相平衡題解（課堂PPT）

1、1第五章相平衡題解2( )1將克拉貝龍方程用于將克拉貝龍方程用于H2O 的液的液 固固兩相平衡，因?yàn)閮上嗥胶?，因?yàn)?Vm( H2O,s ) Vm( H2O,l )，所以隨著壓力的增大，則所以隨著壓力的增大，則H2O( l )的凝固點(diǎn)將：的凝固點(diǎn)將： (A)上升；上升； (B)下降；下降；(C)不變；不變； (D)不能確定。不能確定。一、選擇題：一、選擇題：B3( )2將固體將固體NH4HCO3(s) 放入真空容器中，放入真空容器中，等溫在等溫在400 K，NH4HCO3 按下式分解并達(dá)到平按下式分解并達(dá)到平衡：衡：NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)系統(tǒng)的組系統(tǒng)的組分

2、數(shù)分?jǐn)?shù)C和自由度數(shù)和自由度數(shù) 為：為： (A)C=2， =1； (B)C=2， =2； (C)C=1， 0； (D)C=3， =2。C4( ) 3 N a2C O3可 以 形 成 三 種 水 合 鹽可 以 形 成 三 種 水 合 鹽N a2C O3 H2O 、 N a2C O3 7 H2O 、 Na2CO310H2O，常壓下當(dāng)將，常壓下當(dāng)將Na2CO3(s)投入水投入水溶液中，待達(dá)到三相平衡時(shí)，一相是溶液中，待達(dá)到三相平衡時(shí)，一相是Na2CO3水溶液，一相是水溶液，一相是Na2CO3(s)，則另一相是：，則另一相是： (A)冰；冰； (B) Na2CO310H2O(s) ； (C)Na2CO3

3、7H2O (s) ； (D) Na2CO3H2O (s) ( )4已知已知A和和B 可構(gòu)成固溶體，在組分可構(gòu)成固溶體，在組分A 中，中，若加入組分若加入組分B 可使固溶體的熔點(diǎn)提高，則組分可使固溶體的熔點(diǎn)提高，則組分B 在此固溶體中的含量必在此固溶體中的含量必_ _組分組分B 在液相中在液相中的含量。的含量。(A)大于；大于；(B)小于小于(C)等于；等于；(D)不能確定。不能確定。DA5( )5. . 對恒沸混合物的描寫，下列各種敘述對恒沸混合物的描寫，下列各種敘述中哪一種是不正確的？中哪一種是不正確的？(A) 與化合物一樣，具有確定的組成；與化合物一樣，具有確定的組成；(B) 恒沸混合物的

4、組成隨壓力的改變而改變；恒沸混合物的組成隨壓力的改變而改變；(C) 平衡時(shí)，氣相和液相的組成相同；平衡時(shí)，氣相和液相的組成相同；(D) 其沸點(diǎn)隨外壓的改變而改變。其沸點(diǎn)隨外壓的改變而改變。A61. 指出下列平衡系統(tǒng)中的相數(shù)，組分?jǐn)?shù)和自由度指出下列平衡系統(tǒng)中的相數(shù)，組分?jǐn)?shù)和自由度數(shù)：數(shù)：（1）NH4HS(s)，H2S(g)和和NH3(g)構(gòu)成的系統(tǒng)；構(gòu)成的系統(tǒng)；（2）固體）固體NH4HS（s）處于真空容器中分解達(dá)到）處于真空容器中分解達(dá)到平衡；平衡；（3）CO2（g）與其水溶液呈平衡；）與其水溶液呈平衡；（4）NaCl(s)、NaCl(aq)、H2O(l)、HCl (aq)平平衡共存；衡共存；（

5、5）固態(tài)砷、液態(tài)砷和氣態(tài)砷；）固態(tài)砷、液態(tài)砷和氣態(tài)砷； 二、計(jì)算題：二、計(jì)算題：7解：解：題號題號 相數(shù)相數(shù) 獨(dú)立組分?jǐn)?shù)獨(dú)立組分?jǐn)?shù) 自由度自由度 1 2 2 2 2 2 1 1 3 2 2 24 2 3 35 3 1 082 . A g2O 分 解 的 計(jì) 量 方 程分 解 的 計(jì) 量 方 程為為:Ag2O(s)=2Ag(s)+(1/2)O2(g)，當(dāng)，當(dāng)Ag2O進(jìn)行進(jìn)行分解時(shí)分解時(shí),體系的組分?jǐn)?shù)、自由度和可能平衡共體系的組分?jǐn)?shù)、自由度和可能平衡共存的最多相數(shù)各為多少存的最多相數(shù)各為多少? 解：解：C=2； f=2- - +2=2-3+2=1; 當(dāng)當(dāng)f=0時(shí)，時(shí)， =4=4；93. 液態(tài)水和六

