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1、第五章相平衡题解1()1将克拉贝龙方程用于将克拉贝龙方程用于H2O的液的液固固两相平衡，因为两相平衡，因为Vm(H2O,s)Vm(H2O,l)，所以随着压力的增大，则所以随着压力的增大，则H2O(l)的凝固点将：的凝固点将：(A)上升；上升；(B)下降；下降；(C)不变；不变；(D)不能确定。不能确定。一、选择题：一、选择题：B2()2将将固固体体NH4HCO3(s)放放入入真真空空容容器器中中，等等温在温在400K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡：按下式分解并达到平衡：NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)系系统统的的组组分数分数C和自由度数和自由度数 为：为：(
2、A)C=2， =1；(B)C=2， =2；(C)C=1， 0；(D)C=3， =2。C3()3 Na2CO3可可 以以 形形 成成 三三 种种 水水 合合 盐盐Na2CO3H2O、Na2CO37H2O、Na2CO310H2O，常常压压下下当当将将Na2CO3(s)投投入入水水溶溶液液中中，待待达达到到三三相相平平衡衡时时，一一相相是是Na2CO3水溶液，一相是水溶液，一相是Na2CO3(s)，则另一相是：，则另一相是：(A)冰冰 ； (B) Na2CO310H2O(s)； (C)Na2CO37H2O(s)；(D)Na2CO3H2O(s)()4已已知知A和和B可可构构成成固固溶溶体体，在在组组分
3、分A中中，若若加加入入组组分分B可可使使固固溶溶体体的的熔熔点点提提高高，则则组组分分B在在此此固固溶溶体体中中的的含含量量必必_组组分分B在在液液相相中中的含量。的含量。(A)大于；大于；(B)小于小于(C)等于；等于；(D)不能确定。不能确定。DA4()5. .对对恒恒沸沸混混合合物物的的描描写写，下下列列各各种种叙叙述述中中哪一种是不正确的？哪一种是不正确的？(A)与化合物一样，具有确定的组成；与化合物一样，具有确定的组成；(B)恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；(C)平衡时，气相和液相的组成相同；平衡时，气相和液相的组成相同；(D)其沸点随外压的改
4、变而改变。其沸点随外压的改变而改变。A51.指指出出下下列列平平衡衡系系统统中中的的相相数数，组组分分数数和和自自由由度度数：数：（1）NH4HS(s)，H2S(g)和和NH3(g)构成的系统；构成的系统；（2）固固体体NH4HS（s）处处于于真真空空容容器器中中分分解解达达到到平衡；平衡；（3）CO2（g）与其水溶液呈平衡；）与其水溶液呈平衡；（4）NaCl(s)、NaCl(aq)、H2O(l)、HCl(aq)平平衡衡共存；共存；（5）固态砷、液态砷和气态砷；）固态砷、液态砷和气态砷；二、计算题：二、计算题：6解：解：题号题号相数相数独立组分数独立组分数自由度自由度1222221132224
5、233531072.Ag2O分分解解的的计计量量方方程程为为:Ag2O(s)=2Ag(s)+(1/2)O2(g)，当当Ag2O进进行行分分解解时时,体体系系的的组组分分数数、自自由由度度和和可可能能平平衡衡共共存存的最多相数各为多少的最多相数各为多少?解：解：C=2；f=2- - +2=2-3+2=1;当当f=0时，时， =4=4；83.液态水和六种过量的固体液态水和六种过量的固体NaCl、Na2SO4、NaNO3、KNO3、KCl、K2SO4振荡达平衡，振荡达平衡，求独立组分数和自由度数。求独立组分数和自由度数。解：解：S=7；R=0； =7; C=7; f=7-7+2=2.94.在平均海拔
6、为在平均海拔为4500m的青藏高原上，大气压的青藏高原上，大气压只有只有57.328kPa，水的沸点为何？已知，水的沸点为何？已知。解：解：解之得：解之得：T=357.61K105.液态液态As的蒸汽压与温度的关系为：的蒸汽压与温度的关系为：，固固态态As的的蒸汽压与温度的关系为：蒸汽压与温度的关系为：；试试求求As的的三相点的温度和压力。三相点的温度和压力。解：解：在三相点，平衡三相的压力相等。有：在三相点，平衡三相的压力相等。有：解之得：解之得：T=1092.39K。代入任一等式得：。代入任一等式得：解之得：解之得：p=371.28MPa116.滑冰鞋下面冰刀与冰接触面长为滑冰鞋下面冰刀与
7、冰接触面长为7.62102m，宽为，宽为2.45105m。设人的体重为。设人的体重为60kg，在此，在此压力下冰的熔点是多少？已知，压力下冰的熔点是多少？已知，(H2O,s)=920kgm3，(H2O,l)=1000kgm3。解：解：施加于冰上的压力为：施加于冰上的压力为：12137. 25时时水水的的饱饱和和蒸蒸气气压压为为3167.7Pa，求求至至100范范围围内内水水的的平平均均摩摩尔尔汽汽化化焓焓，视视水水蒸蒸气气为理想气体。为理想气体。解：解：解之得：解之得：148.已已知知固固态态苯苯的的蒸蒸汽汽压压在在273.15K时时为为3.27kPa，293.15K时时为为12.303kPa
