物理化学第五版上册复习题及答案 - 下载本文

第五章 相平衡

一、选择题 1、下列体系中哪一个是均相体系:( )

(A)水雾和水蒸气混合在一起; (B)乳

状液

(C)水和被水饱和的空气 (D)两

种不同的金属形成的固熔体

2、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

3、压力升高时,单组分体系的熔点将如何

变化:( )

(A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不一定

4、对于下列平衡系统:①高温下水被分解;

②同①,同时通入一些H2(g) 和O2(g);③H2

和O2同时溶于水中,其组元数K和自由度数

f的值完全正确的是:( )

(A) ①K = 1,f = 1 ②K = 2,f = 2 ③K =

3,f = 3 ;

(B) ①K = 2,f = 2 ②K = 3,f = 3 ③K =

1,f = 1

(C) ①K = 3,f = 3 ②K = 1,f = 1 ③K =

2,f = 2

(D) ①K = 1,f = 2 ②K = 2,f = 3 ③K =

3,f = 3

5、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? ( )

(A) 3 种 (B) 2 种 (C) 1 种 (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存 6、298 K 时,蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时,整个体系的组分数、相数、自由度为:( ) (A) C= 2,φ= 2,f*= 1 (B) C= 2,φ = 2,f*= 2 (C) C= 2,φ = 1,f*= 2 (D) C= 2,

φ = 1,f*= 3 7、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 8、对简单低共熔体系,在最低共熔点,当温度继续下 降时,体系存在( ) (A)一相 (B)二相 (C)一相或二相 (D)三相 9、已知纯A和纯B的饱和蒸气压pA*

(C) 丙最大,甲最小; (D) 甲最小,乙最大。

11、部分互溶双液系,一定温度下若出现两

相平衡,则( ) (A)体系的组成一定 (B)两相的组成与体系的总组成无关。且两

相的量之比为常数

(C)两相的组成与体系的总组成关有。且两相质量分数之比为常数

(D)两相的组成不定

21

12、在相图上,当体系处于下列哪一点时只存在一个相? ( )

(A) 恒沸点 (B) 熔点 (C) 临界点 (D) 低共熔点 13、恒沸混合物( ) (A)气液两相的量相同 (B)气液两相中某种组分B的物质的量相同 (C)气液两相的组成相同 (D)气液两相的组成相同,在P-X图和在T-X图上均为同一值 14、右图中PQ线上( ) (A) f*=0 (B)f*=1 (C) A和B不互溶 (D)A和B完全互溶 15、在有低共熔点存在的体系,若步冷曲线上出现平台,此时,体系存在的相数( ) (A)1 (B)2 (C) 3 (D)2或3 16、在双组分体系T-X图上,若有一极小点,则该点( ) (A)叫最低恒沸混合物 (B)叫最高恒沸混合物 (C)所对应的组成在任何情况下都不发生变化 (D)在该点气液两相的量相同 17、定压下,在最低共熔点,系统存在( )

(A)一相 (B)二相 (C)三相 (D)四相 18、如下图所示,在相合熔点,形成的化合物的步冷曲线 上出现( ) (A)拐点 (B)平台 (C)无拐点和平台

(D)一个拐点

两个平台

19、右图中,

气液两相组成相同的点为( ) (A)A、B点 (B)C点

(C) A、B、C点

(D)气相线

和液相线

上各点

20、若步冷曲线出现平台, 此时体系的条件自由度数为( ) (A)0 (B)1 (C) 2 (D)3 21、在101325Pa压力下, 冰与被空气饱和了的水成平衡的温度叫( ) (A)凝固点 (B)冰点 (C)三相点 (D)露点 22、两相平衡的标志是( ) (A)p(α)=p(β) (B)T(α)=T(β) (C)μi(α)=μi(β) (D)xi(α)+ xi(β)=1 23、在不考虑重力场、电磁场等外界因素时,定温定压下,相律的表达式为( ) (A)f=K-Φ (B)f=K-Φ+1 (C) f=K-Φ+2 (D)f=K-Φ-2 24、如图是FeO与SiO2的恒压相图,那么存在几个稳定化合物:( ) (A)1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个 25、如图所示,当物系点在通过A点的一条直线上变动时,则此物系的特点是:( ) (A) B和C的百分含量之比不变 (B) A的百分含量

不变 (C) B的百分含量不变 (D) C的百分含量不变 22

二、判断题

1、对于形成最低恒沸混合物的二组分体系,在最低恒沸点时f*=1。( ) 2、相律是热力学中基本定律之一,它适用于任何宏观系统。( ) 3、恒沸混合物与化合物一样,具有确定的组成。( )

4、由CaCO3(s)、CaO(s)、BaCO3(s)、及CO2(g)构成的平衡物系的自由度为0。( )

5、FeCl3和H2O能形成FeCl3·6H2O、2FeCl3·7H2O、2FeCl3·5H2O、FeCl3·2H2O四种水合物,在恒压下,最多可能平衡共存的相数为4。( )

6、若A和B可形成最高恒沸混合物E(含A40%),欲在精馏塔中将含A60%的混合物分离。则塔顶将馏出纯A( ) 7、克拉贝龙方程

dP?Hm?适用条件是多组分的多相平衡系统。( ) dTT?VmdP?Hm?,其压力随温度的变化率一定大于0。( ) dTT?Vm8、克拉贝龙方程

9、共沸物是混合物,而不是化合物,其组成随压力改变而改变。( )

10、具有最低沸点的A和B二组分系统,恒沸物为C,精馏后的残液是C。( ) 三、计算题

1、苯酚-水体系在60℃时,分为两个液相,第一相含酚16.8%(质量),第二相含水44.9%(质 量)。如果该体系中含有90g水和60g苯酚,则各相质量是多少?

