第六章相平衡的大題和選擇題有答案(共9頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第六章 相 平 衡一、判斷說(shuō)明題： 1. 對(duì)于一個(gè)含有N種化學(xué)物質(zhì)所組成的體系，若體系中不存在化學(xué)反應(yīng)，則N與C存在什么關(guān)系? 又若其中某一種化學(xué)物質(zhì)在某一項(xiàng)中實(shí)際不存在， 試推導(dǎo)出該體系的相律形式仍然是CP2。提示：請(qǐng)考慮描述體系組成的變量數(shù)與各種物質(zhì)在各相間化學(xué)勢(shì)相等的等式數(shù)應(yīng)該作怎樣的修正？答：化學(xué)物質(zhì)數(shù)N是一指相平衡體系內(nèi)能夠出現(xiàn)的不同化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)數(shù)；組分?jǐn)?shù)C是指該平衡體系內(nèi)所需的最少物質(zhì)數(shù)，即該相平衡體系中物種數(shù)減去化學(xué)平衡數(shù)， 再減去濃度限制條件數(shù)，CNRR。如果體系中不存在化學(xué)反應(yīng)，則CNR，如果體系中不存在化學(xué)反應(yīng)，也不存在濃度限制條件，則

2、CN。 C種物質(zhì)在P個(gè)相中都存在， 則描述體系組成的變量數(shù)為 P(C-1)，化學(xué)勢(shì)相等的關(guān)系式數(shù)為 C(P -1)，描述體系最少變量數(shù)，即自由度 P(C-1)C(P-1)+2 CP2； 若某種物質(zhì)在其中某一相中不存在，則描述體系組成的變量數(shù)為 (P -1)(C-2)P (C-1)1，化學(xué)勢(shì)相等的關(guān)系式數(shù)為：C(P -2)(C-1)C(P -1)1，自由度 P (C-1)-1C(P -1)12PC2。因此體系的相律形式是同一形式。 2. 對(duì)于純水，當(dāng)水氣、水與冰三相共存時(shí)，其自由度為多少？你是怎樣理解的？答：根據(jù)相律，水純物質(zhì)， C1， T273.16 K， p611 Pa， 溫度壓力

3、確定， 其自由度=1-3+20，說(shuō)明該體系的組成、溫度與壓力均不能任意改變。 3. 由水氣變成液態(tài)水是否一定要經(jīng)過(guò)兩相平衡態(tài)，是否還有其它途徑。答：不一定要經(jīng)過(guò)兩相平衡。從水的相圖上可知，將水汽先升溫，使溫度超過(guò) 647.2 K，后再加壓，使壓力超過(guò) 2.2×107 Pa，然后再先降溫后降壓，便可不經(jīng)過(guò)氣液兩相平衡態(tài)，使水汽轉(zhuǎn)變成液態(tài)水。 4. 右圖是 CO2 的相圖，試與水的相圖比較，兩者有何異同，圖中有哪處 0？ 根據(jù)相圖你如何理解在高壓鋼瓶?jī)?nèi)可以?xún)?chǔ)存液態(tài) CO2，而將液態(tài) CO2 從鋼瓶口快速?lài)娭量諝庵?，在噴口上裝一尼龍袋，在袋內(nèi)得到的是固態(tài) CO2(干冰)

4、，而不能得到液態(tài) CO2？答：與水的相圖比較，顯著的差別是固液二相平衡線的傾斜方向不同，水的液固二相平衡線斜率 dp/dT0，而 CO2 的 dp/dT0。在室溫和正常大氣壓，p/p1時(shí)，液態(tài)水是穩(wěn)定的，而對(duì)于 CO2 來(lái)說(shuō)，固態(tài)與氣態(tài)是穩(wěn)定的，因?yàn)樗娜帱c(diǎn)時(shí)壓力 p/p1，而 CO2 三相點(diǎn)時(shí)壓力 p/p1，液態(tài)是不能穩(wěn)定存在的，氣、固二相可平衡存在，因此從鋼瓶中噴出的 CO2 不可能是液態(tài)，高壓下液態(tài) CO2 噴出鋼瓶，壓力迅速降低，液態(tài) CO2迅速氣化膨脹，體系對(duì)環(huán)境作功，內(nèi)能下降，溫度降低，使另一部分 CO2 因溫度下降而凝結(jié)成固態(tài) CO2 (即干冰)。因此 尼龍袋內(nèi)得到干冰，而不能

