第五章 相平衡.docx

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第五章相平衡

第五章相平衡

一、判断题：

1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分

数是一个确定的数。

2．单组分系统的物种数一定等于1。

3．自由度就是可以独立变化的变量。

4．相图中的点都是代表系统状态的点。

5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f=l，则该系统的温度就有一个唯一确定

的值。

6．纯物质体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。

7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。

8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对的量。

9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。

10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。

11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定

律产生负偏差。

12．恒沸物的组成不变。

13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩

尔分数成正比。

14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。

15．三组分系统最多同时存在5个相。

二、单选题：

1．H2O、K+、Na+、Cl-、I-体系的组分数是：

（A）K=3；（B）K=5；

（C）K=4；（D）K=2。

2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。

此方程使用时，对体系所

处的温度要求：

（A）大于临界温度；（B）在三相点与沸点之间；

（C）在三相点与临界温度之间；（D）小于沸点温度。

3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则：

（A）Vm（l）=Vm（s）；

（B）Vm（l）＞Vm（s）；

（C）Vm（l）＜Vm（s）；

（D）无法确定。

4．蒸汽在沸点温度下冷凝为液体时所放出的潜热，可用来：

（A）可使体系对环境做有用功；（B）可使环境对体系做有用功；

（C）不能用来作有用功；（D）不能判定。

5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化：

（A）升高；（B）降低；（C）不变；（D）不一定。

6．硫酸与水可组成三种化合物：

H2SO4·H2O（s）、H2SO4·2H2O（s）、H2SO4·4H2O（s），

在pө下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种：

（A）1种；（B）2种；（C）3种；（D）0种。

7．在101325Pa的压力下，I2在液态水与CCl4中的溶解已达到平衡（无固体I2存在），

此体系的自由度为：

（A）1；（B）2；（C）3；（D）0。

8．NaCl水溶液和纯水，经半透膜达到渗透平衡，该体系的自由度数是：

（A）f=1；（B）f=2；

（C）f=3；（D）f=4。

9．对于下列平衡系统：

①高温下水被分解；②同①，同时通入一些H2（g）和O2（g）；

③H2和O2同时溶于水中达到平衡，其组分数K和自由度数f的值完全正确的是：

（A）①K=1，f=1②K=2，f=2③K=3，f=3；

（B）①K=2，f=2②K=3，f=3③K=1，f=1；

（C）①K=3，f=3②K=1，f=1③K=2，f=2；

（D）①K=1，f=2②K=2，f=3③K=3，f=3。

10．在下列体系中自由度f=2的体系是：

（A）298K时，H2O（l）〓H2O（g）；

（B）S（s）＝S（l）〓S（g）；

（C）C2H5OH（l）与H2O（l）的混合物；

（D）一定量的PCl5（g）分解平衡时：

PCl5（g）=PCl3（g）+Cl2（g）。

11．某体系中有Na2CO3水溶液及Na2CO3·H2O（s）、Na2CO3·7H2O（s）、Na2CO3·10H2O（s）

三种结晶水合物。

在pө下，f=K－Φ+1＝2－4+1＝－1，这种结果表明：

（A）体系不是处于平衡态；（B）Na2CO3·10H2O（s）不可能存在；

（C）这种情况是不存在的；（D）Na2CO3·7H2O（s）不可能存在。

12．相图与相律之间的关系是：

（A）相图由实验结果绘制得出，相图不能违背相律；

（B）相图由相律推导得出；

（C）相图由实验结果绘制得出，与相律无关；

（D）相图决定相律。

13．下列叙述中错误的是：

（A）水的三相点的温度是273.15K，压力是610.62Pa；

（B）三相点的温度和压力仅由系统决定，不能任意改变；

（C）水的冰点温度是0℃（273.15K），压力是101325Pa；

（D）水的三相点f=0，而冰点f=1。

14．Na2CO3可形成三种水合盐：

Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、NaCO3·10H2O，

在常压下，将Na2CO3投入冰－水混合物中达三相平衡时，若一相是冰，一相

是Na2CO3水溶液，则另一相是：

（A）Na2CO3（s）；（B）Na2CO3·H2O（s）；

（C）Na2CO3·7H2O（s）；（D）Na2CO3·10H2O（s）。

15．如图，对于右边的步冷曲线对应是哪个物系点的冷却过程：

（A）a点物系；

（B）b点物系；

（C）c点物系；

（D）d点物系。

16．如图，对于形成简单低共熔混合物的二元相图，

当物系的组成为x，冷却到t℃时，固液二相的重

量之比是：

（A）w（s）∶w（l）=ac∶ab；

（B）w（s）∶w（l）=bc∶ab；

（C）w（s）∶w（l）=ac∶bc；

（D）w（s）∶w（l）=bc∶ac。

17．如图，对于形成简单低共熔混合物的二元相图，当物

系点分别处于C、E、G点时，对应的平衡共存的相数为：

（A）C点1，E点1，G点1；

（B）C点2，E点3，G点1；

（C）C点1，E点3，G点3；

（D）C点2，E点3，G点3。

18．在相图上，当物系处于哪一个点时只有一个相：

（A）恒沸点；（B）熔点；

（C）临界点；（D）低共熔点。

19．甲、乙、丙三个小孩共吃一支冰棍，三人约定：

⑴各吃质量的三分之一；

⑵只准吸，不准咬；⑶按年龄由小到大顺序先后吃。

结果，乙认为这只冰棍没

有放糖，甲则认为这冰棍非常甜，丙认为他俩看法太绝对化。

则三人年龄：

（A）甲最大，乙最小；（B）甲最小，乙最大；

（C）丙最大，甲最小；（D）丙最小，乙最大。

20．如图A与B是两组分恒压下固相部分互溶凝聚

体系相图，图中有几个单相区：

（A）1个；

（B）2个；

（C）3个；

（D）4个。

21．有一形成不稳定化合物的双组分A与B凝聚体系，

系统的组成刚巧与不稳定化合物的组成相同，当其从液态冷却到不相称熔点，

系统内建立如下平衡：

液相+A（s）=AxBy（不稳定化合物），如果在此时系统

由外界吸取热时，则上述的平衡将：

（A）向左移动；（B）向右移动；

（C）不移动；（D）无法判定。

22．A与B可以构成2种稳定化合物与1种不稳定化合物，那么A与B的体系可以

形成几种低共熔混合物：

（A）2种；（B）3种；

（C）4种；（D）5种。

23．如图A与B是两组分恒压下固相部分互溶

凝聚体系相图，有几个两固相平衡区：

（A）1个；

（B）2个；

（B）3个；

（D）4个。

24．在第一种物质中加入第二种物质后，二者的熔点发生什么变化?

