-
.
第六章
相平衡练习题
一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×
1
、
纯物质两相达平衡时，两相的吉布斯函数值一定相等。
（
）
2
、理想
液态混合物与其蒸气达成气、液两相平衡时，气相总压力
p
与液
相组成
x
B
呈线性关系。
（
）
3
、
已知
Cu-Ni
可以形成完全互溶固
熔体，其相图如右图，理论上，通过精炼
可以得到两个纯组分。
（
）
4
、
二组分
的理想液态混合物的蒸气总压力介于二
纯组分的蒸气压之间。
(
)
5
、在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气达
到平衡时气相中的分压与该组分在液相中的组成成正比。
（
）
6
、
恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变。
(
)
7
、
在一个
给定的体系中，
特种数可以分析问题的角度不同而不同，
但独立
组分
数是一个确定的数。
（
）
8
、自由度就是可以独立变化的变量。
（<
/p>
）
9
、单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。
（
）
10
、在
相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对量。
(
)
二、选择题
1
、
在
p
下，
用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，
系统的沸点：
（<
/p>
）
。
（
1
）必低于
373.2
K
；
（
2
）必高
于
373.2 K
；
（
3
）取决于水与有机物的相对数量；
.
（
< br>4
）取决于有机物相对分子质量的大小。
2
、已知
A(l)
、
B(l)
可以组成其
t
-
x
(
y
)
图具有最大恒沸点的液态完全互溶的系统，
则将某一组成的系统精馏可以得到：
(
)
。
（
1
）两个纯组分；
（
2
）两个
恒沸混合物；
（
3
）一个纯组分和一个
恒沸混合
物。
3
、
已知
A
和
B
可构成固溶体，
在组分
A
中，
若加入组分
B
可使固溶体的熔点
提高，则组
B
在此固溶体中的含量必
________
组
分
B
在组分液相中的含量。
（
1
）大于；
（
2
）小于；
（
3<
/p>
）等于；
（
4
）
不能确定。
4
、
硫酸与
水可形成
H
2
SO
4
?
H
2
O(s)
，
H
2
SO
4
?
2H
2
O(s)
，
H
2
SO
4
?
4H
2
O(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
5
、对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中哪一种是不正确的？
(1)
与化合物一样，具有确定的组成；
(2)
恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；
(3)
平衡时，气相和液相的组成相同；
(4)
其沸点随外压的改变而改变。
6
、
将固体
NH
4
HCO
3
(s)
放入真空容器中，等温在
400
K<
/p>
，
NH
4
HCO
3
按下式
分解并达到平衡：
NH
4
HCO
3<
/p>
(s) = NH
3
(g) +
H
2
O(g) +
CO
2
(g)
系统的组分数
C
和自由度数
F
为：<
/p>
(
)
。
(
１
)
Ｃ
＝２，
F
＝１；
(<
/p>
２
)
Ｃ
＝２，<
/p>
F
＝２；
(
３
)
Ｃ
＝１，
F
＝０；
(
４
)
Ｃ
＝３，
F
＝２。
.
7
、
在
101 325 Pa
的压力下，<
/p>
I
2
在液态水和
CCl
4
中达到分配平衡
(
无固态碘存在
)
则该系统的自由度数为：
(
)
。
(1)F=1
；
(2)F=2
；
(3)F=0
；
(4)F=3
。
8
、
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。<
/p>
9
、克
-
克龙方程可适用于：
（
）
。
（
1
）
I
2
（
3
）
I
2
?
s
< br>?
I
2
?
g
?
；
（
2
）
C
?
石墨
?
C
?
金刚石
?
；
I
2
?
l
?
。
?
g,T,P
1
1
?
I
2
?
g,T
2
,P
2
?
；
（
4
< br>）
I
2
?
s
?
