物理化学第六章课后答案完整版.docx

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物理化学第六章课后答案完整版

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=1–2+2=1.

（2）C=3–1=2,P=3,F=C–P+2=2–3+2=1.

      （3）C=3–1–1=1,P=2,F=C–P+2=1–2+2=1.

      （4）C=3–1=2,P=2,F=C–P+2=2–2+2=2.

      （5）C=3,P=2,F=C–P+1=3–2+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5mol，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，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54.22kPa和136.12kPa。

两者可形成理想液态混合物。

取200.0g甲苯和200.0g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92.00kPa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       101.325kPa下水（A）-醋酸（B）系统的气-液平衡数据如下。

100

102.1

104.4

107.5

113.8

118.1

0

0.300

0.500

0.700

0.900

1.000

0

0.185

0.374

0.575

0.833

1.000

（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）9kg水与30kg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-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℃，100g苯酚和200g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101.325kPa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350g水和150g异丁醇形成的系统在101.325kPa压力下由室温加热，问：

（1）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,BinA.

     l2,AinB.

6.10   为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯，在86.0kPa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47.3kPa。

试求：

（1）气相的组成（含甲苯的摩尔分数）；

（2）欲蒸出100kg纯甲苯，需要消耗水蒸气多少千克？

6.11   液体H2O（A），CCl4（B）的饱和蒸气压与温度的关系如下：

40

50

60

70

80

90

7.38

12.33

19.92

31.16

47.34

70.10

28.8

42.3

60.1

82.9

112.4

149.6

 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101.325kPa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101.325kPa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，CCl4也凝结成液体，此时气相组成如何？

6.12   A–B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

6．15二元凝聚系统Hg－Cd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。

6．23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。