（A）总是下降；（B）总是上升；

（C）可能上升也可能下降；（D）服从拉乌尔定律。

25．如图是FeO与SiO2的恒压相图，

那么存在几个稳定化合物：

（A）1个；（B）2个；

（C）3个；（D）4个。

26．A及B二组分组成的凝聚体系能生成三种稳定的化合物，则于常压下在液相

开始冷却的过程中，最多有几种固相同时析出？

（A）4种；（B）5种；（C）2种；（D）3种。

27．在温度为T时，A（l）与B（l）的饱和蒸气压分别为30.0kPa和40.0kPa，A与B

完全互溶，当xA=0.5时，pA=10.0kPa，pB=15.0kPa，则此二元液系常压下的

T～x相图为：

28．两组分理想混合物（溶液），在任何浓度下，其蒸气压：

（A）恒大于任一纯组分的蒸气压；

（B）恒小于任一纯组分的蒸气压；

（C）介于两个纯组分的蒸气压之间；

（D）与溶液组成无关。

29．设A和B可析出稳定化合物

AxBy和不稳定化合物AmBn，其

T～x图如图所示，其中阿拉伯数字

代表相区，根据相图判断，通过冷却

熔融物分离出纯净的化合物AmBn，

条件与控制为：

（A）浓度大于低共熔点P，温度控制在三相线JK以上

（B）浓度在低共熔点P与相点M之间，温度控制在三相线MOK以下；

（C）浓度在低共熔点P与相点M之间，温度控制在三相线MO和三相线JK之间；

（D）浓度大于低共熔点P，温度控制在三相线MO和三相线JK之间。

30．液体A与B形成蒸气压正偏差很大的溶液，在精馏塔中精馏时，塔釜得到的是：

（A）恒沸混合物；（B）纯A；

（C）纯B；（D）纯A或纯B。

31．如图A与B是两组分恒压下固相部分互溶

凝聚体系相图，图中有几个两相区：

（A）1个；（B）2个；

（C）3个；（D）4个。

32．水蒸气蒸馏通常适用于某种有机物与水组成的：

（A）完全互溶双液系；（B）互不相溶双液系；

（C）部分互溶双液系；（D）所有双液系。

33．右图是二元凝聚体系P－X相图，其中物系点与相点合一的是：

（A）F点，G点；

（B）I点，D点；

（C）H点，D点；

（D）H点，G点。

34．A与B是两种互不相溶的两种液体，A的正常

沸点80℃，B的正常沸点120℃。

把A、B混合组成一个体系，那么这个混合物的正常沸点为：

（A）小于80℃；（B）大于120℃；

（C）介于80℃与120℃之间；（D）无法确定范围。

35．右图是三液态恒温恒压相图，

ac、be把相图分成三个相区

①、②、③，每个相区存在的相数是：

（A）①区1、②区1、③区1；

（B）①区1、②区3、③区2；

（B）①区1、②区2、③区2；

（D）①区1、②区2、③区1。

36．金（熔点1063℃）与铜（熔点1083℃）固相能完全互溶形成合金；取含金量50％的

熔融体冷却，首先析出固溶体的含金量是：

（A）大于50％；（B）小于50%；

（C）等于50％；（D）不一定。

37．H2O－NaCl－Na2SO4的物系中Na2SO4与H2O能形成水合

物Na2SO4·10H2O（D）。

相图中，在DBC区中存在的是：

（A）水合物D（s）与溶液；

（B）水合物D（s）、NaCl（s）和组成为F点的溶液；

（C）水合物D（s）、NaCl（s）和Na2SO4（s）三相共存；

（D）NaCl（s）、Na2SO4（s）和水溶液。

38．H2O－KNO3－NaNO3物系的相图如下。

那么

在BEC区内平衡的相是：

（A）纯NaNO3与其饱和溶液；

（B）纯KaNO3与其饱和溶液；