5、得到液態(tài) CO2 。 5. 根據(jù)硫的相圖，請(qǐng)考慮下述諸問(wèn)題： (a) 為什么硫存在四個(gè)三相點(diǎn)? (b) 將室溫下的斜方硫(又稱(chēng)正交硫)投入 373.2 K 的沸水中，便迅速取出來(lái)與在沸水中放置一段較長(zhǎng)的時(shí)間再取出來(lái)，二者的狀態(tài)可能有何差別？ (c) 將 388 K 的熔融硫倒入 373 K 的沸水中放置一段時(shí)間，硫?qū)⒊墒裁礌顟B(tài)？ (d) 將高溫硫蒸氣分別通入373K 的沸水中與298K 的水中，所形成的硫各是什么狀 態(tài)? (e) 將單斜硫迅速冷卻至室溫，其狀態(tài)是穩(wěn)定態(tài)還是介穩(wěn)狀態(tài)？久置后又將怎樣？答：(a) 因?yàn)榱蚓哂袉涡迸c斜方兩種晶相，一種氣相與一種液相共四相，所以具有四個(gè)三相點(diǎn)。

6、 (b) 放入 373.2 K 沸水中迅速取出來(lái)，來(lái)不及進(jìn)行晶形轉(zhuǎn)變，仍為斜方硫，在沸水中久 放后便轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷颉?(c) 硫成為單斜硫。 (d) 通入沸水中為單斜硫，通入 298 K 水中為斜方硫。 (e) 迅速冷卻仍為單斜硫，它是介穩(wěn)狀態(tài)，久置后轉(zhuǎn)變?yōu)樾狈搅颉?#160;6. 為什么具有 40 Cd 的 BiCd 體系，其步冷曲線的形狀與純 Bi 及純 Cd 的相同?答：因?qū)⒃擉w系冷卻到 413 K 時(shí)，便有固相出現(xiàn)，但析出的固體成份與液相成份相同，液相組成不變，0，溫度不變，步冷曲線出現(xiàn)平臺(tái)，直至全部凝固后溫度才下降，所以步冷曲線形狀與純 Bi 或純 Cd 相同。 7. 怎樣可

7、從含 80 Cd 的 BiCd 混合物中分離出 Cd 來(lái)，能否全部分離出來(lái)？答：先將體系加熱熔化(溫度超過(guò) 563 K )，再使其緩慢冷卻，(攪拌使液相組成均勻)，當(dāng)體系冷卻到BC線處，便有純 Cd 析出，繼續(xù)冷卻，Cd 不斷析出，使溫度不低于 413 K時(shí)，便可分離出純固態(tài) Cd，但不能把體系中 Cd 全部分離出來(lái)，因?yàn)闇囟冉档?413 K 時(shí)，除了 Cd 析出外，Bi 也析出，也可認(rèn)為 Cd 與 Bi 形成低共熔混合物(含 40 Cd) 析出，用杠桿規(guī)則計(jì)算可知最多能有 66.7 的 Cd 可以分離出來(lái)。 8. 如何將含24 HCl 的鹽酸進(jìn)行蒸餾，餾出物為何物? 如果將含18

8、HCl 的鹽酸蒸餾又如何？(參考表 5-3)。答：HCl-H2O 體系的恒沸混合物組成是含22.25 HCl，具有最高恒沸點(diǎn)。含 24 HCl 的鹽酸蒸餾，餾出物中 HCl24，剩余物中的 HCl小于24，但大于22.25； 如果 含 18 HCl 的鹽酸蒸餾，餾出物中 HCl18，剩余物中 HCl 大于18， 但小于 22.25。 9. 有人說(shuō)三組分體系的實(shí)際相圖中，其狀態(tài)點(diǎn)的自由度均是條件自由度，你認(rèn)為對(duì)否？為什么？答：對(duì)的。因?yàn)槿M分體系中，C，P，當(dāng)min0時(shí)，P，即最多可以存在五相平衡。而當(dāng) P min1時(shí)，就是說(shuō)三組分體系中最多可以有個(gè)獨(dú)立變量，要用四維坐標(biāo)才能完整地表示

