合肥工業(yè)大學(xué)-物理化學(xué)習(xí)題-第六章、相平衡合并

00-7-1511將一定量的NH4Cl(s)置于真空容器中,加熱分解達(dá)平衡,系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)為___,相數(shù)為___,自由度數(shù)為

.12酚與水混合形成相互飽和的兩個液層,該平衡系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)C=_____,相數(shù)P=______,自由度數(shù)F=_______.3單組分相圖上每一條線表示

時系統(tǒng)溫度和壓力之間的關(guān)系,這種關(guān)系遵守

_____________________方程.兩相平衡221克勞修斯-克拉貝龍22第六章、相平衡00-7-1524如果完全互溶的二組分液體混合物對拉烏爾定律有較大的正偏差,在T-x相圖中就有一個

,此點(diǎn)組成的混合物稱為

,具有

相等和

恒定的特征。最低恒沸點(diǎn)5FeCl3和H2O形成四種水合物:FeCl36H2O;2FeCl33H2O;2FeCl35H2O;FeCl32H2O,該系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為____,在恒壓下最多能有______相共存.6把NaHCO3放在一抽空的容器中,加熱分解并達(dá)到平衡:2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g),該系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)C=______________________;相數(shù)

P=_____;自由度數(shù)F=_____________.2恒沸混合物氣液兩相組成沸騰溫度3F=C－P+1S－R－R=4－1－1=23C－P+2=100-7-1539在一塊透明礦石中有一氣泡,泡中可見少量水.假設(shè)泡中無其他物質(zhì),能否不破壞礦石而估算巖石在形成時的最低壓力?_________________________________________________________________________________________________________________________.7具有最高恒沸點(diǎn)的A-B二組分系統(tǒng),精餾至最后其餾出物是____________;殘留液是______________.8已知丙酮在兩個溫度下的飽和蒸氣壓,能否求得其正常沸點(diǎn)?_______________________________________________.純A或純B可以.將透明礦石加熱,觀察泡中的變化.當(dāng)泡中的水全部變?yōu)檎魵鈺r,記錄下溫度.然后用克-克方程即可估算出巖石形成時的最低壓力可以,用兩次克-克方程即可求得其正常沸點(diǎn)和蒸發(fā)焓恒沸混合物C00-7-15410相圖與狀態(tài)圖的關(guān)系是______________________________________________________________________________________________________.11稀溶液的凝固點(diǎn)是否一定比純?nèi)軇┑?_________________.不一定.參見右圖相圖是狀態(tài)圖的一種.相圖的坐標(biāo)都是系統(tǒng)的強(qiáng)度性質(zhì).單組分相圖是系統(tǒng)狀態(tài)圖在坐標(biāo)軸p和T平面上的正投影12在101.3kPa和30℃時,有100g由60%H2O及40%C2H5OH所組成的溶液,形成上下兩層.在C2H5OH層中含有70%的C2H5OH,在H2O層中含有92%的H2O,則水層的質(zhì)量為_____g,層的質(zhì)量為______g.48.4TABxB51.600-7-1551只受環(huán)境溫度和壓力影響的二組分平衡系統(tǒng),可能出現(xiàn)的最多相數(shù)為______.A.2B.3C.4D.5C2在N2(g),O2(g)系統(tǒng)加入固體催化劑,生成幾種氣態(tài)氮的氧化物,系統(tǒng)的自由度數(shù)F=_____.A.1B.2C.3D.隨生成氧化物數(shù)目而變C3AlCl3加入水中形成的系統(tǒng),其獨(dú)立組分?jǐn)?shù)是_____.A.2B.3C.4D.5AF=C－P+200-7-1564關(guān)于相律的適用條件,下列說法較準(zhǔn)確的是_____.A.封閉系統(tǒng)B.敞開系統(tǒng)

C.多相平衡系統(tǒng)D.平衡系統(tǒng)D5碳酸鈉與水可形成下列幾種水合物:Na2CO3

H2O,Na2CO3

7H2O,Na2CO3

10H2O.在101.325kPa,與碳酸鈉水溶液和冰共存的含水鹽最多可以有____種.A.0B.1C.2D.3B6單組分物質(zhì)的熔點(diǎn)溫度______.A.是常數(shù)B.僅是壓力的函數(shù)

C.同時是壓力和溫度的函數(shù)函

D.是壓力和其它因素的函數(shù)BF=C－P+1C=2;當(dāng)F=0時,P=3(溶液,冰,固體鹽)00-7-1577某種物質(zhì)在某溶劑中的溶解度_____.A.僅是溫度的函數(shù)B.僅是壓力的函數(shù)

C.同時是溫度和壓力的函數(shù)

D.是溫度,壓力及其它因素的函數(shù)C8相圖與相律的關(guān)系是_____.A.相圖由相律推導(dǎo)出B.相圖決定相律

C.相圖由實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制,與相律無關(guān)

