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1、相图一、是非题下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“”,错的画“” 。1. 相是指系统处于平衡时,系统中物理性质及化学性质都均匀的部分。( )2. 依据相律,纯液体在一定温度下,蒸气压应该是定值。( )3. 依据相律,恒沸温合物的沸点不随外压的改变而改变。( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。1 NH4HS(s)和任意量的 NH3(g)及 H2 S(g)达平衡时有：( )。(A)C=2， =2， f =2； (B) C=1， =2，f =1；(C) C=1， =3， f =2； (D) C=1， =2，f =3。2 已知硫可以有单斜硫，正交硫，液态硫和气态硫四种存
2、在状态。硫的这四种状态_稳定共存。(A) 能够； (B) 不能够； (C) 不一定。3 硫酸与水可形成 H2SO4H2O(s)，H 2SO42H2O(s)，H 2SO44H2O(s)三种水合物，问在 101 325Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？( )(A) 3 种； (B) 2 种； (C) 1 种； (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。4 将固体 NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到 400 K，NH 4HCO3 按下式分解并达到平衡： NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 系统的组分数 C 和自由度数
3、 f 为：( )(A) 2，f 2； (B) 2，f 2；(C) 2，f 0； (D) 3，f 2。5 某系统存在 C(s)、H 2O(g)、CO(g)、CO 2(g)、H 2(g)五种物质，相互建立了下述三个平衡：H2O(g)+C(s) H2(g) + CO(g)CO2(g)+H2(g) H2O + CO(g)CO2(g) + C(s) 2CO(g)则该系统的独立组分数 C 为： ( )。(A) 3； (B) 2； (C) 1； (D) 4。三、计算题习题 1A，B 二组分在液态完全互溶，已知液体 B 在 80C 下蒸气压力为 101.325 kPa，汽化焓为 30.76 kJmol-1。组
4、分 A 的正常沸点比组分 B 的正常沸点高 10 C。在 101.325kPa 下将 8 mol A 和 2 mol B 混合加热到 60 C 产生第一个气泡，其组成为 yB=0.4，继续在 101.325 kPa 下恒压封闭加热到 70C，剩下最后一滴溶液其组成为 xB=0.1。将 7 mol B 和 3 mol A 气体混合，在 101.325 kPa 下冷却到 65C 产生第一滴液体，其组成为 xB=0.9，继续定压封闭冷却到 55C 时剩下最后一个气泡，其组成为 yB=0.6。(1) 画出此二组分系统在 101.325kPa 下的沸点一组成图，并标出各相区；(2) 8 mol B 和
5、2 mol A 的混合物在 101.325 kPa，65 C 时， 求平衡气相的物质的量； 求平衡液相中组分 B 的活度和活度因子； 此混合物能否用简单精馏的方法分离为纯 A 组分与纯 B 组分？为什么？习题 2图 5-2 为 A、B 二组分液态完全互溶系统的沸点组成图。0.0.20.40.60.81.0t/80604020A BxB p=10325Pa图 5-2(1)在图中标示各相区聚集态及成分(聚集态用 g, l, s；成分用 A, B, AB 表示,不要另画图)(2) 在以下题中的 “ ”处填上答案(不要另处作答 )(i) 4 mol A 和 6 mol B 混合时，70时该系统相数为
6、; 其中 相物质的量 n= mol; 相物质的量 n= mol;前者含 n(A) = mol; n(B ) = mol; 后者含 n(A) = mol; n(B ) = mol;(ii)xB 的 A，B 二组分混合物其在 101325Pa 下沸点为 70.(iii)70时，x B0.80 的混合物，组分 A 的活度因子 fA ，活度aA .已知 A(l)的标准摩尔生成焓为 300kJmol1 ，A(g)的标准摩尔生成焓为328.4kJmol1 。习题 3A 和 B 固态时完全不互溶，101 325 Pa 时 A(s)的熔点为 30C，B(s) 的熔点为 50C，A 和 B 在 10C 具有最低
7、共熔点，其组成为 xBE=0.4，设 A 和 B 相互溶解度曲线均为直线。(1)画出该系统的熔点-组成图( t-xB 图)；(2)今由 2 mol A 和 8 mol B 组成系统，根据画出的 t-xB 图，列表回答系统在 5C，30C，50C 时的相数、相的聚集态及成分、各相的物质的量、系统所在相区的条件自由度数。习题 4A 和 B 形成相合熔点化合物 AB：A，B，AB 在固态时完全不互溶；A，AB ，B 的熔点分别为 200C，300C，400C ，A 与 AB 及 AB 与 B 形成的两个低共熔点分别为 150C， 和 250C， 。2.01,Ex8.02B,Ex(1)画出以上述系统的
