物理化学第五章相平衡练习题及答案.docx
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物理化学第五章相平衡练习题及答案
第五章相平衡练习题
、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=I,则该系统的温度就有一个唯一确定的值。
6•单组分系统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畅时两相的相对的量。
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。
、单选题：
1•H20、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。
6•硫酸与水可组成三种化合物：
H2SO4H2O（s）、H2SO42H2O（s）、H2SO44H2O（s）,在P
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，∣2在液态水与CCb中的溶解已达到平衡（无固体∣2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.
H2（g）和02（g）;③
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
>
和02同时溶于水中，其组元数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，H20（l）H2O（g）；（B）S（S）S（l）S（g）；
（C）C2H5OH（l）与出0
（1）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
Na2CO3H2O（S）、Na2CO37H2O（S）、
Na2CO310H2O（S）三
种结晶水合物。
在P
（A）体系不是处于平衡态
（C）这种情况是不存在的
f=K-①+1=2-4+1=-1,这种结果表明:
（B）Na2CO310H2O（s）不可能存在；
（D）Na2CO37H2O（s）不可能存在。
12.相图与相律之间是：
（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0C（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：
Na2CO3H2O、Na2CO37H2O、NaCO310H2O,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；（B）Na2CO3H2O；（C）
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tC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。
D
h
G
B
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；
D
G
A
E
（C）C点1,E点3,G点3;
（D）C点2,E点3,G点3o
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）
（A）
1个；
（B）
（B）
（B）2个；
（C）
（C）
（C）3个；
（D）
（D）
（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）=AχBy（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种稳定化合物与几种低共熔混合物：
1种不稳定化合物，那么
A与B的体系可以形成
（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）
（A）
1个；
（B）
2个
；
（B）
（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Siθ2的恒压相图，那么存在几个稳
定化合物：
（A）
（A）
1个；
（B）
（B）
（B）2个；
（C）
（C）
（C）3个；
（D）
（D）
（D）4个。
FeOSiO2
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（I）与B（I）的饱和蒸气压分别为30.0kPa和35.0kPa,A与B完全
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.下图是二元凝聚体系相图，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
B的正常沸点120C。
把A、
（A）小于80C；
（C）介于80C与120C之间
B混合组成一个体系，那么这个混合物的正常沸点为:
（B）大于120C；
；（D）无法确定范围。
B
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:
物Na2SO410H2O（D）。
相图中，在DBC区中存在的是:
（A）水合物D与溶液;
（B）水合物D、NaCl和组成为F的溶液；
（C）水合物D、NaCl和Na2SO4三相共存；
（D）纯NaCl、纯Na2SO4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NaN03与其饱和溶液；
（B）纯KaNO3与其饱和溶液；
（C）含KNo3、NaNO3与不饱和溶液；
（D）含KNo3、NaNO3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CC∣4中；
（B）Na2CO3溶解在正庚烷和二乙二醇醚中；
（C）NH4C∣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OC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①=1的是：
（A）Pb-Sn-Sb形成的固溶体；（B）αSiO2和βSiO?
；
（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.克一克万程可适用于卜列哪些体糸？
（A）
I2（s）12（g）；
（B）
C（石墨）
C（金刚石）；
（C）
I2（s）I2（l）；
（D）I2（l）
I2（g）；
（E）
I2（g）（n,T1,p1）I2（g）（n,T2,p2）；
（F）
I2（∣）+H2
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）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—CaC∣2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）
a点①:
*
=1,f=2；
（B）
b点
①=1,f
「=1；
*
（B）
（B）
C点①
=2,f=1；
（C）
（C）
d点①:
=2,f*=1；
CaF2¾→MCaCl3
*
（E）C点①=3,f=0o
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二元凝聚系相图如图所示，在下列叙述中错误的是:
（A）1为液相，①=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）
p（甲苯）=1486.6Pa,在图中，P〜X图和T〜X图正确的是:
J、F、E、I和S诸点f=0；
（E）GC直线、DI直线上的点，f=0o
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、主观题：
1.在25C时，A、B、C三种物质（相互之间不发生反应）所形成的溶液与固态A和由B、C组成的气相同时达到平衡，问：
（1）此体系的自由度为多少？
（2）此体系中能平衡共存的最多有几相？
2.滑冰鞋下面的冰刀与冰接触面长为7.68Cm,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）
1
（2）在该压强下，冰的熔点是多少？
巳知冰的摩尔熔化热为6009.5JmOl-,冰的密度为0.92gCm-,水的密度为1.0gcm-。
3.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181C时
部分分解，但在70C是稳定的，可在70C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？
4.液体A与B形成非理想溶液，在一定温度下，蒸气总压与溶
液组成的关系图如右：
⑴粗略画出PA〜XB、PB〜XB线；
⑵粗略画出T〜XB和T〜yB线（沸点〜组成线）。
5.在16〜78C之间，液态汞的蒸气压公式为：
∣g（p∕p）=7.648—3328/T—0.848lg（T∕K）,
Mo的液相，在1300C
32%Mo的固熔相，
[tC〜C图]。
汞的三相点温度为243.3K,摩尔熔融热为2320Jmol-1,试求固态汞在-78C时的蒸气压。
6.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。
7.Ni与Mo形成化合物MoNi,在1345C时分解成Mo与含53%有唯一最低共熔点，该温下平衡相为MoNi,含48%Mo的液相和含巳知Ni的熔点1452C,Mo的熔点为2535C,画出该体系的粗略相图
8.
