相律相图答案Word文件下载.docx

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若CaCO3量过少可能会发生什么现象?

8.I2在水和CCl4间的分配平衡，当无固态I2存在时，其自由度为多少？

9．二液体组分若形成恒沸混合物，试讨论在恒沸点时组分数、相数和自由度各为多少。

习题

1．指出下列平衡系统的物种数、组分数、相数和自由度：

（1）Ca（OH）2（s）与CaO（s）、H2O（g）呈平衡。

（2）CaSO4与其饱和水溶液达平衡。

（3）在标准压力下，水与水蒸气平衡。

（4）由Fe（s）、FeO（s）、C（s）、CO（g）、CO2（g）组成的平衡系统；

（5）由Fe（s）、FeO（s）、Fe3O4（s）、CO（g）、CO2（g）组成的平衡系统；

解：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

2．固体NH4HS和任意量的H2S及NH3气体混合物组成的系统达到平衡：

（1））求该系统组分数和自由度；

（2）若将NH4HS放在一抽空容器内分解，平衡时，其组分数和自由度又为多少?

（2）

3．已知Na2CO3（s）和H2O

（1）可形成的水合物有三种：

Na2CO3·

H2O（s），Na2CO3·

7H2O（s）和Na2CO3·

10H2O（s），试问：

（1）在101325Pa下，与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的含水盐最多可有几种?

（2）在293.15K时，与水蒸气平衡共存的含水盐最多可有几种?

（1）设最多有x种含水盐，则

由相律得

，所以，

。

即最多有一种含水盐与之共存。

（2）分析同

（1）可得，

，所以，

即最多有两种含水盐与之共存。

4．固态氨的饱和蒸气压与温度的关系可表示为ln（p/pº

）=4.707–767.3／T，液体氨的饱和蒸气压与温度的关系可表示为ln（p/pº

）=3.983–767.3／T。

试求：

（1）三相点的温度及压强；

（2）三相点时的蒸发热、升华热和熔化热。

（1）在三相点处液氨对应的饱和蒸气压应与固氨对应的饱和蒸气压相等，

故有：

解得：

将所求温度数据代入任意一个饱和蒸气压与温度的关系式可解得：

（2）由克-克公式：

与题目所给关系式相比较可得：

5.溜冰鞋下面的冰刀与冰接触的地方，长度为7.62×

10―2m，宽度为2.45×

10―5m，

（1）若某人的体重为60kg，试问施加于冰的压力为若干？

（2）在该压力下冰的熔点为若干？

已知冰的熔化热为6010J/mol，冰和水的密度分别是920kg/m3和1000kg/m3。

（2）Clapeyron方程用于固液系统

代入数据积分得，T=262.2K

6.试根据下列数据，画出HAc的相图（示意图）。

（1）固体HAc的熔点为16.6℃，此时的饱和蒸气压为120Pa。

（2）固体HAc有α、β两种晶型，这两种晶型的密度都比液体大，α晶型在低压下是稳定的。

（3）α晶型和β晶型与液体成平衡的温度为55.2℃，压力为2×

108Pa。

（4）α晶型和β晶型的转化温度（即α和β的平衡温度）随压力的降低而降低。

（5）HAc的正常沸点为118℃。

7.在标准压力和不同温度下，丙酮和氯仿系统的溶液组成及平衡蒸气压有如下数据：

t/℃56.059.062.565.063.561.0

x（丙酮，l）0.000.200.400.650.801.00

y（丙酮，g）0.000.110.310.650.881.00

（1）画出此系统的T-x相图。

（2）将4mol氯仿与1mol丙酮的混合物蒸馏，当溶液沸点上升到60℃时，整个馏出物的组成约为若干？

（3）将

（2）中所给溶液进行精馏，能得何物？

若将4mol丙酮与1mol氯仿的混合物进行精馏，又能得何物？

氯仿与丙酮的混合物能否用精馏法同时得到纯氯仿和纯丙酮？

（1）根据数据，origin作图得T-x相图

（2）如图所示，根据杠杆原理可知气态混合物约为3.33mol，其中丙酮约为0.53mol，氯仿约为2.80mol.

