第四章相平衡習(xí)題教學(xué)內(nèi)容

1、第四章相平衡習(xí)題精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝 第四章相平衡習(xí)題指出下列平衡系統(tǒng)的組分數(shù)、自由度數(shù)各為多少？NH4CI(S)部分分解為 NH3(g)和 HCI(g)物種數(shù)S= 3，化學(xué)平衡關(guān)系式數(shù)目R= 1,濃度限制條件數(shù)目R=1NH3(g)和HCI(g)濃度相等組分數(shù) K=SR-R=3-1-1=1相數(shù)？ = 2 (固相和氣相兩相)自由度 f=k-?+2=1-2+2=1若上述體系中額外再加入少量的 NH3 (g)物種數(shù)S= 3，化學(xué)平衡關(guān)系式數(shù)目R= 1,濃度限制條件數(shù)目R=0NH3(g)和HCI(g)不能建立濃度關(guān)系組

2、分數(shù) K=SR-R=3-1-0=2相數(shù)？ = 2 (固相和氣相兩相)自由度 f=k-? +2=2-2+2=2 NH4HS(S)和任意量的NH3(g)及H2S (g)平衡;物種數(shù)S = 3,化學(xué)平衡式R = 1, R = 0組分數(shù) K = S -R - R = 3 -1 -0 = 2相數(shù)？ = 2 (固相和氣相兩相)自由度 f = k -? + 2 = 2 -2 + 2 = 2C(S)、CO (g)、CO2(g)、02(g)在 373K 時達到平衡。物種數(shù)S=4,存在下面的化學(xué)平衡式：C+02 ?C0 2 2C+O2 ? 2C0 2CO+O2 ? 2CO2 CO2+C?2CO實際上后面兩個化學(xué)式

3、都可以通過前面兩個平衡式獲得，則R = 2,而不是等于4。無濃度限制條件，R = 0,則：K = S -R - R = 4 -2 = 2相數(shù)？ = 2 (固相和氣相兩相)由于有溫度條件限制，所以自由度為f = K -? + 1 = 2 -2 + 1 = 1在水、苯和苯甲酸的體系中，若指定了下列事項，試問系統(tǒng)中最多可能有幾 個相，并各舉一例。指定溫度；K = S -R -R S= 3, R = R=(則 K = 3f = K - + 1 = 4 -f = 0時，=4,體系最多有四相，如氣相、苯甲酸固體、苯甲酸飽和水溶液 和苯甲酸飽和苯溶液。指定溫度和水中苯甲酸的濃度;K = S -R -R S=

4、 3, R = 1，R=(則 K = 2f = K - + 1 = 3 -f = 0時，=3,體系最多有三相，如氣相、苯甲酸飽和水溶液和苯甲酸飽和苯溶液。指定溫度、壓力和苯中苯甲酸的濃度。K = S -R -R S= 3, R =1， R=(則 K = 2f = K -=2 -f = 0時，=2 ,體系最多有兩相，如苯甲酸飽和水溶液和苯甲酸飽和苯溶 液。3試指出下述系統(tǒng)的自由度數(shù)、女口f卻,則指出變量是什么?在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，水與水蒸氣平衡組分數(shù)K = S = 1,相數(shù)？ = 2,指定壓力，貝Uf = K -? + 1 = 1 -2 + 1 = 0體系為無變量體系水與水蒸氣平衡組分數(shù)K = S =

5、 1,相數(shù)？ = 2,貝Uf = K -? + 2 = 1 -2 + 2= 1體系為單變量體系，變量是溫度或壓力中的任一個在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，I2在水中和CCI4中分配已達平衡，無|2(S)存在組分數(shù)K = S=3相數(shù)？ = 2,指定壓力，貝f = K -? + 1 = 3 -2 + 1 = 2體系為雙組分變量，變量為溫度和I2在水或CCI4中的任一個濃度NH3、H2、N2三種氣體已達平衡組分數(shù) K = S -R - R = 3 -1 = 2f = K -? + 2= 2 -1 + 2 = 3體系為多變量體系，變量為溫度、壓力和某種物質(zhì)濃度 在標(biāo)準(zhǔn)壓力p下，NaOH水溶液與H3PO4水溶液混合后；S