8、，液液态态苯苯的的蒸蒸汽汽压压在在293.15K时时为为10.02kPa，液液态态苯苯的的蒸蒸发发焓焓为为34.17kJmol- -1,求：求：（1）303K时液态苯的蒸汽压时液态苯的蒸汽压（2）苯的摩尔升华焓）苯的摩尔升华焓（3）苯的摩尔熔化焓）苯的摩尔熔化焓15解：解：根据根据得：得：（1）p2=15.81kPa(2)(3)169.SiO2-Al2O3系系统统在在高高温温区区间间的的相相图图如如图图所所示示。在在高高温温下下，SiO2有有白白硅硅石石和和磷磷石石英英两两种种变变体体，AB是是这这两两种种变变体体的的转转晶晶线线，AB之之上上为为白白硅硅石石，之之下下为为磷磷石石英英；生生成
9、成的的不不稳稳定定化化合合物物是是多多铝铝红红柱石，其组成为柱石，其组成为2Al2O33SiO2（图中（图中O点）。点）。（1）指出各相区相态；）指出各相区相态；（2）图图中中三三条条水水平平线线分分别别代代表表哪哪些些相相平平衡衡共共存；存；（3）画出从）画出从x、y、z点冷却的步冷曲线；点冷却的步冷曲线；17（4）现需一种以刚玉为骨架，外表包裹一定）现需一种以刚玉为骨架，外表包裹一定厚度多铝红柱石的催化剂载体，怎样用刚玉厚度多铝红柱石的催化剂载体，怎样用刚玉和石英制取这种载体？和石英制取这种载体？ABCDJEFISiO2Al2O3O1234567xy18解：7:熔体（单相）熔体（单相）(2
10、)1：熔体：熔体+白硅石（双相）白硅石（双相）(1)2：白硅石：白硅石+多铝红柱石多铝红柱石(1)3：鳞石英：鳞石英+多铝红柱石多铝红柱石(1)4：熔体：熔体+多铝红柱石多铝红柱石(1)5：熔体：熔体+Al2O3(1)6：多铝红柱石：多铝红柱石+Al2O3(1)CJD线：白硅石线：白硅石+熔体熔体+多铝红柱石三相平衡线多铝红柱石三相平衡线AB：鳞石英：鳞石英+白硅石白硅石+多铝红柱石三相平衡线多铝红柱石三相平衡线EIF线：熔体线：熔体+多铝红柱石多铝红柱石+刚玉三相平衡线刚玉三相平衡线ABCDJEFISiO2Al2O3O1234567xyz19xyz系统点位于系统点位于E，I之间，冷却至接近之
11、间，冷却至接近CD线。线。2010.NaCl-H2O所所成成的的二二组组分分系系统统，在在-20时时有有一一个个低低共共熔熔点点，此此时时冰冰、NaCl2H2O（s）和和浓浓度度为为22.3（质质量量百百分分数数）的的NaCl水水溶溶液液平平 衡衡 共共 存存 。 在在 -9时时 不不 稳稳 定定 化化 合合 物物 (NaCl2H2O)分分解解，生生成成无无水水NaCl和和27的的NaCl水水溶溶液液。已已知知无无水水NaCl在在水水中中的的溶溶解解度度受受温温度度影影响响不不大大（当当温温度度升升高高时时，溶溶解解度度略略有有增加）。增加）。（1）试试绘绘出出相相图图，并并指指出出各各部部分
12、分存存在在的的相相平平衡。衡。（2）若若有有1kg28的的NaCl溶溶液液，由由160冷冷到到-10，问此过程中最多能析出多少纯，问此过程中最多能析出多少纯NaCl？21解：解：wNaClT/l0-20H2ONaCl61.9冰冰+NaCl2H2O(s)l+NaCl(s)NaCl+NaCl2H2O(s)psoq2211.镁镁（熔熔点点651）和和锌锌（熔熔点点419）所所组组成成的的双双组组分分固固液液系系统统形形成成两两个个低低共共熔熔物物。其其一一温温度度为为368，含含Mg质质量量百百分分数数为为3.2；另另一一温温度度为为347，含含Mg质质量量百百分分数数为为49。系系统统的的熔熔点点
13、曲曲线线在在590有有一一极极大大，该该点点混混合合物物组组成含成含Mg质量百分数质量百分数15.7。（1）画画出出凝凝聚聚相相系系统统的的温温度度组组成成图图（示示意意图图），标明各区平衡时共存的相态；标明各区平衡时共存的相态；（2）根根据据相相图图作作出出含含Mg30、49、80的的液体混合物的步冷曲线并用相律分析。液体混合物的步冷曲线并用相律分析。23MgZn15.7%CMg+CMg+熔体C+熔体C+熔体熔体C+Zn熔体+C解：解：spm24spmf=0f=1f=2f=12512锑锑-镉镉系系统统能能生生成成稳稳定定化化合合物物Cd3Sb2，其其步冷曲线实验数据如下：步冷曲线实验数据如下：试作出该系统的相图，并标出各相区的相态试作出该系统的相图，并标出各相区的相态和自由度数。和自由度数。WCd% 0 20 35 47.5 50 58.3 70 93 100转折温度 无 550 460 无 419 无 400 无 无停顿温度 630 410 410 410 410 439 295 295 32126解：解：SbCdwCdll+SbCC+lC+lSb+CC+CdCd+lT/f=2f=1f=1f=1f=1f=1f=127