（3）将

（2）中所给溶液进行精馏，将得到纯丙酮以及丙酮与氯仿的共沸混合物。

若将4mol丙酮与1mol氯仿的混合物进行精馏，将得到纯氯仿以及丙酮与氯仿的共沸混合物。

无法用精馏法同时得到纯氯仿和纯丙酮。

8．图5-29是标准压力下正丁醇-水的溶解度图，在20℃时往100克水中慢慢滴加正丁醇，试根据相图求：

（1）系统开始变浑浊时，加入的正丁醇质量；

（2）正丁醇的加入量为25克时，两共轭液层的组成和数量；

（3）至少应加入多少正丁醇才能使水层消失？

（4）若加入正丁醇25.0克，并将此溶液加热至80℃，两共轭液层的质量比；

（5）若将（4）中的混合液在常压下一边搅拌一边加热，将在什么温度下系统由浑浊变清澈？

图5-29正丁醇-水溶解度图

（1）约为8.8g；

（2）约1.6g正丁醇和18.4g水共20g，以及约86.1g正丁醇和18.9g水共105g的共轭液层；

（3）约456g；

（4）类似（3）可计算；

（5）393K。

9．NaCl-H2O所成的二组分系统，在252K时有一个低共熔点，此时冰、NaCl•2H2O（s）与浓度为22.3%（质量百分数，下同）的NaCl水溶液共存。

在264K时不稳定化合物NaCl•2H2O分解，生成无水NaCl和27%的NaCl水溶液。

已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大（当温度升高时，溶解度略有增加）。

（1）绘制相图，并指出各相区的状态。

（2）若有1.00kg28%的NaCl溶液由433K冷却到263K，问在此过程中最多能析出多少纯NaCl？

（2）按杠杆规则有Wb·

=Wc·

而

=28-27=1

=100-28=72又Wb+Wc=1

∴解得：

Wc=0.0137Kg即可得纯NaCl约13.7g

10．由Sb-Cd系统的一系列不同组成的熔点步冷曲线得到下列数据：

W（Cd）（质量分数）00.200.3750.4750.500.5830.700.901.00

t（开始凝固的温度）/℃—550460—419—400——

t（全部凝固的温度）/℃630410410410410439295295321

（1）试根据上述数据画出Sb-Cd系统的相图，并标出各区域存在的相和自由度。

（2）将1kg含Cd0.80（质量分数）的熔液由高温冷却，刚到295℃时，系统中有哪两个相存在，其两相的质量各有若干？

（1）由数据表可知：

①纯组分锑、镉的熔点分别为630℃和321℃；

②含Cd58.3%物系在冷却过程中出现一停顿温度,且为最高,又无转折温度,说明

生成了稳定化合物SbmCdn；

③含Cd58.3%的稳定化合物左边有一共同停顿温度（410℃）,此即为Sb与SbmCdn

的低共熔温度,其最低共熔点组成为含Cd47.5%。

④含Cd58.3%稳定化合物右边有一共同停顿温度（295℃）,此即为SbmCdn和Cd之

低共熔点,其低共熔点组成为Cd93%。

由以上分析可知，Sb-Cd相图为两个简单低共熔点相图合并而成,如图所示。

（2）由杠杆原理可计算。

11.金属A和B的熔点分别是623K和553K，热分析指出，在473K时有三相共存，其中一相是含30%B的熔化物，其余两相分别是含20%B和25%B的固溶体。

冷却到423K时又呈现三相共存，分别是含55%B的熔化物、含35%B和80%B的两个固溶体。

根据以上数据绘制出该合金系统的相图，并指出各相区的相。

12.Ni-Cu系统从高温逐渐冷却时得到如下数据。

Ni的质量百分数0104070100

开始结晶的温度/K13561413154316481725

结晶终了的温度/K13561373145815831725

（1）试绘制出相图，并指出各部分存在的相。

（2）今有含50%Ni的合金，使之从1673K冷却到1473K。

问在什么温度开始有固体析出？

此时析出的固相组成为何？

最后一滴熔化物凝结时的温度是多少？

此时液态熔化物的组成为何？

（3）把浓度为30%Ni的合金0.25kg冷却到1473K时，Ni在熔化物和固溶体中的数量各为若干？

（1）由给出数据，origin作图得Ni-Cu体系相图，如图所示。

（2），（3）由图，根据杠杆原理可计算。

13.Mg（熔点924K）和Zn（熔点692K）的相图具有两个低共熔点，一个为641K（3.2%Mg，质量百分数，下同），另一个为620K（49%Mg），在熔点曲线上有一个最高点863K（15.7%Mg）。

（1）绘制出系统的T-x相图，并指明各区的相。

（2）分别指出含80%Mg和30%Mg的两个混合物系统从973K冷却到573K的步冷过程中的相变，并根据相律予以说明。

（3）绘制含49%Mg的熔化物的步冷曲线。

（1）绘出Mg和Zn的T－x图（见下图）。

图中各区域相态：

1—SZn+l2—l

3—Sc+l4—Sc+l

5—SMg+l6—SZn+Sc

7—Sc+SMg

14.指出图5-30中各二组分凝聚系统各区的相状态。

14题图

（a）

1—液相l2—固溶体α3—α+l4—SC+l5—SC+l6—SPb+l7—α+SC8—SC+SPb

（b）

1—液相l2—α+l3—固溶体α4—β+l5—固溶体β6—β+α

（c）

1—液相l2—SB+l3—l1+l24—SC+l5—SC+SB6—SC+l7—α+l8—固溶体α9—α+SC

15.A和B能形成两种化合物A2B和AB2，A的熔点比B低，A2B的相合熔点介于A、B熔点之间，AB2的不相合熔点介于A和A2B的熔点之间。

（1）画出T-x相图。

（2）注明各相区状态。

（1）∵A的熔点比B低∴TA＊<

TB*

A2B为稳定化合物，在A2B熔点的两边为凝固点下降曲线。

AB2为不稳定化合物，在熔点处分解为一液相和另一固相，题中没有给出液相组成，故该相图有两种可能，即不稳定化合物分解时液相组成为：

a，在AB2和B之间；

b，在A2B和AB2之间，故该相图示意图为：

16.Mg的熔点为923K，MgNi2熔点为1418K，Ni的熔点为1725K，Mg2Ni无熔点，但在l043K分解成MgNi2及含Ni50％的液体，在783K（含Ni25％）及1353K（含Ni89％）有两个低共熔点，各固相互不相溶。

试作出Mg-Ni系相图（各组成均为质量分数）。

MgNi2的质量百分浓度为：

Ni=82.85%

Mg2Ni的质量百分浓度为：

Ni=54.70%

依以上数据作出Mg—Ni系相图如下：

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