D.相圖由實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制,相圖不能違背相律D9下述關(guān)于相圖的作用的理解中,_____是錯誤的.A.通過相圖可確定一定條件下系統(tǒng)由幾個相組成

B.相圖可表示出平衡時每一相的組成如何

C.相圖可表示出達(dá)到相平衡所需時間長短

D.通過杠桿規(guī)則可求出兩相的相對數(shù)量多少CF=C－P+2當(dāng)

C=2;P=2時,F=2(溫度,壓力)00-7-15810已知A液體的沸點(diǎn)比B液體高,且兩者能形成低共沸混合物E.將任意比例的A和B進(jìn)行蒸餾,塔頂餾出物應(yīng)是____.A.純AB.純BC.ED.B+EC11已知溫度為T時,液體A的蒸氣壓為13330Pa,液體B的蒸氣壓為6665Pa.若A與B形成理想液態(tài)混合物,則當(dāng)A在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5時,其在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)為____.A.1/3B.1/2C.2/3D.3/4C12某4種固體形成的均勻固溶體應(yīng)是____相.A.1B.2C.3D.4A00-7-15914組分A和B能形成以下幾種穩(wěn)定化合物:A2B(s),AB(s),AB2(s),AB3(s)

設(shè)所有這些化合物都有相合熔點(diǎn),則此A-B凝聚系統(tǒng)的低共熔點(diǎn)最多有_____個.A.3B.4C.5D.6C15在一個剛性透明真空容器中裝有少量單組分液體,若對其持續(xù)加熱,可見到_____;若使其不斷冷卻,則會見到_____.A.沸騰現(xiàn)象B.三相共存現(xiàn)象

C.臨界現(xiàn)象

D.升華現(xiàn)象C13用____可以區(qū)分固熔體和低共熔混合物.A.放大鏡

B.金相顯微鏡

C.超顯微鏡

D.電子顯微鏡BB10(1)C=S－

R－R′=3－1－0＝2F=C

－Ｐ

+2=2－

3+2=1(2)C=S－R

－R′=3－1－0＝2F=C

－P+2=2－3+2＝1關(guān)于相數(shù):固體物質(zhì)若不形成固熔體,有幾種物質(zhì)就有幾個純固相;氣相內(nèi)無論有多少種物質(zhì),都是一個氣相.

關(guān)于R′:第(1)種情況下,CaO(s)與CO2(g)雖保持物質(zhì)的量相等,但因兩者處于不同相,不能算作組成變量的限制條件.純固相CaO的摩爾分?jǐn)?shù)始終為1,與氣相中CO2的摩爾分?jǐn)?shù)無關(guān).相律例(1)僅由CaCO3(s)部分分解,建立如下反應(yīng)平衡：

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

(2)由任意量的CaCO3(s),CaO(s),CO2(g)建立如下平衡：

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

試求兩種情況下,系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)C=？自由度數(shù)F=?11相律例指出下列平衡系統(tǒng)中的組分?jǐn)?shù)C,相數(shù)P及自由度數(shù)F.I2(s)與其蒸氣成平衡;CaCO3(s)與其分解產(chǎn)物CaO(s)和CO2(g)成平衡;(3)NH4HS(s)在真空容器中與分解產(chǎn)物NH3(g)和H2S

(g)成平衡;(4)取任意量NH3(g)和H2S(g)與NH4HS(s)成平衡;(5)I2在兩不互溶液體H2O和CCl4中達(dá)到分配平衡(凝聚系統(tǒng)).(1)S=1,R=0,R=0,故C=S－R－R=1－0－0=1;P=2;F=C－P+2=1－2+2=1(T或p)(2)S=3,R=1,R=0,故C=S－R－R=3－1－0=2;P=3;F=C－P+2=2－3+2=1(3)S=3,R=1,R=1,故C=S－R－R=3－1－1=1;P=2;F=C－P+2=1－2+2=1(4)S=3,R=1,R=0,故C=S－R－R=3－1－0=2;P=2;F=C－P+2=2－2+2=2(5)S=3,R=0,R=0,故C=S－R－R=3－0－0=3;P=2;F=C－P+1=3－2+1=212C=S－

R－R′=4－1－1＝2F=C

－P＋2=2－

3+2=1相律例僅由NaHCO3(s)部分分解,建立如下反應(yīng)平衡:

NaHCO3(s)=NaCO3(s)+CO2(g)+H2O

(g)

試求系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)C=?自由度數(shù)F=?13相律(1)物種數(shù)S=3

獨(dú)立的化學(xué)平衡數(shù)R=0

其它限制條件數(shù)R

=0

故組分?jǐn)?shù)C=SRR

=3

又相數(shù)P=3

故自由度數(shù)

=C

P+2=33+2=2(2)當(dāng)自由度

=0時平衡共存相數(shù)最大.P=C

f+2=30+2=5例在25℃時,A,B和C三種物質(zhì)(不能互相發(fā)生反應(yīng))所形成的溶液與固相A和由B與C組成的氣相同時呈平衡.