9、其相圖，而四維相圖無(wú)法畫(huà)出，實(shí)際相圖最多是三維坐標(biāo)立體相圖，或者二維坐標(biāo)平面相圖，因此通常把壓力恒定，或溫度、壓力均恒定，這時(shí)的自由度就是條件自由度。 10. 如圖 5-35 所示的體系，當(dāng)溫度下降時(shí)，對(duì)大多數(shù)體系的二塊半園形部分互溶區(qū)域逐漸擴(kuò)大，直至最后能聯(lián)成帶狀，請(qǐng)分析這時(shí)相圖中各塊面積的狀態(tài)。答：A與B，A與C是部分互溶，B與C是完全互溶，當(dāng)溫度下降后形成c帶狀 (見(jiàn)相圖)，這時(shí)相圖上，面積A是 相(單相區(qū))，面積BCc為 相(單相區(qū))，面積c為 與 二相平衡區(qū)，如果體系的組成以點(diǎn)表示，M點(diǎn)表示 相組成，N點(diǎn)表示 相組成。 圖 5-35 圖 5-36 11. 如圖 5-36 中

10、三塊部分互溶區(qū)域，當(dāng)體系的溫度下降時(shí)，三塊半園形面積會(huì)逐漸擴(kuò)大直到相互交蓋，在圖中央會(huì)出現(xiàn)一個(gè)三角形，試分析體系在這三角形中的狀態(tài)。答：圖中央出現(xiàn)三角形 A'B'C'，在三角形 A'B'C' 中任意一點(diǎn)，存在三個(gè)相平衡，三相的組成： 相組分以 A' 點(diǎn)表示； 相的組分以 B' 點(diǎn)表示； 相的組分以 C' 點(diǎn)表示。 12. 在三角形坐標(biāo)圖上，有一由頂點(diǎn)至對(duì)邊任一點(diǎn)的聯(lián)線，如圖 5-37 中的 Cf 線，試用幾何法證明在該線上任一點(diǎn)，A 與 B 的組成比為一定值。答：Cf 線上任意一點(diǎn)p，根據(jù)三組分體系三角形坐標(biāo)表示

11、法特點(diǎn)，p點(diǎn)的組成 A/BCb/Acap/bp，在AB二組分體系中，點(diǎn)物系中 A/BBf/Af，要證明三組分中任一點(diǎn)物系中組分A與B的合量之比為一定值，只要能證明 ap/bpBf/Af 即可。根據(jù)，在 CfB 中，apBf，ap/BfCp/Cf； CAf 中 b'pAf，b'p/AfCp/Cf； 則 ap/Bfb'p/Af pbb'pb'b'60°，bpb'p ap/Bf bp/Af 即 ap/bpBf/Af 三組分體系中任一點(diǎn)，組分A與B的合量之比為定值。(證畢) 圖 5-37  二、單選題：1H2O、K+、Na+、

12、Cl- 、I- 體系的組分?jǐn)?shù)是：(A)  C = 3；      (B) C = 5；   (C) C= 4；       (D) C = 2。 2 克勞修斯克拉伯龍方程導(dǎo)出中，忽略了液態(tài)體積。此方程使用時(shí)，對(duì)體系所處的溫度要求：(A) 大于臨界溫度； (B) 在三相點(diǎn)與沸點(diǎn)之間；(C) 在三相點(diǎn)與臨界溫度之間； (D) 小于沸點(diǎn)溫度。 3單組分固液兩相平衡的pT曲線如圖所示，則：(A)  Vm(l) = Vm(s)； 