10
、压力升高时，单组分体系
的沸点将
(
)
。
。
（
1
）升高；
（<
/p>
2
）降低；
（
3
）不变；
（
4
）不能确定。
11
、
进行水蒸汽蒸馏的必要条件是
(
)
(1)
两种液体互不相溶；
(2)
两种液体蒸汽压都较大；
(3)
外压小于
101kPa
；
(4)
两种液体的沸点相近；
12
、氢气和石墨粉在无催化剂时，在一定的温度和压力下不发生化学反应，体
系的组分数是
(
)
。
(
１
)
2
；
(
２
)
3
；
< br>
(
３
)
4
；
(
４
)
5
。
13
、在上述体系中，有催化剂时可生成
n
种碳氢化合物，平衡时组分数为
(
)
。
.
(<
/p>
１
)
2
；
(
２
)
3
；
(
３
)
4
；
(
４
)
5
。
14
、相律适用于：
(
)
。
(1)
封闭体系；
(2)
敞开体系；
(3)
非平衡敞开体系；
(4)
已达平衡的敞开体系。
15
、具有最低恒沸温度的某两组分体系，在其
T
-x
相图的最低点有
(
)
。
。
（
1
）
F=0;
x
3
）<
/p>
?
l
?
x
?
g
?
；
（
2
）
F=1; x
?
l
?
x
?
g
?
；
F=0;
x
?
l
?
<
br>NaHCO T 由于
<
br>4
<
br>相，各相的组成分别为 <
br>_______ <
br>二组分系统相图如图所示， <
br>
?
g
?
；
（
4
）
F=1; x
?
l
?
?
g
?
。
三、填空题
1
、已知
NaHCO
3
(s)
热分解反应为
2NaHCO
3
== Na
2
CO
3
(s) +
CO
2
(g) +
H
2
O(g)
今将
3
(s)
，
Na
2
CO
3
(s)
，
CO
2
和
H
2
O(g)
按任意比例混合，放入一个密闭
容器中，当反应建立平衡时
,
系统的
R
’
=______
；
C
=______
；
p
=______
；
F
=______
。
2
、热力学温度
与摄氏温度
t
的关系为
，水的三相点
的热力学温度为
。
3
、
450
?
C
时，
将
N
H
3
(g)
与
N
2
(g)
混合，
NH
3
(g)
的分解，
最终得到
NH
3
(g)
、
N
2
(g)
和
H
2
(g)
平衡共存的系统，
求该系统的组分数
C
=______
；
相数
P
=______
；和自由数
F
=______
。
、
A
与
B
可构成液态部分互溶二组分系统其相图如
.
图所示。今将
40 kg
B
与
60 kg
A
混合加热至
53
?
C
，系统为
______
相；
若此时，
将所得液体冷却至
20
?<
/p>
C
，系统为
_____
______
和
；
5
、在一钢瓶中装有
CO
2
，温度为
10
℃，压力为
4.65MPa
，则
CO
2
处于
_____
态。
(
选填气、液、气＋液
)
。
(
已知
CO
2
的临界温度为
31
℃，在
10
℃时
CO
2
的
饱和蒸气压为
4.46MPa)
6
、已知
K-Rb
今将系统
S
经精炼分离，则在固相可得到
______
纯组分，在液相可得到溶体
_______
。
7
、一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯
，
当有机
物的
___________
_
和
____________
越
大时，提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少，能量越节省。
<
/p>
8
、
CaCO
3
(s)
，
BaCO
3
(s)
，
CaO(s)
，
BaO(s)
和
CO
2
(g)
构成一个多相平衡系统，
这个系统的组分数
(
独立
< br>)
为
_
；
自由度数为
_
。
9
、已知
Au-Pt
相图如下：
（
1
）
w
B
=0.40
的合金冷却到
1 300
℃时，
固体合金之组成约为
______
；
（
2
）
w
B
=0.60
的合金冷却到
1 500
℃时，
固相组成为
______
。
< br>
10
、
Na
< br>2
CO
3
(s)
与
H
2
O(l)
可生成水合物
Na
2
CO<
/p>
3
?
H
2
O(s),
Na
2
CO
3
?
7
H
2
O(s),
Na
2
CO
3
?
< br>10H
2
O
则
< br>30
℃时，
与
Na
2
CO
3
水溶液、
冰平衡共存的水合物最多可有
_______
种
。
.