2、在含80%(质量)苯酚的100g水溶液中需要再加多少水,才能使溶液变混浊? (水-苯酚两 相平衡时水相含酚16.8%,酚相含水44.9%)。

3、70℃时,CH4的蒸气压为82.8kPa,80℃时为112.4kPa,计算:(1) CH4的摩尔气化热;(2) 正常沸点。

-1

4、乙醚在正常沸点34.66℃时的气化热为360.2 J·g,求:(1) 压力为98.7 kPa时的沸 点;(2) 温度为36.6℃时的蒸气压。

-1

5、100℃时水的气化热为2255 J·g,求水的蒸气压随温度的变化率。

6、固态氨的饱和蒸气压与温度的关系有:ln(p/Pa)=27.92-3754/(T/K),液态氨的饱和蒸气压与温度的关系为:lnc(p/Pa)=24.38-3063/(T/K),试求氨的三相点的温度与压力。

7、(NH4)2SO4 20℃时在水中的溶解度为43.0%(质量分数)。 现将纯度为94%的粗盐100g溶于100g水中,然后降温至20℃,得到多少结晶?

8、固态苯和液态苯的蒸气压与温度的关系分别如下: lg?p?s?/Pa??11.971?2310KT

lg?p?l?/Pa??10.097?1784K T求:(1)苯的三相点温度及三相点的蒸气压; (2)苯在三相点时的熔化焓及熔化熵。

9、图为Sb-Cd的温度一组成图,(1)标明各区域相态;(2)确定物系形成化合物的组成;(3)确定该化合物的化学式(Mcd=112.41 Msb=121.75)

23

10、图是A,B两化合物的等压固液相图。请指出:(1)N,P,Q各点的相态及相数并说明这些点所代表的意义;(2)由d点降温到y点过程中系统相态的变化情况。

R

M P Q S

E N

AS 20 40 80

第五章 相平衡答案 一、选择题题号 答案 题号 答案 题号 答案 1 D 2 A 3 D 4 D 5 C 6 B 7 C 8 B 9 10 D D [(1-0.449)-0.4]/解:(0.4-0.168)=0.65 2、 解:

当出现两相时,溶液开始变混浊,即:0.832>H2O%>0.449

设再加入水为xg,则 [100(1-0.8)+x]/[100(1-0.8)+x+100×0.8]>0.449

解之,得 x>45.2g 3、 解:

ln(p2/p1)=ΔvapHm(T2-T1)/(2.303RT1T2)

?

ΔvapHm=30796J

?-1-1

∵ΔvapHm/Tb=88 J·K·mol ∴T2=30796/88=350K 4、 解:

ln(p2/p1)=ΔvapHm(T2-T1)/(2.303RT1T2) ∴ Tb=307.1K

ln(p2/101.3)=360.2×74(309.8-307.9)/(2.303×8.314×307.9×309.8)

3

p2=108×10Pa=108 kPa 5、解:

dp/dT=ΔvapHmp/RT

2

dp/dT=2255×18×101325/(8.314×373.2)

-1

Pa·K

-1

dp/dT=3552Pa·K

24

?

2??

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 C C C A D A C B C A 21 22 23 24 25 B C C D A

二、判断题

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 × × × √ × √ × × √ × 三、计算题 1、 解:

该体系的总组成为含酚: 60/(90+60)×100%=40%

根据题意及杠杆规则,两者质量之比为

6、 解:

的意义 三相点的压力:三相点温度时NH3(l)和N LN+A(S)+T(S) 3 A与T的最NH3(s)的蒸气压。所以三相点的温度和压力低共熔点 即为上两方程联立之后的解。 Q LP+ T(S)+B(S) 3 T的不相合解之, 得:T=195.2K 熔点 3

p=5.93×10Pa P LP 1 转熔反应7、解: 的液相点 溶液的组成为:100×94%/(100+100)=0.47 其中LN和LP分别表示组成为N,P的熔液。 根据杠杆规则:ml(0.47-0.43)=ms(1-0.47)(2)由d点代表的熔液降温到Z点后,开即(200-ms)×0.04=ms×0.53 始析出固体B,继续降温,B不断析出∴ ms=14.0g,固析出晶体14.0g。 而熔液组成沿ZP线变化,降温到X点8、解:

后不稳定化合物T开始析出,此时下

(1)三相点时,p(s)=p(l) 列放热的转熔反应进行: 即11.971-2310K/T=10.097-1784K/T B?s??Lp?T?s?

解得T=279.2K

这时,三相共存,温度维持不变,LP

将T代入上述任一蒸气压与温度的关

熔液相的组成为P。直到B(s)消失

系式中,得P=4977Pa

后,温度再继续下降,T不断析出,而

(2)由克-克方程 与之平衡的液相组成沿PN线变化,温

?Hmp?? lg??C???度降到y点后,开始析出固体A,此时

?Pa?2.303RT并对此题给关系式,有

LN+A(S)+T(S)三相共存,温度维持

-1?subHm?2.303?8.314?2310kJ?mol?44.23kJ?mol?1不变,待组成为N的LN熔液相消失后

温度才继续下降。

?1?vapHm?2.303?8.314?1784kJ·mol?34mol?1 .16J·

?fusHm??subHm??vapHm?10.07kJ·mol?1

9、解:

?fusSm??fusHm/T?36.07J·K?1·mol?1

(1)在相图上标明

(2)0.580 l (3)Sb2Cd3 l+Sb2Cd3 l+Sb Sb+Sb2Cd3 Sb2Cd3+Cd

10、解:

(1)A和B会形成不稳定

化合物T。N,P,Q各点的相态,相数及这些点所代表的意义列于 下表: 点 相点 相数 l+Cd 点所代表25