8、熔点-组成( t-xB)图；(2)画出以下两条步冷曲线：x B=0.1 的系统从 200 C 冷却到 100 C，及 xB=0.5的系统从 400 C 冷却到 200C；(3)8 mol B 和 12 mol A 混合物冷却到无限接近 150 C 时，系统是哪几相平衡？各相的组成是什么？各相物质的量是多少？习题 5NaCl-H2O 二组分系统的最低共熔点为-21.1C，最低共熔点时溶液的组成为w(NaCl)=0.233， 在该点有冰和 NaCl2H2O 的结晶析出。在 0.15C 时，NaCl2H2O 分解生成无水 NaCl和 w(NaClH2O)=0.27 的溶液。已知无水 NaCl 在水中
9、的溶解度随温度升高变化很小。NaCl 与 H2O 的摩尔质量为 58.0 gmol-1，18.0 gmol -1（1）绘制该系统相图的示意图，并指出图中区、线的意义；（2）若在冰水平衡系统中，加入固体 NaCl 来作致冷剂，可获得的最低温度是多少？（3）某地炼厂所用淡水由海水w(NaCl) = 0.025淡化而来，其方法是利用液化气膨胀吸热，使泵取的海水在装置中降温，析出冰，将冰熔化而得淡水，问冷冻剂在什么温度，所得的淡水最多？习题 6(1)按下列条件作出 A,B 二组分系统相图的示意图：A 的熔点为 600C；B为 1000C；化合物 AB2 的分解温度为 650C，此时液相组成为 xA=0
10、.50；A 和AB2 的最低共熔点为 400C，x A=0.80；固相不互溶，液相完全互溶；(2)标明相图中各区域存在的相态及成分；(3)指出相图中在哪些情况下条件自由度数为零，此时各相的组成是什么？(4)作出，x A=0.40 的溶液的冷却曲线，在曲线转折点处及各段注明相态及成分的变化。习题 7A，B 二组分凝聚系统相图如图 5-8：E2(1)根据所给相图填下表：相区 相数 相态及成分 条件自由度数 fIIIIIIIVV线上DCE1线上KH2(2)画出系统点 a1，a 2 降温时的步冷曲线(在曲线的转折点处注明相态变化及曲线各段平衡相的聚集态和成分)。一、是非题1. ( ) 2. ( ) 3
11、. ( )二、选择题1. ( A ) 2. ( B ) 3. ( C ) 4. ( C ) 5. ( A ) 三、计算题习题 1题解：(1)见图 5-1：(2)z B 点组成为 8.02x17.9)(g总nmol52l8）（总)(气相为 5mol ； ， xB =0.9 B*pyf图 5-8图 5-1，y B=0.7组分 B 在 65C 时的蒸气压为：K35188065lnmVap*RHp467.015.3.olJ314. )8(k07613 则 p*B(65C)=63.66kPa28.kPa6.9.057faB = f BxB=1.2380.9=1.114 因图中有恒沸点，单纯用精溜方法只能
12、得到纯 B 及恒沸混合物而不能得到纯 A。导引：为求 65C 平衡液相中组分 B 的活度和活度因子；需先用克-克方程求出该温度下纯液体 B 的饱和蒸气压。习题 2题解：(1) 如图 5-3 所示0.0.20.40.60.81.0t/80604020A BxB p=10325Pag(A+B)l(A+B)GKLg(A+B) l(A+B)图 5-3(2) (i) 系统如图 3-22 中 K 点所示，有气、液两个相，相数为 2，相点如G，L 两点所示，各相物质的的量由杠杆规则： a40.6.81gKnng+nl10mol (b) 联立(a),(b) 解得 ng5.00mol 其中 ngA 3.00mo
13、l, ngB2.00mol nl5.00mol 其中 nlA2.00mol, nlB3.00mol(ii)依据图 3-22 所示，x B0.80 的混合物在 101325Pa 下沸点为 70。(iii)p*A(50)101 325Pa vapHm(A) fH m(A,g) fH m(A,l) (328.4300)kJmol 1 =28. 4kJmol1由克劳休斯-克拉佩龙方程式 K7015.23501.273AC705lnmvap*ARp解得 p*A(70) 187.6kPa所以 6.8.6kPa1* yf aAf AxA1.6200.200.324剖析 : (i) 本题要用杠杆规则求算所给系
14、统各相物质的量，准确应用杠杆规则是解题关键；(ii) 在求混合物中组分 A 的活度因子 fA 时，需求出 p*A(70)，这要运用克-克方程，所需相关数据可从图中获得；(iii) 本题把物质 A 的摩尔汽化焓与气、液态的标准摩尔生成焓联系在一起，并应用克-克方程，求算p*A(70 )，最终计算 fA，是非常典型、综合性很强的考研题，较全面考察考生的综合能力。习题 3题解：熔点 -组成图(t-x B 图)如图 5-4 所示。系统温度t / C 相数 相的聚集态及成分各相物质的量 系统所在相区的条件自由度图 5-4E5 2 s (A), s (B) mol82)B(sAn130 2 s (B),
15、l (A+B) l3.67)B(sl 150 1 l (A+B) o10)A(ln 2导引：掌握在不同的条件下求各相物质的量的方法。习题 4题解：(1)如图 5-5(2)如图 5-5(3)此时系统为两相平衡，s(AB) l(A+B) , s ( AB ) 中为纯 AB，x B, l ( A+B ) =0.2根据杠杆规则： 124.05)BA(l nn S ( AB ) + n l ( A+B ) =20 mol解得， n S ( AB ) =13.33mol，n l ( A+B ) =6.67mol导引：本题的相图相当于由两个低共熔点(A、AB 二组分及 AB、B 二组分在固态完全不互溶的熔点-组成图)的相图合并而成。图 5-5习题 5题解：(1)相图如图 5-6 所示， NaCl2H2O 中 NaCl 的质量分数为 w(NaCl)=0.617，图中三条垂直线为单相线，二条水平线 ， 为三相线(端0.948 MENFCD点除外) ，AE 为冰点下降曲线，BFE 为饱和溶解度曲线，E 点为最低共熔点；(2)当把 NaCl 放入冰水平衡系统
