相平衡的大題和選擇題有答案解析

1、第六章相平衡一、判斷說明題：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f=C-P+2。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)，C=NRR/。如果體系中不存在化學(xué)反應(yīng)，則C=NRJ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C=NoC種物質(zhì)在P個(gè)相中都存在，則描

2、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f=P(C-1)C(P-1)+2=CP+2;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f=P(C-1)-1C(P-1)-1+2=P-C+2o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)，C=1,T=273.16K,p=611Pa,溫度壓力確定，其自由度f=1-3+2=0,說明該體系的組成、溫度

3、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)過兩相平衡態(tài)，是否還有其它途徑。答：不一定要經(jīng)過兩相平衡。從水的相圖上可知，將水汽先升溫，使溫度超過647.2K,后再加壓，使壓力超過2.2X107Pa,然后再先降溫后降壓，便可不經(jīng)過氣液兩相平衡態(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f=0?根據(jù)相圖你如何理解在高壓鋼瓶?jī)?nèi)可以儲(chǔ)存液態(tài)CO2,而將液態(tài)CO2從鋼瓶口快速噴至空氣中，在噴口上裝一尼龍袋，在袋內(nèi)得到的是固態(tài)CO2（干冰），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

4、dp/dTv0,而CO2的dp/dT>0O在室溫和正常大氣壓，p/p0=1時(shí)，液態(tài)水是穩(wěn)定的，而對(duì)于CO2來說，固態(tài)與氣態(tài)是穩(wěn)定的，因?yàn)樗娜帱c(diǎn)時(shí)壓力p/pe<1,而CO2三相點(diǎn)時(shí)壓力p/pe>1,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，而不能得到液態(tài)CO2。5 .根據(jù)硫的相圖，請(qǐng)考慮下述諸問題:（a）為什么硫存在四個(gè)三相點(diǎn)(b)將室溫下的斜方硫(又稱正交硫)

5、投入373.2K的沸水中，便迅速取出來與在沸水中放置一段較長(zhǎng)的時(shí)間再取出來，二者的狀態(tài)可能有何差別？(c)將388K的熔融硫倒入373K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)。(b)放入373.2K沸水中迅速取出來，來不及進(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298K水中為斜方硫。(e)迅

6、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? .為什么具有40%Cd的Bi-Cd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413K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，f=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 .怎樣可從含80%Cd的Bi-Cd混合物中分離出Cd來，能否全部分離出來？答：先將體系加熱熔化(溫度超過563K),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413K時(shí)，便可分離出純固態(tài)Cd,但不

7、能把體系中Cd全部分離出來，因?yàn)闇囟冉档?13K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。8 .如何將含24%HCl的鹽酸進(jìn)行蒸儲(chǔ)，儲(chǔ)出物為何物？如果將含18%HCl的鹽酸蒸儲(chǔ)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的鹽酸蒸儲(chǔ)，儲(chǔ)出物中HCl%>24%,乘IJ余物中的HCl%小于24%,但大于22.25%;如果含18%HCl的鹽酸蒸儲(chǔ)，儲(chǔ)出物中HCl%<18%,剩余物中HCl%大于18%,但小于22.25

8、%。9 .有人說三組分體系的實(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=3,f=5P,當(dāng)fmin=0時(shí)，P=5,即最多可以存在五相平衡。而當(dāng)Pmin=1時(shí)，f=4,就是說三組分體系中最多可以有4個(gè)獨(dú)立變量，要用四維坐標(biāo)才能完整地表示其相圖，而四維相圖無法畫出，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

9、分互溶，B與C是完全互溶，當(dāng)溫度下降后形成abcd帶狀（見相圖），這時(shí)相圖上，面積Abd是a相（單相區(qū)），面積BaCc為0相（單相區(qū)），面積abcd為B二相平衡區(qū)，如果體系的組成以o點(diǎn)表示,M點(diǎn)表小a相組成，N點(diǎn)表小B相組成。圖5-3511.如圖5-36中三塊部分互溶區(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：a相組分以A'點(diǎn)表示；0相的組分以B'點(diǎn)表示；丫相的組

10、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5-37中的Cf線，試用幾示法特點(diǎn)，p點(diǎn)的組成A/B=Cb/Ac=ap/bp,在AB二組分體系中，f點(diǎn)物系中A/B=Bf/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/bp=Bf/Af即可。根據(jù)，在ACfB中，ap/Bf,ap/Bf=Cp/Cf;ACAf中b'p/Af,b'p/Af=Cp/Cf;則ap/Bf=b'p/AfZpbb'=/pb'b&#

