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物理化学相平衡级

物理化学练习(相平衡)2008级

一、选择题

1.

对恒沸混合物的描述,下列各种叙述中哪一种是不正确的?

()

(A)与化合物一样,具有确定的组成

(B)不具有确定的组成

(C)平衡时,气相和液相的组成相同

(D)其沸点随外压的改变而改变

2.某体系存在C(s),H2O(g),CO(g),CO2(g),H2(g)五种物质,相互建立了下述三个平衡:

H2O(g)+C(s)

H2(g)+CO(g)

CO2(g)+H2(g)

H2O(g)+CO(g)

CO2(g)+C(s)

2CO(g)

则该体系的独立组分数C为:

()

(A)C=3

(B)C=2

(C)C=1

(D)C=4

3.在373.15K时,某有机液体A和B的蒸气压分别为p和3p,A和B的某混合物为理想液体混合物,并在373.15K,2p时沸腾,那么A在平衡蒸气相中的摩尔分数是多少?

()

(A)1/3

(B)1/4

(C)1/2

(D)3/4

4.在二组分液体从高温冷却时,有时会产生包晶现象。

请问包晶属于什么状态?

(A)热力学平衡态(B)流动体系稳定态

(C)热力学不稳定状态(D)流动体系不稳定态

5.在101325Pa的压力下,I2在液态水和CCl4中达到分配平衡(无固态碘存在),则该体系的自由度数为:

(A)f*=1

(B)f*=2

(C)f*=0

(D)f*=3

6.水与苯胺的最高临界溶点温度为T。

在某工艺中需用水萃取苯胺中的某物质时,操作的最佳温度应该是:

()

(A)T>T0(B)T

(C)T=T0(D)视具体情况而定

7.当乙酸与乙醇混合反应达平衡后,体系的独立组分数C和自由度f应分别为:

()

(A)C=2,f=3

(B)C=3,f=3

(C)C=2,f=2

(D)C=3,f=4

8.相律在下列体系中何者不适用?

()

(A)NaCl水溶液

(B)NaCl饱和水溶液

(C)NaCl过饱和水溶液

(D)NaCl水溶液与纯水达渗透平衡

9.在一个密封的容器中装满了温度为373.15K的水,一点空隙也不留,这时水的蒸气压:

()

(A)等于零

(B)等于101.325kPa

(C)小于101.325kPa

(D)大于101.325kPa

10.硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在101325Pa的压力下,能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种?

(A)3种

(B)2种

(C)1种

(D)不可能有硫酸水合物与之平衡共存。

11.二级相变服从的基本方程为:

()

(A)克拉贝龙方程(B)克拉贝龙—克劳修斯方程

(C)爱伦菲斯方程(D)以上三个方程均可用

12.凝固点的描述可图示如下,其中哪一个是错误的()

13.某气体服从状态方程

为与气体性质和温度有关的常数。

根据相图和相律可知,该气体在气相区、气液共存区、临界点时的自由度分别为:

()

(A)3,2,1(B)3,1,0

(C)2,1,0(D)2,1,1

14.FeCl3和H2O能形成FeCl3·6H2O,2FeCl3·7H2O,2FeCl3·5H2O,FeCl3·2H2O四种水合物,则该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数分别为:

(A)C=3,=4

(B)C=2,=4

(C)C=2,=3

(D)C=3,=5

15.CuSO4与水可生成CuSO4ּH2O,CuSO4ּ3H2O,CuSO45H2O三种水合物,则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为:

(A)3种(B)2种(C)1种(D)不可能有共存的含水盐

16.将N2,H2,NH3三种气体充进773K,32424kPa的合成塔中,在有催化剂存在的情况下,指出下列三种情况时该体系的独立组分数C

(1),C

(2),C(3)各为多少?

(1)进入塔之前

(2)在塔内反应达平衡时

(3)若只充入NH3气,待其平衡后

(A)3,2,1

(B)3,2,2

(C)2,2,1

(D)3,3,2

17.已知苯―乙醇双液体系中,苯的沸点是353.3K,乙醇的沸点是351.6K,两者的共沸组成为:

含乙醇47.5%(摩尔分数),沸点为341.2K.今有含乙醇77.5%的苯溶液,在达到气液平衡后,气相中含乙醇为y2,液相中含乙醇为x2。

问:

(1)下列结论何者正确?

()

(A)y2>x2(B)y2=x2(C)y2

(2)若将上述溶液精馏,则能得到()

(A)纯苯(B)纯乙醇

(C)纯苯和恒沸混合物(D)纯乙醇和恒沸混合物

18.恒沸混合物在气、液两相平衡共存时的自由度为:

()

(A)0(B)1(C)2(D)3

二、计算题

19.CO2的固态和液态的蒸气压分别由以下两个方程给出:

lg(ps/pa)=11.986–1360K/T

lg(pl/pa)=9.729–874K/T

计算:

(1)二氧化碳三相点的温度和压力;

(2)二氧化碳在三相点的熔化热和熔化熵。

20.NaCl-H2O所组成的二组分体系。

在-21℃时有一个低共熔点。

此时,冰、NaCl·2H2O(s)和浓度为22.3%(质量分数)的NaCl水溶液平衡共存。

在-9℃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)试绘出相图,并指出各部分存在的相态;

(2)若有1000g28%的NaCl溶液,由160℃冷到-10℃,问此过程中能析出多少纯NaCl?

(3)以海水(含2.5%NaCl)制取淡水,问冷到何温度时析出淡水最多?

21.已知二组分A,B体系的相图如下。

(1)标出各区的相态,水平线EF,GH及垂线CD上体系的自由度是多少?