13、60;    (B) Vm(l)Vm(s)；(C)  Vm(l)Vm(s)；  (D) 無(wú)法確定。 4蒸汽冷凝為液體時(shí)所放出的潛熱，可用來(lái)：(A) 可使體系對(duì)環(huán)境做有用功；   (B) 可使環(huán)境對(duì)體系做有用功；(C) 不能做有用功；    (D) 不能判定。 5壓力升高時(shí)，單組分體系的熔點(diǎn)將如何變化：(A)  升高；       (B) 降低； (C) 不變；   

14、(D) 不一定 。 6硫酸與水可組成三種化合物：H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)，在p下，能與硫酸水溶液共存的化合物最多有幾種：(A)  1 種；      (B) 2 種；  (C) 3 種；     (D) 0 種。 7在Pa的壓力下，I2在液態(tài)水與CCl4中的溶解已達(dá)到平衡(無(wú)固體I2存在)，此體系的自由度為：(A)  1；     

15、  (B) 2；  (C) 3；        (D) 0。 8NaCl水溶液和純水，經(jīng)半透膜達(dá)到滲透平衡，該體系的自由度數(shù)是：(A)  f = 1；       (B) f = 2；  (C) f = 3；     (D) f = 4。 9對(duì)于下列平衡系統(tǒng)：高溫下水被分解；同，同時(shí)通入一些H2(g) 和O2(g)；H2和O2同時(shí)溶于水中，其組元數(shù)K和自由度數(shù)f的值完

16、全正確的是：(A)  C = 1，f = 1 C = 2，f = 2 C = 3，f = 3；(B)  C = 2，f = 2 C = 3，f = 3 C = 1，f = 1；(C)  C = 3，f = 3 C = 1，f = 1 C = 2，f = 2；(D)  C = 1，f = 2 C = 2，f = 3 C = 3，f = 3。 10在下列體系中自由度f(wàn) = 2的體系是：(A) 298K時(shí)，H2O(l), H2O(g)；  (B) S(s), S(l), S(g)；(C)  C2H5OH(l) 與H2O(l) 的混

17、合物 ；(D)  一定量的PCl5(g) 分解平衡時(shí)：PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 。 11某體系中有Na2CO3水溶液及Na2CO3·H2O(s)、Na2CO3·7H2O(s)、Na2CO3·10H2O(s)三種結(jié)晶水合物。在p 下，f = C - P + 1 = 2 - 4 + 1 = -1，這種結(jié)果表明：(A) 體系不是處于平衡態(tài)；    (B) Na2CO3·10 H2O(s) 不可能存在；(C) 這種情況是不存在的；  &

18、#160;   (D) Na2CO3·7H2O(s) 不可能存在。 12相圖與相律之間是：(A) 相圖由實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制得出，相圖不能違背相律； (B) 相圖由相律推導(dǎo)得出；(C) 相圖由實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制得出，與相律無(wú)關(guān)；    (D) 相圖決定相律。 13下列敘述中錯(cuò)誤的是：(A)  水的三相點(diǎn)的溫度是273.15K，壓力是610.62 Pa ；(B)  三相點(diǎn)的溫度和壓力僅由系統(tǒng)決定，不能任意改變 ；(C)  水的冰點(diǎn)溫度是0(273.15K)，壓力是 Pa

19、；(D)  水的三相點(diǎn)f = 0，而冰點(diǎn)f = 1 。 14Na 2CO3可形成三種水合鹽：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、NaCO3·10H2O，在常壓下，將Na2CO3投入冰水混合物中達(dá)三相平衡時(shí)，若一相是冰，一相是Na2CO3水溶液，則另一相是：(A)  Na2CO3 ；    (B) Na2CO3·H2O ；   (C) Na2CO3·7H2O；  (D) Na2CO3·10H2O。  15如圖

20、，對(duì)于右邊的步冷曲線對(duì)應(yīng)是哪個(gè)物系點(diǎn)的冷卻過(guò)程：(A)  a點(diǎn)物系 ；          (B) b點(diǎn)物系 ；(C)  c點(diǎn)物系 ；          (D) d點(diǎn)物系 。 16如圖，對(duì)于形成簡(jiǎn)單低共熔混合物的二元相圖，當(dāng)物系的組成為x，冷卻到t時(shí)，固液二相的重量之比是：(A) w(s)w(l) = acab ；  (B) w(s)w(l) = bcab ；(C)&#