6、種過量的固體液態(tài)水和六種過量的固體NaCl、Na2SO4、NaNO3、KNO3、KCl、K2SO4振蕩達(dá)平衡，振蕩達(dá)平衡，求獨(dú)立組分?jǐn)?shù)和自由度數(shù)。求獨(dú)立組分?jǐn)?shù)和自由度數(shù)。 解：解：S=7；R=0； =7; C=7; f=7-7+2=2.104. 在平均海拔為在平均海拔為4500m的青藏高原上，大氣壓的青藏高原上，大氣壓只有只有57.328kPa，水的沸點(diǎn)為何？已知，水的沸點(diǎn)為何？已知 。 12OmmolkJ67.40O)H(vapH解：解：vap211211lnmHppRTT11013254067011ln573288.314373.15T解之得：解之得：T=357.61K115. 液態(tài)液態(tài)A

7、s的蒸汽壓與溫度的關(guān)系為：的蒸汽壓與溫度的關(guān)系為： ，固態(tài)，固態(tài)As的的蒸汽壓與溫度的關(guān)系為：蒸汽壓與溫度的關(guān)系為： ；試求；試求As的的三相點(diǎn)的溫度和壓力。三相點(diǎn)的溫度和壓力。20.30K)(/5665 )(lnOTkPapp29.76K)(/15999)(lnOTkPapp解：解：在三相點(diǎn)，平衡三相的壓力相等。有：在三相點(diǎn)，平衡三相的壓力相等。有：5665/(K)20.3015999/(K)29.76TT 解之得：解之得：T=1092.39K。代入任一等式得：。代入任一等式得：Oln()15999/1092.36K29.76p pkPa 解之得：解之得：p=371.28MPa126. 滑冰

8、鞋下面冰刀與冰接觸面長為滑冰鞋下面冰刀與冰接觸面長為7.62102m，寬為寬為2.45105m。設(shè)人的體重為。設(shè)人的體重為60kg，在此壓，在此壓力下冰的熔點(diǎn)是多少？已知，力下冰的熔點(diǎn)是多少？已知，(H2O,s)=920kgm3，(H2O,l)=1000kgm3。 解：解：施加于冰上的壓力為：施加于冰上的壓力為：82560 9.81.54 107.62 102.45 102pPa*m*md dVTpTH13*221*1lnmmVTppTH268ln273.151.56 10 1.54 101013256010T2 262 2K t-11 CT或147. 25時(shí)水的飽和蒸氣壓為時(shí)水的飽和蒸氣壓為

9、3167.7Pa，求至，求至100范圍內(nèi)水的平均摩爾汽化焓，視水蒸氣范圍內(nèi)水的平均摩爾汽化焓，視水蒸氣為理想氣體。為理想氣體。解：解：vap211211lnmHppRTTvap10132511ln3167.78.314298.15373.15mH1vap42.56kJ molmH解之得：解之得：158.已知固態(tài)苯的蒸汽壓在已知固態(tài)苯的蒸汽壓在273.15K時(shí)為時(shí)為3.27kPa，293.15K時(shí)為時(shí)為12.303kPa，液態(tài)苯的蒸汽壓在，液態(tài)苯的蒸汽壓在 293.15K時(shí)為時(shí)為10.02kPa，液態(tài)苯的蒸發(fā)焓為，液態(tài)苯的蒸發(fā)焓為34.17kJmol 1,求：求：（1）303K時(shí)液態(tài)苯的蒸汽壓時(shí)

10、液態(tài)苯的蒸汽壓（2）苯的摩爾升華焓）苯的摩爾升華焓（3）苯的摩爾熔化焓）苯的摩爾熔化焓16解：解：根據(jù)根據(jù)vap211211lnmHppRTT得：得：（1）23417011ln100208.314293.15303pp2=15.81kPa(2)sub327011ln123038.314293.15273.15mH1fussubvap9.94kJ molmmmHHH (3)1sub44.11kJ molmH179.SiO2-Al2O3系統(tǒng)在高溫區(qū)間的相圖如圖所示。系統(tǒng)在高溫區(qū)間的相圖如圖所示。在高溫下，在高溫下，SiO2有白硅石和磷石英兩種變體，有白硅石和磷石英兩種變體，AB是這兩種變體的轉(zhuǎn)晶線

11、，是這兩種變體的轉(zhuǎn)晶線，AB之上為白硅石，之上為白硅石，之下為磷石英；生成的不穩(wěn)定化合物是多鋁之下為磷石英；生成的不穩(wěn)定化合物是多鋁紅柱石，其組成為紅柱石，其組成為2Al2O33SiO2（圖中（圖中O點(diǎn)）。點(diǎn)）。（1）指出各相區(qū)相態(tài)；）指出各相區(qū)相態(tài)；（2）圖中三條水平線分別代表哪些相平衡共）圖中三條水平線分別代表哪些相平衡共存；存；（3）畫出從）畫出從x、y、z點(diǎn)冷卻的步冷曲線；點(diǎn)冷卻的步冷曲線；18（4）現(xiàn)需一種以剛玉為骨架，外表包裹一定）現(xiàn)需一種以剛玉為骨架，外表包裹一定厚度多鋁紅柱石的催化劑載體，怎樣用剛玉厚度多鋁紅柱石的催化劑載體，怎樣用剛玉和石英制取這種載體？和石英制取這種載體？