(1)試計算此系統(tǒng)的自由度數(shù)?

(2)試計算此系統(tǒng)中能平衡共存的最大相數(shù)?14磷的相圖圖中每條線的斜率按克氏方程確定例已知:①在863K和4.4106Pa時,固體紅磷,液體磷和磷蒸氣處于平衡；②在923K和1.0107Pa時,液態(tài)磷,固態(tài)黑磷和固態(tài)紅磷處于平衡;③黑磷、紅磷和液態(tài)磷的密度分別為2.70103kg·m3,2.34103kg·m3和1.81103kg·m3;④黑磷轉(zhuǎn)化為紅磷時要吸收熱量.根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出磷相圖的示意圖;問黑磷和紅磷的熔點(diǎn)隨壓力怎樣變化.

因vapH>0,vapV>0,所以O(shè)B線的斜率都為正.OA升華線類似.

因黑磷密度大于紅磷,故黑磷轉(zhuǎn)化為紅磷時體積增大,又知該過程吸熱,故OD線的斜率為正.

同樣,因fusH>0,fusV>0,所以O(shè)O,OC線的斜率都為正,表明黑磷和紅磷的熔點(diǎn)都隨壓力增大而升高.p/MPa104.4T/K863923AOBlCDgS(黑)S(紅)O15碳的相圖864220004000T/Kp/104

MPaC液金剛石A石墨OB(1)O點(diǎn)是石墨、金剛石、液相共存的三相平衡點(diǎn).(2)OA為石墨、金剛石之間的相變溫度隨壓力的變化線；OC為金剛石的熔點(diǎn)隨壓力的變化線.(3)常溫常壓下石墨是穩(wěn)定相.(4)從OA線上讀出2000K時,轉(zhuǎn)變壓力為65108Pa.(5)OA線斜率dp/dT=H/(TV)0,

石墨金剛石,Hm<0,故V<0,即石墨密度比金剛石小.例

圖為碳的相圖,問:(1)O點(diǎn)是什么點(diǎn);(2)曲線OA,OB,OC分別表示什么？(3)常溫常壓下石墨,金剛石何者是熱力學(xué)上的穩(wěn)定相；(4)在2000K把石墨轉(zhuǎn)變成金剛石需要多大壓力？(5)在任意給定的溫度和壓力下,石墨和金剛石那個密度大?已知石墨金剛石

Hm<0.16理想液態(tài)混合物氣液組成計算例

60℃時甲醇(A)的飽和蒸氣壓83.4kPa,乙醇(B)的飽和蒸氣壓是47.0kPa,二者可形成理想液態(tài)混合物,若液態(tài)混合物的組成為質(zhì)量分?jǐn)?shù)wB=0.5,求60℃時與此液態(tài)混合物的平衡蒸氣組成(以摩爾分?jǐn)?shù)表示).(已知甲醇及乙醇的M

r

分別為32.04及46.07.)系統(tǒng)的總壓力:p=pA*xA+pB*xB=68.47kPa該液態(tài)混合物的摩爾分?jǐn)?shù):yB=0.282平衡蒸氣組成:17理想液態(tài)混合物氣液組成計算(2)開始沸騰時第一個氣泡的組成,即上述溶液的平衡氣相組成,設(shè)為yB,則yA=1－yB=0.523(1)p=pA*+(pB*-pA*)xB例100℃時,純CCl4(A)及純SnCl4(B)的蒸氣壓分別為1.933×105Pa及0.666×105Pa.這兩種液體可組成理想液態(tài)混合物.今有這種液態(tài)混合物,在外壓力為1.013×105Pa的條件下,加熱到100℃時開始沸騰.計算:

(1)該液態(tài)混合物的組成;

(2)該液態(tài)混合物開始沸騰時的第一個氣泡的組成.18理想液態(tài)混合物氣液計算例

已知甲苯和苯在90℃下純液體的飽和蒸氣壓分別為54.22kPa和136.12kPa,兩者可形成理想液態(tài)混合物.