6、 = 6, R = 3, R = 0, K = S -R -R= 3, ? = 1f = K -? + 1 = 3 -1 + 1 = 3體系為多變量體系，變量為溫度、NaOH濃度和H3PO4濃度。在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，H2SO4水溶液與H2SO4?H2O(S)已達平衡。物種數(shù)S = 3(水、H2SO4、H2SO4?H2O(S),化學(xué)平衡關(guān)系式 R = 1(生成H2SO4?H2O(S)的反應(yīng)),R = 0,則K = S -R - R = 3 -1 = 2相數(shù)？ = 2,硫酸水溶液和固體H2SO4H2O，指定壓力，貝Uf = K -? +1 = 2 -2 + 1 = 1體系為單變量體系，變量為溫度。圖為硫

7、的相圖寫出圖中各線和點代表哪些相的平衡；敘述體系的狀態(tài)由X在恒壓下加熱至丫所發(fā)生的變化。答：硫有單斜硫(固)和正交硫(固)二種晶型，及液態(tài)硫與氣態(tài)硫四種相態(tài)，由于單組分只能三相共存，因而在硫的相圖中出現(xiàn)了四個三相點：B、C、F、E。(1)三相點：B,正交、單斜和氣相；C,單斜、氣相和液相；F,正交、單斜和 液相；E,正交、液相和氣相。兩相平衡線：AB，正交和氣相；BC單斜和氣相；CD氣相和液相；FC,單斜和液相；GF,正交和液相；BF,正交和單斜；BE,正交和單斜；CE,液相和單斜；EF,正交和液相。（2）從X到Y(jié),先正交硫的恒壓升溫過程至 BF兩相平衡線上，然后為單斜硫的恒壓升溫過程至CF兩

8、相平衡線上，最后為液相硫的恒壓升溫過程。氯仿的正常沸點為334.6K （外壓為101.325kPa），試求氯仿的摩爾蒸汽熱及 313K時的飽和蒸汽壓。解：由特魯頓規(guī)則知：Hm 88Tb 88 334.6 29.445kJ/molIn山（丄丄）P1R T2 TOC o 1-5 h z ,p22944511 、ln -（）8.314 334.6313p2 49kPa今把一批裝有注射液的安培放入高壓消毒鍋內(nèi)加熱消毒，若用151.99 kPa的水蒸氣進行加熱，問鍋內(nèi)的溫度有多少度？（已知AvapHm = 40.67 kJ/moI）解：根據(jù)克-克方程:InP1,151.994067011In ( )8.

9、314 373.15 T2T2385K112C某有機物的正常沸點為530K,從文獻查得：壓力減至0.267 kPa時，它的沸 點為313K,問此有機物在1.33 kPa時的沸點是多少？（假定363-503K范圍內(nèi) 溫度對氣化熱的影響可以忽略 ）解：注：正常沸點時對應(yīng)的飽和蒸汽壓為 p9.精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝 #精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝 ln P2 H 仃2 TJPlRT2T1ln 0.267H(363 503)8.314 363 503H 64.4kJ / molin 1.3364.4 1 03(T2503)8.314 503T2T239

10、2.6K8.氫醌的蒸汽壓實驗數(shù)據(jù)如下:固=氣液 =氣溫度/K405.5436.6465.1489.6壓力/ kPa0.13331.33345.332713.334求(1)氫醌的升華熱、蒸發(fā)熱、熔化熱(設(shè)它們均不隨溫度而變)；(2)氣、液、固三相共存時的溫度與壓力;在500K沸騰時的外壓解:(1)根據(jù)克-克方程:lnP2P11.3334 升華 Hm (11)0.13338.314 (405.5 436.6)升華 H m 109.0kJ / mollnP2P113.334蒸發(fā) Hm ( 11 )5.33278.314 (465.1 489.6”蒸發(fā) H m 70.83kJ/mol熔化 Hm=升華

11、H m_ 蒸發(fā) H m=38.17kJ /mol精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 （2）設(shè)三相共存時的溫度為T,壓力為p,則:InInInInP 升華Hm (丄 2)R(T1 )p 10901811( )0.13338.314 405.5 Tp蒸發(fā) H m / 11、( )RT1 Tp 70833/ 11、5.33278.314 465.1 TPi(I)Pi(II)聯(lián)合(I )和(II )式得：p=2.316kPa, T=444.9K蒸發(fā)H m / 11、70833( 18.314(465.1僉）箱(T1 T2)ln5.

