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1、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、=2 (C) C=1 (D) C=4 3. 在 373.15 K 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 373.15 K，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 101 325 Pa 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:

3、 (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 x2 (B) y2=x2 (C) y2x2 (D) 不确定 (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)=1

4、1.9861360 K/T lg (pl/pa)=9.729874 K/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、 NaCl2H2O(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 (NaCl2H2O) 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 1000

5、28 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 = 30 JK-1mol-1, 其固体热容较液体热容小5 JK-1mol-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A。 22. 298 K，p$时,(NH4)SO4

6、-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. 298.15 K 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 298.15 K 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

7、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262.5 K时，饱和KCl溶液（100 g水中含0.030 mol KCl）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. 303 K时,芥子气M:(ClC2H4)2S的蒸气压为15 969 Pa,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303 K时,如下所示： 试求313 K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

8、.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p101.325 kPa、两个不同温度下测出的平衡混合气体的表观分子量。 t/ 124.8 164.8 Mm 90.35 74.14 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

9、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100 kg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298 K下,将2 g某化合物溶于1 kg水中,其渗透压与在298 K下,将0.8 g葡萄糖(C6H12O6)和1.2 kg蔗糖(C12H22O11)溶于1 kg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

10、数Kf =1.86 K kg mol-1 ,298 K时水的饱和蒸气压为3167.7 Pa,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 RT ln1= x2，求2与 x2的函数关系（ 为常数）。 31. 25 C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245 kPa。试计算（1）25C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

11、48.66和82.93，苯在 101 325 Pa下的沸点为80.1 C。32. 纯净的氮以足够慢的速率通过一由3.0 g非挥发性有机物(2)溶于200 g苯(1)构成的溶液后,再通过纯苯,此时得知溶液减轻了2.1540 g,同时苯减轻了0.0160 g,求该有机物的分子量。已知苯的摩尔质量为0.078 kg mol-1。 33. 丙酮（1）、甲醇（2）形成恒沸混合物。在外压为98 660 Pa时，组成为x1=0.796，恒沸点为54.4C。已知在该温度时，。利用下式求范拉尔常数和。 34. 气态正戊烷和异戊烷的fG (298.15 K) 分别为 -194.4 kJ mol-1，-200.8

12、kJ mol-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。