取200.0g甲苯和200.0g苯于帶活塞的導(dǎo)熱容器中,始態(tài)為一定壓力下90℃的液態(tài)混合物.在恒溫90℃下逐漸降低壓力,問:(1)壓力降到多少時,開始產(chǎn)生氣相,此氣相的組成如何?(2)壓力降到多少時,液相開始消失,最后一滴液相的組成如何?(3)壓力為92.00kPa時,系統(tǒng)內(nèi)氣液兩相平衡,兩相的組成如何?兩相的物質(zhì)的量各為多少?以A代表甲苯,B代表苯.系統(tǒng)總組成為:(1)剛開始產(chǎn)生氣相時,可認(rèn)為液相組成與系統(tǒng)總組成相等19(2)只剩最后一滴液相時,可認(rèn)為氣相組成與系統(tǒng)總組成相等(3)壓力為92.00kPa時,LMGxBxB,0yBnLn(總)

nL20液態(tài)完全互溶,氣液相圖及杠桿規(guī)則例101.325kPa下水(A)-醋酸(B)系統(tǒng)的氣-液平衡數(shù)據(jù)如下:t/℃100102.1104.4107.5113.8118.1

xB00.3000.5000.7000.9001.000

yB00.1850.3740.5750.8331.000(1)畫出氣-液平衡的溫度-組成圖;(2)從圖上找出組成為xB=0.800的液相的泡點(diǎn);(3)從圖上找出組成為yB=0.800的氣相的露點(diǎn);(4)105℃時氣-液平衡兩相的組成是多少?(5)9kg水與30kg醋酸在105.0℃達(dá)到平衡,氣、液兩相的質(zhì)量各為多少克?(2)xB=0.800時,泡點(diǎn)為110.2℃.(3)yB=0.800時,露點(diǎn)為112.8℃.(4)105℃時xB=0.544,yB=0.417.(5)系統(tǒng)的總組成:p=101.325kPa116112108105104100水0.20.40.60.8醋酸x(醋酸)t/

℃水-醋酸系統(tǒng)溫度-組成圖(1)110.2112.8GLM21氣相和液相的質(zhì)量分別為:22液態(tài)完全互溶,最低恒沸點(diǎn)ppA*pB*ABxBx0lg+lg在x0處xA

xB;在x0右側(cè)圖中的兩相區(qū),兩相平衡時yB<xB.例A,B兩種液體在液態(tài)完全互溶且具有最低恒沸點(diǎn).若飽和蒸氣壓p*A=2p*B,試作溫度一定的壓力－組成圖,標(biāo)出圖中各區(qū)的相態(tài)及成分,設(shè)恒沸組成為x0,試比較在恒沸組成處xA與

xB,的相對大小.在恒沸組成的右側(cè)的兩相區(qū)兩相平衡時,是yB與

xB的相對大小又如何？23液態(tài)完全互溶,最低恒沸點(diǎn)T一定AB0.7xBpA*pB*p上述系統(tǒng)在一定溫度下的蒸氣壓-組成圖示意如下:例

A,B兩液態(tài)物質(zhì)可完全互溶,在同溫度下pA

pB.在一定壓力下,將A,B溶液在一精餾塔中進(jìn)行精餾,若塔足夠高,無論溶液的組成如何改變,在塔頂只能得到xB=0.7的恒沸混合物,試?yán)L出在一定溫度下的上述系統(tǒng)的蒸氣壓組成圖.24液態(tài)完全互溶,最低恒沸點(diǎn),精餾(2)塔頂?shù)玫胶惴谢旌衔顴,塔底純液體B.(1)如圖.例已知A,B兩種液體完全互溶,且p*B

p*A,在常壓下具有最低恒沸混合物組成為E.

(1)試畫出該系統(tǒng)的T-x圖,p-x圖;

(2)若有一組成介于B與E之間的A,B二組分溶液,經(jīng)精餾后,在塔頂和塔底各得什么產(chǎn)物?25液態(tài)完全互溶,最低恒沸點(diǎn),求溶劑活度因子,克克方程例A,B二組分在101.325kPa下的溫度-組成圖如下.已知液體B在80℃下蒸氣壓力為101.325kPa,氣化焓為30.76kJmol–1.現(xiàn)有8molB和2molA的混合物在101.325kPa,65℃時達(dá)平衡,

(1)求平衡氣相的物質(zhì)的量;

(2)求平衡液相中組分B的活度和活度系數(shù);

(3)此混合物能否用簡單精餾的方法分離為兩純組分?為什么?得p*B(65℃)=63.6kPa(3)因圖中有恒沸點(diǎn),單純用精餾方法只能得到純B及恒沸混合物而不能得到純A.aB=xB

fB=

0.91.12=1.0126液相部分互溶,液液平衡,高低會熔點(diǎn)例丙三醇(A)－間甲苯胺(B)可形成部分互溶二組分系統(tǒng),相圖如圖所示:

(1)將30g丙三醇和70g間甲苯胺在20℃時混合,系統(tǒng)為_____相；

(2)上述混合液加熱至60℃,可建立_____相平衡,各相組成分別為____________和___________;各相質(zhì)量分別為_______和______;