11
、冰的熔点随压力增大而
____
___
，苯的熔点随压力增大而
_________
。
(
选填升
高、降低
)
12
、问答题。
FeCl
3
与
H
2
O
能形
成四种具有相合熔点的水合物
FeCl
3
·
6H
2
O(s)
< br>，
2FeCl
3
·
7H
2
O(s)
，
2FeCl
3
·
5H<
/p>
2
O(s)
和
F
eCl
3
·
2H
2
O(s)
。问该系统组分数是多少？在等压
下最多有几相平衡共存？
13
、完全互溶的
A
，
B
二组分溶液，在
x
B
=0.6
处，平衡蒸气压有最高值，那么
组成
x
B
=0.4
的溶液在气
-
液平衡时，
y
B
(g)
，
x
B
(1)
，
x
B
(
总
)
的大小顺序为
__________
。将
x
B
=0.4
的溶液进行精馏
,
塔顶将得到
______________
< br>。
14
、
纯
液
体
在
其
正
常
沸
点<
/p>
下
沸
腾
变
为
气
体
，
下
述
各
量
中
增
加
的
量
是
；
减
少
的
量
是
；
不
变
的
量
是
。
A
．蒸气
压
B
．摩尔汽化热
C
< br>．摩尔熵
D
．摩尔焓
E
．吉布斯自由能
F
温度
G
。
外压
H
。
摩尔体积
.I
。亥姆霍兹函数
15
、在一透明的真空容器中装入足够量的纯液体，若对其不断加热，
可见
到
；
现
象
，
若
将
容
器
不
断
冷
却
，
又
< br>可
见
到
。
四、问答题。请回答下列各题。
1
、
请论证，恒沸混合物是混合物而不是化合物。
五、填作图题。
1
、
已知
A, B
两种液体完全互溶，
且
p
*
B
?
p*
A
，
在常压下具有最低恒沸混合物组
成为
D
。
.
(1)
试画出该系统
T
-
x
图，
p
-
x
图的草图；
(2)
若有一组成介于
B
与
D
之间的
A
，
B
二组分溶液，
经精馏
后，在塔顶和
塔底各得什么产物？
2
、填作图题。
某二组分凝聚系统相图如下；
（
1
）说明各区的相态及成分；
（
2
）分别
绘出
a
，
b
，
c
，
d
各点<
/p>
开始冷却的步冷曲线，
并注明冷却曲线
转
折处的相态变化及曲线各段的相态。
3
、填作图题。
A-B
系统的固
-
液平衡相图如下：
（
1
）列表指出各区的相态及成分；
（
2
）画出
aa
’
,<
/p>
bb
’
,
cc<
/p>
’
的冷却曲
线的示意图；
（
3
）
欲从
a
系统中得最大量的纯结
晶
< br>A
，应该采取什么操作条件？
4
、填作图题。
(
共
10<
/p>
分
)
下列数据为乙醇和乙酸乙酯在
101.325
kPa
下蒸馏时所得：
温度
t
/
℃
77.15
75.0
71.8
71.6
72.8
76.4
78.3
(C
2
H
5
OH)
气
0.000
0.164
0.398
0.462
0.600
0.880
相
1.000
.
液
0.000
0.100
0.360
0.462
0.710
0.942
相
1.000
(1)
依据表中数据绘制
t
-
x
图
(
粗略图
)
，标示出图中各相区的相态及成分；
(2)
这是一个什么系统？
(3)
将组成
x
(
C
2
H
5
OH
)=0.75
之溶液用精馏塔分离，塔顶、塔底各可得到什
么成
分？
5
、已知
Ag-Cu
< br>相图（液固平衡）如下图所示：
（
1
）填表
（
2
）今有组成为
P
的液态合金，画出其步冷曲线。
步冷曲线
相区
相数
I
II
III
DE
线
A
点
P
点
相态及成分
?
6
、
用热分析法测得
Sb(A) +
Cd(B)
系统步冷曲线的转折温度及停歇温度数据如