物理化學(xué)課后習(xí)題第六章答案

1、.第六章 相平衡6.1 指出下列平衡系統(tǒng)中的組分?jǐn)?shù)c，相數(shù)p及自由度f。（1） i2(s)與其蒸氣成平衡；（2） caco3(s)與其分解產(chǎn)物cao(s)和co2(g)成平衡；（3） nh4hs(s)放入一抽空的容器中，并與其分解產(chǎn)物nh3(g)和h2s(g)成平衡；（4） 取任意量的nh3(g)和h2s(g)與nh4hs(s)成平衡。（5） i2作為溶質(zhì)在兩不互溶液體h2o和ccl4中達(dá)到分配平衡（凝聚系統(tǒng)）。解： （1）c = 1, p = 2, f = c p + 2 = 1 2 + 2 = 1. （2）c = 3 1 = 2, p = 3, f = c p + 2 = 2 3 + 2

2、= 1. （3）c = 3 1 1 = 1, p = 2, f = c p + 2 = 1 2 + 2 = 1. （4）c = 3 1 = 2, p = 2, f = c p + 2 = 2 2 + 2 = 2. （5）c = 3, p = 2, f = c p + 1 = 3 2 + 1 = 2.6.2 常見的na2co3(s)水合物有na2co3h2o(s)，na2co37h2o(s)和na2co310h2o(s).（1）101.325kpa下，與na2co3水溶液及冰平衡共存的水合物最多能有幾種？（2）20時(shí)，與水蒸氣平衡的水合物最多可能有幾種？解:（1）c = s r - r = 2

3、0 0 =2精品. f = c p + 1 =2 p + 1= 3 p 0， 即p-21，那么能與na2co3水溶液及冰平衡共存的水合物最多只有一種。（2）c = s r - r = 2 0 0 =2f = c p + 1 =2 p + 1= 3 p 0，即p-12，那么與水蒸氣平衡的水合物最多可能有兩種。6.4 單組分系統(tǒng)碳的想吐（示意圖）如附圖所示。（1）分析圖中各點(diǎn)、線、面的相平衡關(guān)系及自由度數(shù)；（2）25，101.325kpa下，碳以什么狀態(tài)穩(wěn)定存在？（3）增加壓力可以使石墨轉(zhuǎn)換為金剛石。已知石墨的摩爾體積大于金剛石的摩爾體積，那么加壓使石墨轉(zhuǎn)換為金剛石的過程吸熱還是放熱？解：（1）o

4、a線石墨和金剛石的平衡 f=1ob線石墨和液相碳的平衡 f=1oc線金剛石和液相碳的平衡 f=1o點(diǎn) 石墨，金剛石和液相碳的三相平衡點(diǎn) f=0a點(diǎn) 石墨和金剛石的不可區(qū)分點(diǎn) b點(diǎn) 石墨和液相碳的不可區(qū)分點(diǎn) c點(diǎn) 金剛石和液相碳的不可區(qū)分點(diǎn)（2）從相圖上可直接讀得，碳在25，101.325kpa時(shí)穩(wěn)定存在的形式是石墨；精品.（3）由克拉佩龍方程：若增加壓力：，即 ，又有 ，那么可以得到，那么加壓使石墨轉(zhuǎn)換為金剛石的過程是放熱過程。6.5 已知甲苯、苯在90 c下純液體的飽和蒸氣壓分別為54.22 kpa和136.12 kpa。兩者可形成理想液態(tài)混合物。取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于帶

5、活塞的導(dǎo)熱容器中，始態(tài)為一定壓力下90 c的液態(tài)混合物。在恒溫90 c下逐漸降低壓力，問（1） 壓力降到多少時(shí)，開始產(chǎn)生氣相，此氣相的組成如何？（2） 壓力降到多少時(shí)，液相開始消失，最后一滴液相的組成如何？（3） 壓力為92.00 kpa時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)氣-液兩相平衡，兩相的組成如何？?jī)上嗟奈镔|(zhì)的量各位多少？解：原始溶液的組成為 （1）剛開始出現(xiàn)氣相時(shí)，可認(rèn)為液相的組成不變，因此 精品. （2）只剩最后一滴液體時(shí)，可認(rèn)為氣相的組成等于原始溶液的組成 （3）根據(jù)（2）的結(jié)果 由杠桿原理知， 6.6 101.325 kpa下水(a)-醋酸(b)系統(tǒng)的氣-液平衡數(shù)據(jù)如下。100102.1104.4107.