(3)將系統(tǒng)溫度繼續(xù)升至120℃,系統(tǒng)又為_____相,相組成為____________.00.20.40.60.81.0AwBBt/℃12010080604020012wB(l1)=0.18wB(l2)=0.7610.5g89.5g1wB=0.7027液相部分互溶，有低共沸點(diǎn)例水(A)-異丁醇(B)系統(tǒng)液相部分互溶.在101.325kPa下,共沸點(diǎn)為89.7℃,氣(G),液(L1),液(L2)三相平衡的組成wB依次為0.70,0.087,0.85.今有350g水和150g異丁醇形成的系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下由室溫加熱,問:(1)溫度剛要達(dá)到共沸點(diǎn)時,系統(tǒng)處于相平衡時存在哪些相?其質(zhì)量各為多少?(2)當(dāng)溫度由共沸點(diǎn)剛有上升趨勢時,系統(tǒng)存在哪些相?其質(zhì)量各為多少?L1

MGL2

wB,L1

wB,0wB,GwB,L2(1)此時存在兩共軛液相:水相(wB=0.087)和異丁醇相(wB=0.85).(2)此時存在水層(wB=0.087)和氣相(wB=0.70)平衡共存.28p一定0.00.20.40.60.81.0ABwBt0液相部分互溶，有低共沸點(diǎn)系統(tǒng)總組成wB=9.6/(9.6+14.4)=0.40當(dāng)t=t0－dt時,兩液相l(xiāng)1和l2共存,當(dāng)t=t0+dt時,液相l(xiāng)1和氣相gE共存,gl1+l2l1l2l1+gg+l2gE例A,B二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的氣-液平衡相圖如下:

(1)標(biāo)明各區(qū)域中的穩(wěn)定相；

(2)將14.4kg純A液體和9.6kg純B液體混合后加熱,當(dāng)溫度無限接近t0時,有哪幾個相平衡共存？各相的質(zhì)量是多少？當(dāng)溫度剛剛離開t0

時有哪幾個相平衡共存?各相的質(zhì)量各是多少？29液相部分互溶,拉烏爾定律,亨利定律例

A和B在液態(tài)部分互溶,A和B在100kPa下的沸點(diǎn)分別為100℃和120℃,該二組分的氣,液平衡相圖如圖所示,且知C,E,D三個相點(diǎn)的組成分別為xB,C

=0.05,yB,E=0.60,xB,D=0.97.

(1)試將圖中各相區(qū)及CED線的相數(shù),相態(tài)及成分,自由度F;

(2)試計算3molB與7molA的混合物,在100kPa,80℃達(dá)成平衡時氣,液兩相各相的物質(zhì)的量各為多少摩爾？

(3)假定平衡相點(diǎn)C和D所代表的兩個溶液均可視為理想稀溶液.試計算60℃時純A(l)及B(l)的飽和蒸氣壓及該兩溶液中溶質(zhì)的亨利系數(shù)(濃度以摩爾分?jǐn)?shù)表示).p

一定0.00.20.40.60.81.0ABwBt/℃12010080604020CE0.970.50.050.30.03GMLD(1)P=1,g(A+B),F=2P=2,F=1,

l1(A+B)

+l2(A+B)P=2,l1(A+B)

+g(A+B),F=1P=3,lC+gE+lD,F=0P=1,l1(A+B),F=2P=1,l2(A+B),F=2P=2,l2(A+B)

+g(A+B),F=1(2)系統(tǒng)點(diǎn)為M,液相點(diǎn)為L,氣相點(diǎn)為G,由杠桿規(guī)則可求得n(g)=5.7mol;n(l)=4.3mol(3)溶液C

:p*AxA=pyA,E則

p*A=42.1kPa;kx,BxB=pyB,E

則kx,B=1200kPa.

溶液D

:p*BxB=pyB,E則

p*B=61.9kPa;kx,AxA=pyA,E則

kx,A=1333kPa.300.00.20.40.60.81.0ABxB液相完全不互溶例為了將含非揮發(fā)性雜質(zhì)的甲苯提純,在86.0kPa壓力下用水蒸氣蒸餾.已知:在此壓力下該系統(tǒng)的共沸點(diǎn)為80℃,80℃時水的飽和蒸氣壓為47.3kPa.試求:(1)氣相的組成(含甲苯的摩爾分?jǐn)?shù));(2)欲蒸出100kg純甲苯,需要消耗水蒸氣多少千克?(1)80℃時共沸,氣相中(2)對同溫同體積的兩種理想氣體,t/℃水(A)–甲苯(B)系統(tǒng)的溫度-組成圖p=86.0kPaGl(A)+l(B)gl(A)+gg+l(B)L2L131液態(tài)完全不互溶,水蒸氣蒸餾,克克方程例(1)由硝基苯(B)和水(A)組成完全不互溶系統(tǒng),在101.325kPa下,其共沸點(diǎn)為99℃.已查得99℃時水的蒸氣壓力為97.7kPa.若將此系統(tǒng)進(jìn)行水蒸氣蒸餾以除去不溶性雜質(zhì),試求餾出物中硝基苯所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？(已知H2OC6H5NO2的摩爾質(zhì)量分別為18.02g·mol1,123.11g·mol1.)