11、39;=60°,bp=b'pap/Bf=bp/Af即ap/bp=Bf/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、單選題：1 .H2O、K+、Na+、Cl-、I-體系的組分?jǐn)?shù)是：(A)C=3;(B)C=5;(C)C=4;(D)C=2。2 .克勞修斯一克拉伯龍方程導(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.單組分固一液兩相平衡的pT曲線如圖所示，則:(A)Vm(l)=Vm(s)；(B)Vm(l)>Vm(S)；(C)Vm(l)Vm(

12、s)；(D)無法確定。4 .蒸汽冷凝為液體時(shí)所放出的潛熱，可用來：(A)可使體系對(duì)環(huán)境彳有用功；(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Wj(B)降低；(C)不變；(D)不一定6 .硫酸與水可組成三種化合物：H2SO4H2O(s)、H2SO42H2O(s)、H2SO44H2O(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101325Pa的壓力下，I2在液態(tài)水與CCl4中的溶解已達(dá)到平衡(無固體I2存在)，此體系的自由度為：(A)1；(C) 3;(D) 0

13、。8. NaCl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02(g);H2和02同時(shí)溶于水中，其組元數(shù)K和自由度數(shù)f的值完全正確的是：(A)C=1,f=1C=2,f=2C=3,f=3;(B)C=2,f=2C=3,f=3C=1,f=1;(C)C=3,f=3C=1,f=1C=2,f=2;(D)C=1,f=2C=2,f=3C=3,f=3。10 .在下列體系中自由度f=2的體系是：(A) 298K時(shí)，H2O(l),H2O(g);(B) S(s),S(l),S(g)；

14、(C) C2H50H(l)與H2O(l)的混合物；(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Na2CO3H2O(s)、Na2CO37H2O(s)、Na2c0310H2O(s)三種結(jié)晶水合物。在p0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)Na2CO310H2O(s)不可能存在;(C)這種情況是不存在的;(D)Na2CO37H2O(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

15、出，與相律無關(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610.62Pa;(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0c(273.15K),壓力是101325Pa;(D)水的三相點(diǎn)f=0,而冰點(diǎn)f=1。14.Na2CO3可形成三種水合鹽：Na2CO3H2。、Na2CO37H2O、NaC0310H2O,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)Na2CO3H2O;(C)Na2CO37H2O;(D)Na2c0310H2O。15.

16、如圖，對(duì)于右邊的步冷曲線對(duì)應(yīng)是哪個(gè)物系點(diǎn)的冷卻過程:(A)恒沸點(diǎn)；(B)熔點(diǎn);(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tC時(shí)，固液二相的重量之比是：(A) w(s):w(l)=ac:ab;(B) w(s):w(l)=bc:ab;(C) w(s)：w(l)=ac:bc;(D) w(s):w(l)=bc:ac。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) 01,E點(diǎn)3,G點(diǎn)3;(D) C點(diǎn)2,E點(diǎn)3,G

17、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：(C)臨界點(diǎn)；(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，乙最小；（B）甲最小，乙最大；（?）（C）丙最大，甲最??；（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

18、態(tài)冷卻到不相稱熔點(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）不移動(dòng)；（D）無法判定。22 .A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；（C）可能上升也可能下降；（D）服從拉烏爾定

19、律。"rkzK25 FeOSiO2幾個(gè)穩(wěn)定化合物：Fe。SiO3（A）1個(gè)；（B）2個(gè)；（C）3個(gè)；（D）4個(gè)。26 .A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始冷卻的過程中，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時(shí)，A（l）與B（l）的飽和蒸氣壓分別為30.0kPa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

20、;(C)介于兩個(gè)純組分的蒸氣壓之間；(D)與溶液組成無關(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，在精儲(chǔ)塔中精儲(chǔ)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)；（D）4個(gè)。32.水蒸氣蒸儲(chǔ)通常適用于某有機(jī)物與水組成的:（A）完全互溶雙液系；（

21、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)。34.A與B是兩種互不相溶的兩種液體，A的正常沸點(diǎn)80C,B的正常沸點(diǎn)120C。把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80C;（B）大于120C;（C）介于80C與120C之間；（D）無法確定范圍。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。