21、160;w(s)w(l) = acbc ；  (D) w(s)w(l) = bcac 。 17如圖，對(duì)于形成簡(jiǎn)單低共熔混合物的二元相圖，當(dāng)物系點(diǎn)分別處于C、E、G點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的平衡共存的相數(shù)為：(A)  C點(diǎn)1，E點(diǎn)1，G點(diǎn)1 ；(B)  C點(diǎn)2，E點(diǎn)3，G點(diǎn)1；(C)  C點(diǎn)1，E點(diǎn)3，G點(diǎn)3；(D)  C點(diǎn)2，E點(diǎn)3，G點(diǎn)3。 18在相圖上，當(dāng)物系處于哪一個(gè)點(diǎn)時(shí)只有一個(gè)相：(A)  恒沸點(diǎn)；     (B) 熔點(diǎn)； (C)  臨界點(diǎn)； 

22、0;    (D) 低共熔點(diǎn)。 19甲、乙、丙三人共吃一支冰棍，三人約定： 各吃質(zhì)量的三分之一； 只準(zhǔn)吸，不準(zhǔn)咬； 按年齡由小到大順序先后吃。結(jié)果，乙認(rèn)為這只冰棍沒(méi)有放糖，甲則認(rèn)為這冰棍非常甜，丙認(rèn)為他倆看法太絕對(duì)化。則三人年齡：(A)  甲最大，乙最??；         (B) 甲最小，乙最大；(?)(C)  丙最大，甲最??；         (

23、D) 丙最小，乙最大。 20如圖A與B是兩組分恒壓下固相部分互溶凝聚體系相圖，圖中有幾個(gè)單相區(qū)：(A) 1個(gè)；   (B) 2個(gè)；  (C) 3個(gè)；  (D) 4個(gè)。    21有一形成不穩(wěn)定化合物的雙組分A與B凝聚體系，系統(tǒng)的組成剛巧與不穩(wěn)定化合物的組成相同，當(dāng)其從液態(tài)冷卻到不相稱(chēng)熔點(diǎn)，系統(tǒng)內(nèi)建立如下平衡：液相 + A(s) = AxBy(不穩(wěn)定化合物)，如果在此時(shí)系統(tǒng)由外界吸取熱時(shí)，則上述的平衡將：(A)  向左移動(dòng)；   (B) 向右移動(dòng)；  (C)

24、 不移動(dòng)； (D) 無(wú)法判定。 22A與B可以構(gòu)成2種穩(wěn)定化合物與1種不穩(wěn)定化合物，那么A與B的體系可以形成幾種低共熔混合物：(A)  2種；  (B) 3種；  (C) 4種；  (D) 5種。  23如圖A與B是兩組分恒壓下固相部分互溶凝聚體系相圖，有幾個(gè)兩固相平衡區(qū)：(A) 1個(gè)；  (B) 2個(gè)；  (C) 3個(gè)； (D) 4個(gè)。   24在第一種物質(zhì)中加入第二種物質(zhì)后，二者的熔點(diǎn)發(fā)生什么變化? (A)  總是下降；   (B) 總是上升

25、； (C) 可能上升也可能下降； (D) 服從拉烏爾定律。  25如圖是FeO與SiO2的恒壓相圖，那么存在幾個(gè)穩(wěn) 定化合物：(A) 1個(gè)；  (B) 2個(gè)；(C) 3個(gè)；  (D) 4個(gè)。  26A及B二組分組成的凝聚體系能生成三種穩(wěn)定的化合物，則于常壓下在液相開(kāi)始冷卻的過(guò)程中，最多有幾種固相同時(shí)析出？(A)  4種；    (B) 5種；  (C) 2種；   (D) 3種。 27在溫度為T(mén)時(shí)，A(l) 與B(l) 的飽和蒸氣壓分別為30.0