(2)已知纯A的熔化熵fusSm=30J·K-1·mol-1,其固体热容较液体热容小5J·K-1·mol-1。

低共熔点温度时溶液组成为xA=0.6(摩尔分数),把A作为非理想液体混合物中的溶剂时,求在低共熔点时熔液中A的活度系数γA。

22.

298K,p$时,(NH4)SO4-Li2SO4-H2O三组分体系相图如下,坐标为质量分数。

(1)写出其复盐及水合盐的分子式;

(2)指出各部分存在的相;

(3)若将组成相当X,Y,Z点所代表的物系在该温度下分别恒温蒸发,则最先析出何种晶体。

(已知Mr(Li2SO4)为110)

23.298.15K丙醇和水二组分气─液平衡时,蒸气压与液相组成的关系如表和图所示:

(1)在图中画出蒸气压与气相组成的关系曲线,注明各区的相态;

(2)将含丙醇x=0.6的水溶液进行精馏,气相可得到___________,液相可得到__________;

(3)若以298.15K纯丙醇为标准态,求x丙=0.6的水溶液中丙醇的活度及活度系数。

若以符合亨利定律的假想的纯液态丙醇为标准态,求上述溶液中丙醇的活度及活度系数。

24.在262.5K时,饱和KCl溶液(100g水中含0.030molKCl)与纯冰平衡共存。

已知水的凝固热为60

,若以纯水为标准态,试计算饱和溶液中水的活度及活度系数。

已知M(KCl)=74.6

25.303K时,芥子气[M:

(ClC2H4)2S]的蒸气压为15969Pa,在芥子气和二苯醚[D:

(C6H5)2O]的混合物中,组成与活度系数的关系在303K时,如下所示:

试求313K时,M的质量浓度为50%的M和D混合液上M的蒸气压是多少?

已知相对原子质量:

C为12;H为1;O为16;Cl为35.5;S为32。

26.乙酸分子在气相部分缔合为(CH3COOH)2:

CH3COOH(g)=

(CH3COOH)2(g)

有人通过测定分子量来研究缔合反应平衡和测定缔合热,下面是在p=101.325kPa、两个不同温度下测出的平衡混合气体的表观分子量。

t/℃124.8164.8

Mm90.3574.14

从这些数据计算缔合反应热(假定在给定温度范围内反应热为常数)。

27.已知Hg-Tl二组分体系的数据如下:

(1)绘制其温度-组成图(示意图);

(2)指出各相区、水平线段、交点的相数;

(3)为扩大低温测量范围,应选什么组成的Hg-Tl混合物做温度计较合适?

28.用热分析法测得对二甲苯和间二甲苯的步冷曲线转折点如下表所示:

(1)绘制对二甲苯和间二甲苯的熔点-组成图;

(2)若有100kg含对二甲苯的摩尔分数为0.70的溶液由10°C冷至-15°C时,能析出对二甲苯多少?

(3)当继续降温时,可析出纯对二甲苯最多能有多少千克?

此时液相的质量为若干?

29.在298K下,将2g某化合物溶于1kg水中,其渗透压与在298K下,将0.8g葡萄糖(C6H12O6)和1.2kg蔗糖(C12H22O11)溶于1kg水中的渗透压相同。

(1)求此化合物的分子量;

(2)求化合物溶液的凝固点是多少?

(3)此化合物溶液的蒸气压降低是多少?

已知水的冰点下降常数Kf=1.86Kkgmol-1,298K时水的饱和蒸气压为3167.7Pa,稀溶液密度可视为与水同。

30.在某二元液体混合物中,设以纯液体为标准状态。

(1)若a2=x2(1+x2)2,求a1与x1的函数关系;

(2)若RTlnγ1=x2,求γ2与x2的函数关系(为常数)。

31.25ºC时甲烷溶在苯中,当平衡浓度x(CH4)=0.0043时,CH4在平衡气相中的分压为245kPa。

试计算

(1)25ºC时当x(CH4)=0.01时的甲烷苯溶液的蒸气总压p。

(2)与上述溶液成平衡的气相组成y(CH4)。

已知25°C时液态苯和苯蒸气的标准生成焓分别为48.66和82.93

,苯在101325Pa下的沸点为80.1°C。

32.纯净的氮以足够慢的速率通过一由3.0g非挥发性有机物

(2)溶于200g苯

(1)构成的溶液后,再通过纯苯,此时得知溶液减轻了2.1540g,同时苯减轻了0.0160g,求该有机物的分子量。

已知苯的摩尔质量为0.078kgmol-1。

33.丙酮

(1)、甲醇

(2)形成恒沸混合物。

在外压为98660Pa时,组成为x1=0.796,恒沸点为54.4°C。

已知在该温度时

利用下式求范拉尔常数

34.气态正戊烷和异戊烷的ΔfG

(298.15K)分别为-194.4kJmol-1,-200.8kJmol-1;液体的饱和蒸气压分别为:

正戊烷:

(1)lg(p

/p$)=3.9714-[1065/(T/K-41)]

异戊烷:

(2)lg(p

/p$)=3.9089-[1024/(T/K-41)]

计算25℃时异构化反应:

正戊烷=异戊烷在气相中的Kp和在液相中的Kx,假定气相为理想气体混合物,液相为理想溶液。

三、问答题

35.

对FeO-MnO二组分体系,已知FeO和MnO的熔点分别为1370°C和1785°C,在1430°C、分别含有30%和60%的MnO(质量)的二固体溶液相发生转熔变化,其平衡的液相组成为15%的MnO。

在1200°C时,二固熔体的组成为26%和64%的MnO,试依据上述数据

(1)绘制FeO-MnO二元相图;

(2)指出各相平衡区的相态;

(3)画出28%MnO的二组分系由1600°C缓慢冷却至1200°C的步冷曲线和路径的相变化。

36.标明下面相图中6个区域的相,并写出所有的三相平衡反应。

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