（C）KNO3（s）、NaNO3（s）与不饱和溶液；

（D）KNO3（s）、NaNO3（s）与双饱和溶液（E）。

39．分配定律不适用下列哪个体系：

（A）I2溶解在水与CCl4中；

（B）Na2CO3溶解在正庚烷和二乙二醇醚中；

（C）NH4Cl溶解在水与苯中；

（D）Br2溶解在CS2与水中。

40．如图是恒温恒压下的三组分盐水体系相图，

复盐可形成水合物，存在几个三相平衡区：

（A）2个；（B）3个；

（C）4个；（D）5个。

三、多选题：

1．通常所说的水的冰点为0℃的含义是什么？

（A）在101.33kPa压力下，冰和纯水平衡时的温度；

（B）冰、水、水蒸气三相平衡时的温度；

（C）冰的蒸气压和水的蒸气压相等的温度；

（D）压力为101.3kPa下被空气饱和了的水和冰平衡的温度；

（E）压力在101.3kPa时，冰、水、水蒸气三相共存时的温度。

2．下列系统Φ=1的是：

（A）Pb－Sn－Sb形成的固溶体；（B）α-SiO2和β-SiO2；

（C）左旋葡萄糖和右旋葡萄糖；（D）氯化钠和蔗糖溶于水；

（E）白糖与面粉混合物。

3．克－克方程可适用于下列哪些体系？

（A）I2（s）＝I2（g）；

（B）C（石墨）＝C（金刚石）；

（C）I2（s）＝I2（l）；

（D）C2H5OH（l）＝C2H5OH（g）；

（E）I2（s）+H2（g）＝2HI（g）。

4．对于两组分凝聚体系的步冷曲线形状，下列判断正确的是：

（A）一条步冷曲线上，一定存在“拐点”；

（B）一条步冷曲线上有平台，就一定有“拐点”；

（C）一条步冷曲线上有“拐点”，就一定有“平台”；

（D）一条步冷曲线上可以有“拐点”而无“平台”；

（E）一条步冷曲线上可以有“平台”而无“拐点”。

5．在CaF2－CaCl2的凝聚系统相图中，物系点为a，

当降低系统温度时，不正确的是：

（A）a点Φ=1，f*=2；

（B）b点Φ=1，f*=1；

（C）c点Φ=2，f*=1；

（D）d点Φ=2，f*=1；

（E）c点Φ=3，f*=0。

6．关于杠杆规则的适用性，下列说法错误的是：

（A）适用于单组分体系的两个平衡相；

（B）适用于二组分体系的两相平衡区；

（C）适用于二组分体系相图中的任何区；

（D）适用于三组分体系中的两个平衡相；

（E）适用于三相平衡线上的任意两个平衡相。

7．加压于冰，冰可部分熔化成水，这是什么原因？

（A）加压生热；（B）冰的晶格受压崩溃；

（C）冰熔化时吸热；（D）冰的密度小于水；

（E）冰的密度大于水。

8．A和B二元凝聚系T－X相图如图所示，在下列叙述中错误的是：

（A）1为液相，Φ=1，f*=2；

（B）要分离出纯A，物系点必须在3区内；

（C）要分离出纯AmBn，物系点必须在6区内；

（D）J、F、E、I和S诸点f*=0；

（E）GC直线、DI直线上的点，f*=0。

9．20℃时苯和甲苯的蒸气压分别为9959.2Pa和2973.1Pa，

苯（A）和甲苯（B）形成近似于理想混合物，当x（苯）=0.5时，气相中苯的分压

p（苯）=4979.6Pa，甲苯的分压p（甲苯）=1486.6Pa，在图中，p～x图和T～x图

正确的是：

10．下述说法中，哪一个是错误的？

（A）通过相图可以确定一定条件下体系由几相构成；

（B）相图可表示出平衡时每一相的组成如何；

（C）相图可表示出达到相平衡所需的时间长短；

（D）通过杠杆规则可在相图上计算各相的相对数量多少；

（E）相图上物系点与相点都是分开的。

四、计算及证明题：