26、kPa和35.0kPa，A與B完全互溶，當(dāng)xA = 0.5時(shí)，pA = 10.0kPa，pB = 15.0kPa，則此二元液系常壓下的Tx相圖為：(B)     28兩組分理想溶液，在任何濃度下，其蒸氣壓：(A)  恒大于任一純組分的蒸氣壓； (B)  恒小于任一純組分的蒸氣壓；(C)  介于兩個(gè)純組分的蒸氣壓之間； (D)  與溶液組成無(wú)關(guān) 。 29設(shè)A和B可析出穩(wěn)定化合物AxBy和不穩(wěn)定化合物AmBn，其Tx圖如圖所示，其中阿拉伯?dāng)?shù)字代表相區(qū)，根據(jù)相圖判斷，要分離出純凈的化合物AmBn，物系

27、點(diǎn)所處的相區(qū)是：(A) 9；  (B) 7； (C) 8；  (D) 10。     30液體A與B形成蒸氣壓正偏差很大的溶液，在精餾塔中精餾時(shí)，塔釜得到的是：(A)  恒沸混合物；  (B) 純A；  (C) 純B；  (D) 純A或純B。    31如圖A與B是兩組分恒壓下固相部分互溶凝聚體系相圖，圖中有幾個(gè)兩相區(qū)：(A) 1個(gè)；    (B) 2個(gè)； (C) 3個(gè)；  

28、(D) 4個(gè)。 32水蒸氣蒸餾通常適用于某有機(jī)物與水組成的：(A) 完全互溶雙液系； (B) 互不相溶雙液系； (C) 部分互溶雙液系； (D) 所有雙液系。 33下圖是二元凝聚體系相圖，其中物系點(diǎn)與相點(diǎn)合一的是：(A) F點(diǎn)，G點(diǎn)；(B) I點(diǎn)，D點(diǎn)；(C) H點(diǎn)，D點(diǎn)；(D) H點(diǎn)，G點(diǎn)。               34A與B是兩種互不相溶的兩種液體，A的正常沸點(diǎn)80，B的正常沸點(diǎn)120。把

29、A、B混合組成一個(gè)體系，那么這個(gè)混合物的正常沸點(diǎn)為：(A) 小于80； (B) 大于120； (C)  介于80與120之間； (D) 無(wú)法確定范圍。 35右圖是三液態(tài)恒溫恒壓相圖，ac、be把相圖分成三個(gè)相區(qū)、，每個(gè)相區(qū)存在的相數(shù)是：(A)   區(qū)1、區(qū)1、區(qū)1 ； (B)  區(qū)1、區(qū)3、區(qū)2 ；(C) 區(qū)1、區(qū)2、區(qū)2 ； (D) 區(qū)1、區(qū)2、區(qū)1 。 36金(熔點(diǎn)1063)與銅(熔點(diǎn)1083)形成合金；取含金量50的固熔體冷卻，首先析出固溶體的含金量是：(A)  大于50；   (B) 小

30、于50 %； (C) 等于50；   (D) 不一定。 37H2ONaClNa2SO4的物系中Na2SO4與H2O能形成水合物Na2SO4·10 H2O(D)。相圖中，在DBC區(qū)中存在的是：(A)  水合物D與溶液；(B)  水合物D、NaCl和組成為F的溶液 ；(C)  水合物D、NaCl和Na2SO4三相共存 ；(D)  純NaCl、純Na2SO4和水溶液 。 38H2OKNO3NaNO3物系的相圖如下。那么在BEC區(qū)內(nèi)平衡的相是：(A)  純NaNO3與其飽和溶液 ；(B)  純KaNO3

31、與其飽和溶液 ；(C)  含KNO3、NaNO3與不飽和溶液 ；(D)  含KNO3、NaNO3與雙飽和溶液(E) 。 39分配定律不適用下列哪個(gè)體系：(A)  I2溶解在水與CCl4中； (B)  Na2CO3溶解在正庚烷和二乙二醇醚中；(C)  NH4Cl溶解在水與苯中； (D)  Br2溶解在CS2與水中。  40如圖是恒溫恒壓下的三組分鹽水體系相圖，復(fù)鹽可形成水合物，存在幾個(gè)三相平衡區(qū)：(A)  2個(gè)；  (B) 3個(gè)； (C) 4個(gè)；  (D) 5個(gè)。   單選題答案：1. C；      2. C；