12、ABCDJEFISiO2Al2O3O1234567xy19解：7:熔體（單相）熔體（單相）(2)1：熔體：熔體+白硅石（雙相）白硅石（雙相）(1)2：白硅石：白硅石+多鋁紅柱石多鋁紅柱石(1)3：鱗石英：鱗石英+多鋁紅柱石多鋁紅柱石(1)4：熔體：熔體+多鋁紅柱石多鋁紅柱石(1)5：熔體：熔體+ Al2O3 (1)6：多鋁紅柱石：多鋁紅柱石+ Al2O3 (1)CJD線：白硅石線：白硅石+熔體熔體+多鋁紅柱石三相平衡線多鋁紅柱石三相平衡線AB：鱗石英：鱗石英+白硅石白硅石+多鋁紅柱石三相平衡線多鋁紅柱石三相平衡線EIF線：熔體線：熔體+多鋁紅柱石多鋁紅柱石+剛玉三相平衡線剛玉三相平衡線ABCD

13、JEFISiO2Al2O3O1234567xyz20 xyz 系統(tǒng)點(diǎn)位于系統(tǒng)點(diǎn)位于E，I之間，冷卻至接近之間，冷卻至接近CD線。線。2110. NaCl-H2O所成的二組分系統(tǒng)，在所成的二組分系統(tǒng)，在-20時(shí)時(shí)有一個低共熔點(diǎn)，此時(shí)冰、有一個低共熔點(diǎn)，此時(shí)冰、NaCl2H2O（s）和濃度為和濃度為22.3（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）的（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）的NaCl水溶液水溶液平 衡 共 存 。 在平 衡 共 存 。 在 - 9 時(shí) 不 穩(wěn) 定 化 合 物時(shí) 不 穩(wěn) 定 化 合 物 (NaCl2H2O)分解，生成無水分解，生成無水NaCl和和 27的的NaCl水溶液。已知無水水溶液。已知無水NaCl在水中的溶解度在水

14、中的溶解度受溫度影響不大（當(dāng)溫度升高時(shí)，溶解度略有受溫度影響不大（當(dāng)溫度升高時(shí)，溶解度略有增加）。增加）。（1）試?yán)L出相圖，并指出各部分存在的相平）試?yán)L出相圖，并指出各部分存在的相平衡。衡。（2）若有）若有1kg28的的NaCl溶液，由溶液，由160冷到冷到-10，問此過程中最多能析出多少純，問此過程中最多能析出多少純NaCl？ 22解：解：wNaClT/l0-20H2ONaCl61.9冰冰+NaCl2H2O(s)l+NaCl(s)NaCl+NaCl2H2O(s)psoq( )( )1000m lm s( )1 0.28( )0.280.27m loqm sos( )13.7( )m sg23

15、11. 鎂（熔點(diǎn)鎂（熔點(diǎn)651）和鋅（熔點(diǎn)）和鋅（熔點(diǎn)419）所組成）所組成的雙組分固液系統(tǒng)形成兩個低共熔物。其一溫的雙組分固液系統(tǒng)形成兩個低共熔物。其一溫度為度為368，含，含Mg質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3.2；另一溫；另一溫度為度為347，含，含Mg質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為49。系統(tǒng)的。系統(tǒng)的熔點(diǎn)曲線在熔點(diǎn)曲線在590有一極大，該點(diǎn)混合物組成有一極大，該點(diǎn)混合物組成含含Mg質(zhì)量百分?jǐn)?shù)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)15.7。（1）畫出凝聚相系統(tǒng)的溫度組成圖（示意）畫出凝聚相系統(tǒng)的溫度組成圖（示意圖），標(biāo)明各區(qū)平衡時(shí)共存的相態(tài)；圖），標(biāo)明各區(qū)平衡時(shí)共存的相態(tài)；（2）根據(jù)相圖作出含）根據(jù)相圖作出含Mg30、49、80的的液體混合物的步冷曲線并用相律分析。液體混合物的步冷曲線并用相律分析。24MgZn15.7%CMg+CMg+熔體C+熔體C+熔體熔體C+Zn熔體+C解：解：spm25spmf=0f=1f=2f=12612銻銻-鎘系統(tǒng)能生成穩(wěn)定化合物鎘系統(tǒng)能生成穩(wěn)定化合物Cd3Sb2