1．滑冰鞋下面的冰刀与冰接触面长为7.62cm，宽为0.00245cm。

（1）若滑冰者体重为60kg，试求施于冰面的压强为多少？

（双脚滑行）

（2）在该压强下，冰的熔点是多少？

巳知冰的摩尔熔化热为6009.5J·mol-1，冰的

密度为0.92g·cm-3，水的密度为1.0g·cm-3。

2．乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOC2H5是有机合成的重要试剂，它的蒸气压方程为：

lnp=-5960/T+B，p的单位是Pa，此试剂在正常沸点181℃时部分分解，但在

70℃是稳定的，可在70℃时减压蒸馏提纯，压强应降到多少？

该试剂的摩尔气化

热是多少？

3．在16～78℃之间，液态汞的蒸气压公式为：

ln（p/pө）=17.613－7664/T，

汞的三相点温度为243.3K，摩尔熔融热为2320J·mol-1，试求固态汞在-78℃时的

蒸气压。

4．下面是两组分凝聚体系相图，注明每个相图中相态，并指出三相平衡线。

5．Ni与Mo形成化合物MoNi，在1345℃时分解成Mo与含53％Mo的液相，在

1300℃有唯一最低共熔点，该温下平衡相为MoNi，含48％Mo的液相和含32％

Mo的固熔相，巳知Ni的熔点1452℃，Mo的熔点为2535℃，画出该体系的粗略

相图[t℃～c图]。

已知Mo、Ni的原子量为96和58.7。

6．AgCl与LiCl体系不形成化合物，固态部分互溶，在480℃时，熔融体（含

ACl45％）与分别含15％及30％AgCl的固熔体成平衡，AgCl与LiCl的熔点分

别为455℃与610℃，试绘制其相图。

7．在101.325kPa下，CaCO3分解成CaO（s）和CO2（g），在1169K时达到分解平衡。

（1）画出两组分CaO－CO2在101.325Pa时的等压相图；

（2）标出各个相区的相态。

8．现有处于263K的1mol过冷水，假定水自发地结晶，结晶过程一直延续到体

系平衡。

（1）体系达到最终温度为多少？

（2）平衡时有几相共存？

（3）计算平衡时各相的量；（4）计算结晶过程的ΔSm。

已知Cp,m[H2O（l）]=75.31J·K-1·mol-1；Cp,m[H2O（s）]=37.66J·K-1·mol-1；

熔化热ΔHm[H2O（s）]=6.02kJ·mol-1。

9．指出下列各图中所形成的化合物的经验式，并说明各相区是由哪些相组成的？

（1）图Ⅰ中设生成的化合物为X；

（2）没有化合物；

（3）图Ⅲ中设生成X、Y两种化合物；

10．酚水体系在60℃分成两液相，第一相含16.8％（质量百分数）的酚，第二相含

44.9％的水。

（1）如果体系中含90g水和60g酚，那么每相重量为多少？

（2）如果要使含80％酚的100g溶液变成浑浊，必须加水多少克？

11．80℃时溴苯和水的蒸气压分别为8.825kPa和47.335kPa，溴苯的正常沸点是

156℃。

计算：

（1）溴苯水蒸气蒸馏的温度，已知实验室的大气压为101.325kPa；

（2）在这种水蒸气蒸馏的蒸气中溴苯的质量分数。

已知溴苯的摩尔质量为156.9

g·mol-1；

（3）蒸出10kg溴苯需消耗多少千克水蒸气？

12．如图，是NaCl－（NH4）2SO4－H2O在298K、

101.325kPa时的相图。

现有NaCl与（NH4）2SO4

混合盐100克，其中（NH4）2SO4含量为25%，物

系点相当图中f点，利用相图计算，可以最多提

纯得到多少克NaCl晶