(2)若在合成某一化合物后,進(jìn)行水蒸氣蒸餾,此系統(tǒng)的沸騰溫度為95℃,大氣壓為99.2kPa.餾出物經(jīng)分離,稱重得出水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45,試估計此化合物的摩爾質(zhì)量.(水的蒸發(fā)焓為40.7kJ·mol1,與溫度無關(guān).)得

p*A

=84.8kPa,p*B

=

p

-p*A=(99.2-84.8)kPa=14.4kPa

求得MB=129.7g·mol1.32液態(tài)完全不互溶,水蒸氣蒸餾,克克方程(1)對溴苯運(yùn)用克-克方程將p1=101325Pa,p2=8825Pa,T1=429.15K,T2=353.15K,代入上式,解得溴苯的摩爾蒸發(fā)焓為40.465kJmol－1.由水的摩爾蒸發(fā)焓為40.638kJmol-1,再根據(jù)克-克方程,可近似得到:又pA+pB=101325Pa將p1=101325Pa,pA=15922Pa,T1=429.15K,代入克-克方程,解得溴苯水溶液蒸餾溫度為368.95K.得pA=15922Pa

pB=85403Pa例80℃時溴苯(A)和水(B)的蒸氣壓分別為8.825kPa和47.335kPa,溴苯的正常沸點(diǎn)為156℃,計算:

(1)溴苯水蒸氣蒸餾的溫度,已知大氣壓力為101325Pa;

(2)餾出物中溴苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù),已知其摩爾質(zhì)量為156.9gmol－1;

(3)蒸出10kg溴苯需要消耗多少千克水蒸氣?33(2)在餾出氣中,溴苯與水的分壓比為:所以溴苯與水的質(zhì)量比為:因此溴苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:(3)蒸出10kg溴苯需要消耗水蒸氣為:34固態(tài)完全互溶基本類型例

根據(jù)Au-Pt二組分系統(tǒng)的相圖,試確定如下問題：

(1)400g,w(Pt)=0.40的熔融物冷卻時最初析出固相的組成;

(2)當(dāng)緩慢地冷卻到1380℃時有多少克熔融物已經(jīng)固化?固體中含Au與Pt各多少克？

(3)若要使一半熔融物固化,應(yīng)冷卻到什么溫度？若冷卻得很緩慢則固相的組成發(fā)生怎樣的變化?若冷卻得較迅速時,固相組成又會發(fā)生怎樣的變化?(3)若冷卻很緩慢,固相組成會沿著固相線不斷與溶液進(jìn)行調(diào)整而始終保持處于均勻的平衡固相狀態(tài),故按平衡相圖可知冷卻到1235℃時便有一半固化;冷卻得較快時固相所含Pt的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能超過其平衡狀態(tài)時的質(zhì)量分?jǐn)?shù).得m(s)=227g,其中含Pt127g,含Au100g.(1)w(Pt)=0.80(2)

冷卻到1380℃時,

固相組成w(Pt)=0.56,

液相組成w(Pt)=0.1935固態(tài)部分互溶,有一低共熔點(diǎn)例在A,B形成的凝聚系統(tǒng)的相圖中(如右圖所示),自由度為零的部位有_____,______,______________.p=101.325kPat/℃0.00.20.40.60.81.0(A)(B)xBECDF點(diǎn)G點(diǎn)CED線段361.00.80.60.40.20.0BAwBp

一定tl2l1Gt1c10.21固態(tài)部分互溶,有一轉(zhuǎn)變溫度g(A+B)l1(A+B)+

g(A+B)l1(A+B)+l2(A+B)l1(A+B)g(A+B)+l2(A+B)l2(A+B)(2)系統(tǒng)的總組成

wB=mB/mB=7.2/(10.8+7.2)=0.4

當(dāng)t=t1－dt

時,有兩個液相平衡共存.m(l1)/m(l2)==(0.70–0.4)/(0.40–0.21)=1.58m(l1)+m(l2)=18kgm(l2)=6.98kgm(l1)=11.02kg(3)當(dāng)t=t1+dt時,為氣、液兩相共存,m(l1)/m(總)=m(l1)={(0.80–0.4)/(0.8–0.21)}18kg=12.2kgm(G)=(18－12.2)kg=5.8kg例右圖為A,B二組分氣、液平衡系統(tǒng)相圖.

(1)寫出圖中各相區(qū)的相態(tài)及成分;

(2)10.8kgA液體與72kg純B液體混合物加熱,當(dāng)溫度無限接近t1時,有哪幾個相平衡共存?各相質(zhì)量是多少?