6、5113.8118.100.3000.5000.7000.9001.000精品.00.1850.3740.5750.8331.000（1） 畫出氣-液平衡的溫度-組成圖。（2） 從圖上找出組成為的氣相的泡點(diǎn)。（3） 從圖上找出組成為的液相的露點(diǎn)。（4） 105.0 c時(shí)氣-液平衡兩相的組成是多少？（5） 9 kg水與30 kg醋酸組成的系統(tǒng)在105.0 c達(dá)到平衡時(shí)，氣-液兩相的質(zhì)量各位多少？解：（1）氣-液平衡的溫度-組成圖為 （2）的氣相的泡點(diǎn)為110.3 c。 （3）的液相的露點(diǎn)為112.7 c。 （4）105.0 c時(shí)氣-液平衡兩相的組成，。 （5）系統(tǒng)代表點(diǎn)精品. 6.7 已知水-苯

7、酚系統(tǒng)在30 c液-液平衡時(shí)共軛溶液的組成為：l1（苯酚溶于水），8.75 %；l2（水溶于苯酚），69.9 %。（1） 在30 c，100 g苯酚和200 g水形成的系統(tǒng)達(dá)液-液平衡時(shí)，兩液相的質(zhì)量各為多少？（2） 在上述系統(tǒng)中若再加入100 g苯酚，又達(dá)到相平衡時(shí)，兩液相的質(zhì)量各變到多少？ 解：（1）系統(tǒng)代表點(diǎn)，根據(jù)杠桿原理 （3） 系統(tǒng)代表點(diǎn)精品. 6.8 水-異丁醇系統(tǒng)液相部分互溶。在101.325 kpa下，系統(tǒng)的共沸點(diǎn)為89.7 c。氣(g)、液(l1)、液(l2)三相平衡時(shí)的組成依次為：70.0 %；8.7 %；85.0 %。今由350 g水和150 g異丁醇形成的系統(tǒng)在101.

8、325 kpa壓力下由室溫加熱，問：（1） 溫度剛要達(dá)到共沸點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)處于相平衡時(shí)存在哪些相？其質(zhì)量各為多少？（2） 當(dāng)溫度由共沸點(diǎn)剛有上升趨勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)處于相平衡時(shí)存在哪些相？其質(zhì)量各為多少？ 解：相圖見圖（6.7.2）。（1）溫度剛要達(dá)到共沸點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)中尚無氣相存在，只存在兩個(gè)共軛液相。系統(tǒng)代表點(diǎn)為。根據(jù)杠桿原理 （2）當(dāng)溫度由共沸點(diǎn)剛有上升趨勢(shì)時(shí)，l2消失，氣相和l1共存，因此精品. 6.10 為了將含非揮發(fā)性雜質(zhì)的甲苯提純，在86.0 kpa壓力下用水蒸氣蒸餾。已知：在此壓力下該系統(tǒng)的共沸點(diǎn)為80 c，80 c時(shí)水的飽和蒸氣壓為47.3 kpa。試求：（1） 氣相的組成（含甲苯的摩爾分?jǐn)?shù)）

9、；（2） 欲蒸出100 kg純甲苯，需要消耗水蒸氣多少千克？解：沸騰時(shí)系統(tǒng)的壓力為86.0 kpa，因此 消耗水蒸氣的量 6.12 固態(tài)完全互溶、具有最高熔點(diǎn)的a-b二組分凝聚系統(tǒng)相圖如附圖。指出各相區(qū)的相平衡關(guān)系、各條線的意義并繪出狀態(tài)點(diǎn)為a，b的樣品的冷卻曲線。解：?jiǎn)雾?xiàng)區(qū)：1 (a + b, 液態(tài)溶液, l) 4 (a + b, 固態(tài)溶液, s)精品.二相區(qū)： 2 (l1 + s1), 3 (l2 + s2)上方曲線，液相線，表示開始有固溶體產(chǎn)生；下方曲線，固相線，表示液態(tài)溶液開始消失。冷卻曲線如圖所示。6.16某a-b二組分凝聚系統(tǒng)相圖如附圖所示。（1）指出各相區(qū)的穩(wěn)定相，三相線上的相平衡關(guān)系；（2）繪出途中狀態(tài)點(diǎn)為a，b，c的樣品的步冷曲線，并表明各階段的相變化。（1）題目給出的相圖可以看作是由一個(gè)共熔型和一個(gè)轉(zhuǎn)熔型的二組分固態(tài)部分互熔凝聚系統(tǒng)構(gòu)成，所以一定存在固溶體區(qū)，各相區(qū)的穩(wěn)定相已在圖中標(biāo)出。圖中有兩條三相線：mon線：因m,n,o三個(gè)點(diǎn)分別與a(s),b(s)和l三個(gè)單相區(qū)相接，故為a(s),b(s)和l三相共存，其平衡關(guān)系為精品.fed線：此三相線表示的是b(s) ,c(s)和l三相共存,