各相区是由哪些相组成的? (1) 图Ⅰ中设生成的化合物为X ;(2) 没有化合物;

(3) 图Ⅲ中设生成X、Y两种化合物;

15.酚水体系在60℃分成两液相,第一相含16.8% (质量百分数) 的酚,第二相含44.9% 的水。

(1) 如果体系中含90g水和60g酚,那么每相重量为多少?

(2) 如果要使含80% 酚的100g溶液变成浑浊,必须加水多少克?

16.80℃时溴苯和水的蒸气压分别为8.825kPa和47.335kPa,溴苯的正常沸点是156℃。计算:

(1) 溴苯水蒸气蒸馏的温度,已知实验室的大气压为101.325kPa;

-(2) 在这种水蒸气蒸馏的蒸气中溴苯的质量分数。已知溴苯的摩尔质量为156.9 g·mol1; (3) 蒸出10kg溴苯需消耗多少千克水蒸气?

第五章 相平衡练习题答案

一、判断题答案:

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