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1、第六章 相平衡6.1 指出下列平衡系统中的组分数C,相数P及自由度F。(1) I2(s)与其蒸气成平衡;(2) CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡;(3) NH4HS(s)放入一抽空的容器中,并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡;(4) 取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。(5) I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡(凝聚系统)。解: (1)C = 1, P = 2, F = C P + 2 = 12 + 2 = 1. (2)C = 31 = 2, P = 3, F = CP + 2 = 23 + 2 = 1.(
2、3)C = 311 = 1, P = 2, F = CP + 2 = 12 + 2 = 1.(4)C = 31 = 2, P = 2, F = CP + 2 = 22 + 2 = 2.(5)C = 3, P = 2, F = CP + 1 = 32 + 1 = 2.6.2 已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在90时的饱和蒸气压分别为= 和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol,在90 下成气-液两相平衡,若气相组成为求:(1) 平衡时液相组成及系统的压力p。(2) 平衡时气、液两相的物质的量解:(1)对于理想液态混合物,每个组分服从拉乌尔定律,因此(2)系统代表点,
3、根据杠杆原理6.3单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度。6.4已知甲苯、苯在90下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。两者可形成理想液态混合物。取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中,始态为一定压力下90的液态混合物。在恒温90下逐渐降低压力,问(1)压力降到多少时,开始产生气相,此气相的组成如何?(2)压力降到多少时,液相开始消失,最后一滴液相的组成如何?(3)压力为92.00 kPa时,系统内气-液两相平衡,两相的组成如何?两相的物质的量各位多少?6.6 101.325 kPa下水(A)-醋酸(B)
4、系统的气-液平衡数据如下。100102.1104.4107.5113.8118.100.3000.5000.7000.9001.00000.1850.3740.5750.8331.000(1)画出气-液平衡的温度-组成图。(2)从图上找出组成为的气相的泡点。(3)从图上找出组成为的液相的露点。(4)105.0 时气-液平衡两相的组成是多少?(5)9 kg水与30 kg醋酸组成的系统在105.0 达到平衡时,气-液两相的质量各为多少?解:(1)气-液平衡的温度-组成图为 (2)的气相的泡点为110.3。 (3)的液相的露点为112.7。 (4)105.0时气-液平衡两相的组成,。 6.7已知水-
5、苯酚系统在30液-液平衡时共轭溶液的组成为:L1(苯酚溶于水),8.75 %;L2(水溶于苯酚),69.9 %。(1) 在30,100 g苯酚和200 g水形成的系统达液-液平衡时,两液相的质量各为多少?(2)在上述系统中若再加入100g苯酚,又达到相平衡时,两液相的质量各变到多少? 解:(1)系统代表点,根据杠杆原理6.8水-异丁醇系统液相部分互溶。在101.325 kPa下,系统的共沸点为89.7 。气(G)、液(L1)、液(L2)三相平衡时的组成依次为:70.0 %;8.7 %;85.0 %。今由350 g水和150 g异丁醇形成的系统在101.325 kPa压力下由室温加热,问:(1)
6、温度刚要达到共沸点时,系统处于相平衡时存在哪些相?其质量各为多少?(2)当温度由共沸点刚有上升趋势时,系统处于相平衡时存在哪些相?其质量各为多少?6.9 恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图,指出四个区域内平衡的相。解:各相区已标于图上。 l1, B in A. l2, A in B.6.10 为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯,在86.0 kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知:在此压力下该系统的共沸点为80,80时水的饱和蒸气压为47.3 kPa。试求:(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);(2)欲蒸出100 kg纯甲苯,需要消耗水蒸气多少千克?6.11 液体H2O(A),CCl
7、4(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下: 4050607080907.3812.3319.9231.1647.3470.1028.842.360.182.9112.4149.6 两液体成完全不互溶系统。(1)绘出H2O-CCl4系统气、液、液三相平衡时气相中H2O,CCl4的蒸气分压对温度的关系曲线;(2)从图中找出系统在外压101.325 kPa下的共沸点;(3)某组成为(含CCl4的摩尔分数)的H2O-CCl4气体混合物在101.325 kPa下恒压冷却到80时,开始凝结出液体水,求此混合气体的组成;(4)上述气体混合物继续冷却至 70时,气相组成如何;(5)上述气体混合物冷却到多少度时,C
8、Cl4也凝结成液体,此时气相组成如何?6.12 AB二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图,试指出各个相区的相平衡关系,各条线所代表的意义,以及三相线所代表的相平衡关系。6.13 固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图。指出各相区的相平衡关系、各条线的意义并绘出状态点为a,b的样品的冷却曲线。解:单项区:1 (A + B, 液态溶液, l) 4 (A + B, 固态溶液, s) 二相区:2 (l+ s), 3 (l + s)上方曲线,液相线,表示开始有固溶体产生;下方曲线,固相线,表示液态溶液开始消失。冷却曲线如图所示615 二元凝聚系统HgCd相图示意如图指出各个相区的稳定相,三相线上的相平衡关系。质),再根据两个单相区(线)夹着的区域便为该两单相区的共存区。如本题的附图是由两个具有转熔型的、二组分固态部分互溶凝聚系统相图组合而成的,因此有固溶体单相区存在。623 指出图中二组分凝聚系统相图内各相区的平衡相,指出三相线的相平衡关系。严格执行现金管理制度和现金使用范围,遵守银行结算制度,现金银行存款按时间顺序逐笔登记,每日结出余额现金当日核对,银行存款月终必须与银行核对,做到日清月结。17