(3)當(dāng)溫度剛剛離開t1時,又有哪幾相共存?各相質(zhì)量是多少?370.00.20.40.60.81.0AsPbwPblLSPbSAsl+sPbsAs+lsAs+sPb800200400t/℃0.967固態(tài)完全不互溶基本類型t/℃時間步冷曲線0.600.98ll+s(A)+s(B)s(A)+s(B)l+s(A)0例試根據(jù)As-Pb凝聚系統(tǒng)相圖:

(1)畫出wPb=0,0.60和0.98的熔融物的步冷曲線示意圖;

(2)在曲線上標(biāo)明wPb=0.60的熔融物在冷卻過程中相的變化;

(3)從圖上找出由100g固態(tài)砷與200gwPb=0.60的平衡液相組成的系統(tǒng)的系統(tǒng)點(diǎn),并說明系統(tǒng)的組成.38固態(tài)完全不互溶基本類型例互不相溶的固體A,B的熔點(diǎn)分別為800℃,900℃,二者不生成化合物.在650℃下,分別有wA=0.20和wA=0.70溶液與固相成平衡,畫出此系統(tǒng)相圖的草圖,并在相圖右邊相應(yīng)位置畫出wB=0.90,溫度由1000℃冷卻至液相完全消失后的步冷曲線.l(A+B)l(A+B)+s(B)+s(A)l(A+B)+s(B)s(B)+s(A)39固態(tài)完全不互溶t/℃504030201000.20.40.60.81.0AxBBp=101325Pat/℃P

相態(tài)及成分各相的量F52S(A),S(B)nS(A)=2mol;

nS(B)=8mol1302S(B),L(A+B)nL(A+B)=6.67mol

nS(B)=3.33mol1501L(A+B)nL(A+B)=10mol2例A和B固態(tài)時完全不互溶,101325Pa時A(s)的熔點(diǎn)為30℃,B(s)的熔點(diǎn)為50℃,A和B在10℃具有最低共熔點(diǎn),其組成為xB,E=0.4,設(shè)A和B相互溶解度均為直線.

(1)畫出該系統(tǒng)的熔點(diǎn)-組成圖(t-xB圖);

(2)今由2molA和8molB組成一系統(tǒng),根據(jù)畫出的t–xB圖,指出系統(tǒng)在5℃,30℃,50℃時的相數(shù),相的聚集態(tài)及成分,各相的物質(zhì)的量,系統(tǒng)所在相區(qū)的自由度.40穩(wěn)定化合物例

鉍和碲生成相合熔點(diǎn)化合物Bi2Te3,它在600℃熔化.純Bi和純Te的熔點(diǎn)分別為300℃和450℃.固體Bi2Te3在全部溫度范圍內(nèi)與固體Bi,Te不互溶,與Bi和Te的低共熔點(diǎn)分別為270℃和415℃.粗略畫出Bi-Te相圖并標(biāo)出所有相區(qū)存在的相態(tài)及成分.41穩(wěn)定化合物例A和B按等分子比形成相合熔點(diǎn)化合物C.A,B,C在固態(tài)時完全不互溶,熔點(diǎn)分別為200℃,300℃,400℃,A與C及C與B形成的兩個低共熔點(diǎn)分別為150℃,xB,E1=0.2

和250℃,xB,E2

=0.8.

(1)畫出以上述系統(tǒng)的溫度-組成(t-xB)圖;

(2)畫出xB=0.4及xB=0.5的系統(tǒng)從400℃冷卻到100℃的步冷曲線;

(3)8molB和12molA混合物冷卻到無限接近150℃時,系統(tǒng)是哪幾相平衡？各相的組成是什么？各相物質(zhì)的量是多少？(3)此時系統(tǒng)為s(C)與l(A+B)兩相平衡,液相組成為xB=0.2.nS=13.3molnl=6.67molnS+nl=20mol42不穩(wěn)定化合物系統(tǒng)例

繪出生成不穩(wěn)定化合物系統(tǒng)液-固平衡相圖(見附圖)中狀態(tài)點(diǎn)為a,b,c,d,e,f,g的樣品的冷卻曲線.dfABC溫度組成題圖abcdefgabceg時間溫度冷卻曲線43不穩(wěn)定化合物

必須選定溶液的組成在含CaCl2

約為x(CaCl2)=0.60~0.75之間.今假定選組成a之溶液,從a冷卻下來與LE線相交,當(dāng)越過LE線后便有固相CaF2

CaCl2析出,溶液組成沿LE線改變,待溫度降到快達(dá)到三相線CEB時,將固體從溶液中分離,即可得到純粹的CaF2

CaCl2結(jié)晶.例已知CaF2-CaCl2

相圖,欲從CaF2-CaCl2系統(tǒng)中得到化合物CaF2

CaCl2的純粹結(jié)晶,試述應(yīng)采取什么措施和步驟?44不穩(wěn)定化合物P=1,l(A+B),F=2P=2,s

(A)

+s

(C),F=1P=2,s

(A)

+l(A+B),F=1P=3,sA+lE+sC,F=0P=2,l(A+B)

+s(B),F=1P=2,l(A+B)

+s(C),F=1P=2,s

(C)

+s

(B),F=1b:從液相中開始析出固體B；c:由固體B和溶液生成化合物C;d:固體A與固體C同時從液相中析出;e:固體A與固體C共存.例圖為A,B二組分凝聚系統(tǒng)平衡相圖.