AgCl与LiCl体系不形成化合物，固态部分互溶，在
及30%AgCl的固熔体成平衡，AgCl与LiCl的熔点
分别为455C与610C,试绘制其相图。
9.如图，是NaCI—（NH4）2SO4—出0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晶体？
10.CaCO3在高温分解为CaO和CO2。
（1）由相律证明我们可以把CaCQ在保持固定压力的CO2气流中加热到相当的温度而
不使CaCO3分解；
（2）证明当CaCO3与CaO的混合物与一定压力的CO2共存时有且仅有一个平衡温度。
11.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。
12.NaCl—H2O二组分体系的低共熔点为-21.1C,此时冰、NaCl2H2O（s）和浓度为22.3%
（重量百分数）的NaCl水溶液平衡共存，在-9C时有一不相合熔点，在该熔点温度时，不稳定化合物NaCI∙2H2O分解成无水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）请绘制相图，并指出图中线、面的意义；
（2）若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度是几度？
（3）若有1000g28%的NaCl溶液，由160C冷到-10C,问此过程中最多能析出多少
纯NaCl?
12.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ΔSmO
-I-I-I-I
已知Cp,m[H2O（l）]=75.31JKmol；Cp,m[H2O（s）]=37.66JKmol；
熔化热ΔH∏[H2O（s）]=6.02kJmol：
1o
1ι
13.已知Bi和Cd的熔点和熔融焓分别是544.2K、594.1K以及11.00kJm∙l-、5.98kJmo「,
预言由这两个金属所形成的最低共熔混合物的温度和组成（设形成理想混合物）。
实验值为
140C和Cd的含量（质量百分数）为40%。
14.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？
图UI
（1）图I中设生成的化合物为X;
（2）没有化合物；
（3）图川中设生成X、Y两种化合物;
15.酚水体系在60C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？
16.80C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156C。
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156.9gm∙l-1;
（3）蒸出10kg溴苯需消耗多少千克水蒸气？
第五章相平衡练习题答案
、判断题答案：
1.对。
2.错。
3•错，应是在一定范围内可以独立变化的强度变数。
4.错，也有代表相的点。
5.错，f=l表示有一个强度变数可独立变化。
6.对。
7•对，在P〜X图中理想液态混合物的液相线是直线。
&对。
9•错，其他相图的两相平衡区也可以使用杠杆规则。
10•错，对有恒沸物的系统，最多只能得到一个纯组分。
11•错，通常两个组分都同时产生正（或负）偏差。
12•错，恒沸组成与压力有关。
13•错，因不互溶，PA=PA'与组成无关。
14.对。
15.对。
、单选题答案:
1.C;2.C;
3.C;
4.C;
5.D;
6.B;
7.B；
8.C;
9.D;
10.D;
11.A;12.A;
13.A;
14.D;
15.C;
16.C;
17.B;
18.C;
19.B;
20.C;
21.A;22.B;
23.D;
24.C;
25.D;
26.C;
27.B;
28.C;
29.B;
30.D;
31.C;32.B;
33.D;
34.A;
35.D;
36.B;
37.C;
38.D;
39.C;
40.B。
三、多选题答案：
1.D；
2.AD;
3.AD;
4.DE;
5.BC;
6.AC;
7.D;
8.BC;
9.CD;
10.CE。
四、主观题答案：
1.解：
N=3
*
C=
3①=3（S,I,
*
g）
（1）f=3-3
+1=1;
⑵fmin
=0,3-Φmax+1=0
Φmax=
=4。
2.解：
（1）P:
=W/2S=60/（7.62
0.X0245
-2
X）=1607kgcm-=
:
1549
4
X0Pa
（2）dp/dT=
AH/TAV
dp=（
Ai/TAV）dT
积分：
P2-P1=（Δ/Δ×n（T2∕T1）,P2=15749×04Pa,Pl=101325Pa
Ti=273.15K,AV=18.02/1.00-18.02/0.92=-1.567cm3
ln（T2/T1）=（p2-p1）XV/AH
=（15746X04-101325）×-1.567X0-6）∕6009.5=-0.04106
T2=0.9598T1=0.9598273.15=262.16K即:
t2=-11C
3.解:
T=273+181=454K,P=101325PaIn101325=-5960/454+B,B=24.654
InP=-5960/T+24.654,T2=273+70=343K
I
InP
5960
CnP
因为
.订
—
PT2
由克
-克方程:
.订P-
AHm,vap
（气化）=
=5960R=
5960
&314=
-1
49551Jmo∣∙
lnp2=-5960/343+24.654=7.278,p2=1448.1Pa
.'■：
H
RT
2
4.解:
2
5.解：
AHm（气化）=a+bT+CT
22
dlnpl/dT=Aim（气）∕RT=a/RT+b/RT+c/R
（1）
2.303lgpl=7.648X2.303-3328X2.303/T-0.848×2.303IgT
Inpi=7.648X2.303-7664/T-8.848InT
dlnpl/dT=7664/T2-0.848/T与
（1）式比较，
a=7664R=63718b=-0.848R=-7.05C=0
AHm（气化）=63718-7.05T
AHm（升华）=Am（熔融
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