12、3327得：p=19.1kPa9.為了降低空氣的濕度，讓壓力為p B的潮濕空氣通過一冷卻至248K的管道,試用下列數(shù)據(jù)，估計在管道出口處空氣中水蒸氣的分壓。水在283K和273K時的蒸汽壓分別為1.228和0.6106KPa, 273K時冰的熔化熱為333.5kJ/kg （假定所涉及的熱效應(yīng)都不隨溫度而變）。當(dāng)此空氣的溫度回升到293K時（壓力仍為 p9），問這時空氣的相對濕度為若干？解：潮濕空氣中的水蒸氣，先從氣相變?yōu)橐合啵儆梢合嘧優(yōu)楣滔?，知道冰?熔化熱，不知水的相變熱，由克克方程:,1.228vapHm“11、ln()0.61068.314273 283vapHm 44.93kJ /

13、molsub H mvap H mfus H m44.93333.5 0.01850.93kJ / mol設(shè)248K時冰的飽和蒸汽壓為p2,則根據(jù)克克方程: TOC o 1-5 h z p25093011In 2()0.61068.314 273248p20.064kPa設(shè)293K時水的飽和蒸汽壓為p2,則根據(jù)克克方程:,p244930 11、ln ( ) 0.61068.314 273293p22.35 kPa相對濕度為： 遊4 100%2.72%2.3510.兩個揮發(fā)性液體A和B構(gòu)成一理想溶液，在某溫度時溶液的蒸汽壓為54.1kPa，在氣相中A的摩爾分數(shù)為0.45，液相中為0.65，求此溫

14、度下純A和 純B的蒸汽壓。解：根據(jù)道爾頓分壓定律和拉烏爾定律:*yAP總 0.45 54.1 仆 cPaPaXayAP總Pa-37.45kPaxA0.65pBpB XByBP總Pb- yBP總-(1 0.45 嚴(yán)185.01kPaxB1 0.6511.由甲苯和苯組成的某一溶液含 30%( W/W)的甲苯，在303K時純甲苯和純 苯的蒸汽壓分別為4.89和15.76 kPa,設(shè)該溶液為理想溶液，問303K時溶液的 總蒸汽壓和分壓各為若干？解：海苯=039207 =0.267, 乂苯=1-0.267 = 0.7339278P 甲苯=P甲 苯 x甲苯=4.87 0.267=1.3kPaP苯=卩苯 x

15、= 15.760.733=11.55kPap= P 甲苯+ p 苯=12.85kPa已知液體A與液體B可形成理想溶液，液體 A的正常沸點為338K，其汽化熱為35 kJ.mol-1。由2 mol A和8 mol B形成的溶液在標(biāo)準(zhǔn)壓力下的沸點是 318K。將xb= 0.60的溶液置于帶活塞的氣缸中，開始時活塞緊緊壓在液面上，在318K下逐漸減小活塞上的壓力。求：(1)出現(xiàn)第一個氣泡時體系的總壓和 氣泡的組成；(2)在溶液幾乎全部汽化，最后僅有一滴液滴時液相的組成和體系的總壓。解：(1)設(shè)318K時，A、B的飽和蒸氣壓分別為pA*、pB*，則有： TOC o 1-5 h z Pa*3500011

16、In A()8.314 338318pA*46.41kPa由 p = pa*xa + pb*xb =101.325，xa=0.2, xb=0.8,得 pB* =115.05kPa出現(xiàn)第一個氣泡時，液相的組成近似為原溶液的組成，即XA = 0.4, XB = 0.6,則:PaP總0.21180.40.4 115.05 0.6yB1 0.2118 0.7882p= Pa * Xa Pb * x B=87.61kPa(2)當(dāng)溶液幾乎全部氣化，最后僅有一小滴液體時，氣相的組成與原溶液的組成相同，即：yA = 0.4，yB = 0.6Pa*Xa則有： 出 空解得：xa 0.6230, xb 0.3770

17、yB Pb* XbP總0.6230體系的總壓：p72.28kPa0.4精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝11精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝11水和乙酸乙酯是部分互溶的，設(shè)在 310.7K時，兩相互呈平衡，其中一相含 有6.75 %酯，而另一相含水3.79 % （都是重量百分比濃度）。設(shè)拉烏爾定律適 用于各相的溶劑，在此溫度時純乙酸乙酯的蒸汽壓是22.13kPa，純水的蒸汽壓是6.40kPa。試計算：（1）酯的分壓；（2）水蒸氣分壓；（3）總蒸汽壓。解：(1酯相：3.79x?k= c ”18cc c =0.161, x酯=1 0.16=0.839 水 379 + 96酯帀 88衛(wèi)旨=p酯x酯=22.13 0.839= 18.56kPa水相：6.75xw=88= 0.0146, x水=1 0.0146=0.98546.75 + 93.2588 18Pk= P水x水=6.4 0.9854