(1)指出相圖中各相區(qū)的相數(shù)、相態(tài)及成分、自由度數(shù);

(2)系統(tǒng)點(diǎn)a降溫經(jīng)過b,c,d,e,指出在b,c,d,e點(diǎn)系統(tǒng)相態(tài)發(fā)生的變化.45不穩(wěn)定化合物系統(tǒng),液相部分互溶例某生成不穩(wěn)定化合物的A-B二組分凝聚系統(tǒng)相圖如附圖.分析一下各相區(qū)的穩(wěn)定相.CBAtxBll1+l2l1+C(s)C(s)+l2l2+B(s)C(s)+B(s)A(s)+C(s)A(s)+l146復(fù)雜二組分凝聚相圖ABC1C2tDEFGHIJKL例指出附圖中二組分凝聚系統(tǒng)相圖內(nèi)各相區(qū)的平衡相.指出三相線的相平衡關(guān)系.l(s)(s)+C1(s)C1(s)+C2(s)C2(s)+B(s)(s)+ll+C2(s)l+C2(s)l+B(s)l+C1(s)三相線：JKL

C2(s,J)+B(s,L)=l(K)GHIl(G)+C2(s,I)=C1(s,H)DEF

(s,D)+C1(s,F)=l(E)47(2)3條水平線均為三相線:ME2N:s1(Mg+Ag)+s2(Mg+Ag)l(E2)PQR:l(Mg+Ag)+s1(Mg+Ag)s(MgmAgn)IE1J:s(Mg)+s(MgmAgn)l(E1)t/℃時間復(fù)雜二組分凝聚相圖l(A+B)l

(A+B)+s(Mg)l(A+B)+s(A+B)s1(A+B)l(A+B)l+s(MgmAgn)+s(Mg)s(MgmAgn)開始析出l

+s(MgmAgn)s(Mg)開始析出s(MgmAgn)+s(Mg)l

消失例已知在大氣壓下,Mg-Ag系統(tǒng)的溫度組成圖如下圖.

(1)列表說明1,2,3,4,5,6相區(qū)存在的相態(tài)及成分;

(2)分析水平線上的相平衡狀態(tài)并指明自由度數(shù).

(3)繪出a點(diǎn)冷卻到室溫的步冷曲線,并在曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處及各線段部位的系統(tǒng)的相態(tài)及成分的變化情況.s2(A+B)s1(A+B)+s2(A+B)48ABtabcCDEFGH題圖(s)+(s)l+(s)l+(s)(s)+l(s)(s)(s)(s)+(s)labc(s)析出(s)析出液相消失(s)析出液相消失(s)析出液相消失(s)析出t時間冷卻曲線三相線CDE上有(s),(s)及低共熔液相三相平衡共存:(s,C)+(s,E)=l(D)三相線FGH上有(s),(s)及液相三相平衡共存:l(F)+(s,H)=(s,G)固態(tài)部分互溶,有低共溶點(diǎn)和轉(zhuǎn)變溫度例某A-B二組分凝聚系統(tǒng)相圖如附圖.(1)指出各相區(qū)穩(wěn)定存在的相;(2)指出三相線上哪三個相成平衡?相平衡關(guān)系如何?(3)繪出圖中a,b,c三個樣品的冷卻曲線,注明各階段的相變化.49固相完全不互溶,液相部分互溶例A-B二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的液-固平衡相圖如附圖,試指出各個相區(qū)的相平衡關(guān)系,各條線所代表的意義,以及三相線所代表的相平衡關(guān)系.ABta1b1b2cll1+l2l2+B(s)A(s)+B(s)b3a2E1c1E2A(s)+l1l1+B(s)a1E1為A的凝固點(diǎn)降低曲線;c1E1為B的凝固點(diǎn)降低曲線;c1cE2為兩液體的溶解度曲線;b1E2為B的凝固點(diǎn)降低曲線;a2E1b3為A(s),B(s)和組成為E1的液態(tài)低共溶混合物的三相平衡線:A(s)+B(s)=l(E1)c1E2b2為兩共軛溶液與B(s)的三相平衡線:l(c1)+B(s)=l(E2)50復(fù)雜二組分凝聚相圖例A,B二組分凝聚系統(tǒng)相圖如下,圖中C,D為A,B所形成的化合物,組成wB分別為0.52