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

1、00-7-15,1,1 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_(kāi), 自由度數(shù)為 .,1,2 酚與水混合形成相互飽和的兩個(gè)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(shí)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,2,2,1,克勞修斯-克拉貝龍,2,2,第六章、相平衡,00-7-15,2,4 如果完全互溶的二組分液體混合物對(duì)拉烏爾定律有較大的正偏差, 在T - x 相圖中就有一個(gè) , 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),5

2、 FeCl3 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,3,F = CP + 1,SRR = 411 = 2,3,CP + 2 = 1,00-7-15,3,9 在一塊透明礦石中有一氣泡, 泡中可見(jiàn)少量水.

3、 假設(shè)泡中無(wú)其他物質(zhì), 能否不破壞礦石而估算巖石在形成時(shí)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(gè)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(shí), 記錄下溫度. 然后用克-克方程即可估算出巖石形成時(shí)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C,00-7-15,4,10 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(jiàn)右圖,相圖是狀態(tài)圖的一種. 相圖的坐標(biāo)都

4、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(shí), 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_(kāi) g, 層的質(zhì)量為_(kāi) g.,48.4,51.6,00-7-15,5,1 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. 2 B. 3 C. 4 D. 5,C,2 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. 1

5、B. 2 C. 3 D. 隨生成氧化物數(shù)目而變,C,3 AlCl3加入水中形成的系統(tǒng), 其獨(dú)立組分?jǐn)?shù)是_. A. 2 B. 3 C. 4 D. 5,A,F = CP + 2,00-7-15,6,4 關(guān)于相律的適用條件, 下列說(shuō)法較準(zhǔn)確的是_. A. 封閉系統(tǒng) B. 敞開(kāi)系統(tǒng) C. 多相平衡系統(tǒng) D. 平衡系統(tǒng),D,5 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. 0 B. 1 C. 2 D. 3,B,6 單組分物質(zhì)的熔點(diǎn)溫度 _. A. 是常數(shù) B

6、. 僅是壓力的函數(shù) C. 同時(shí)是壓力和溫度的函數(shù)函 D. 是壓力和其它因素的函數(shù),B,F = CP + 1 C = 2; 當(dāng)F = 0時(shí), P = 3(溶液, 冰, 固體鹽),00-7-15,7,7 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(shí)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),C,8 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(wú)關(guān) D. 相圖由實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制, 相圖不能違背相律,D,9 下述關(guān)于相圖的作用的理解中, _是錯(cuò)誤的. A. 通過(guò)相圖可確定一定條件下系統(tǒng)由幾

7、個(gè)相組成 B. 相圖可表示出平衡時(shí)每一相的組成如何 C. 相圖可表示出達(dá)到相平衡所需時(shí)間長(zhǎng)短 D. 通過(guò)杠桿規(guī)則可求出兩相的相對(duì)數(shù)量多少,C,F = CP + 2 當(dāng) C = 2; P = 2時(shí), F = 2 (溫度,壓力),00-7-15,8,10 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A B. 純B C. E D. B + E,C,11 已知溫度為T(mén)時(shí), 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(shí), 其在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)為

8、_. A. 1/3 B. 1/2 C. 2/3 D. 3/4,C,12 某4種固體形成的均勻固溶體應(yīng)是 _相. A. 1 B. 2 C. 3 D. 4,A,00-7-15,9,14 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(gè). A. 3 B. 4 C. 5 D. 6,C,15 在一個(gè)剛性透明真空容器中裝有少量單組分液體, 若對(duì)其持續(xù)加熱, 可見(jiàn)到_; 若使其不斷冷卻, 則會(huì)見(jiàn)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,C,13 用_可以區(qū)

9、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,B,B,10,(1) C = S R R= 3 1 02 F = C + 2 = 2 3 + 2 = 1 (2) C = SR R= 3 1 0 2 F= C P + 2 = 23 + 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(gè)純固相; 氣相內(nèi)無(wú)論有多少種物質(zhì), 都是一個(gè)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(wú)關(guān).,相律,例

10、(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(

11、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 = SRR = 100 = 1; P = 2; F = CP + 2 = 12 + 2 = 1 ( T 或 p) (2) S = 3, R = 1, R = 0, 故C = SRR = 310 = 2; P = 3; F=CP + 2 = 23 + 2 = 1 (3) S = 3, R = 1, R =1, 故C = SRR = 311 = 1; P = 2; F = CP + 2 = 12 + 2 = 1 (4) S = 3, R

12、 = 1, R = 0, 故C = SRR = 310 = 2; P = 2; F=CP + 2 = 22 + 2 = 2 (5) S = 3, R = 0, R = 0, 故C = SRR = 300 = 3; P = 2; F=CP + 1 = 32 + 1 = 2,12,C = S R R= 4 1 12,F = C P2 = 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)

13、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 = 3 3 + 2 = 2 (2) 當(dāng)自由度 = 0 時(shí)平衡共存相數(shù)最大. P = C f + 2 = 3 0 + 2 = 5,例 在25時(shí), 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(shí)呈平衡.(1)試計(jì)算此系統(tǒng)的自由度數(shù)?(2)試計(jì)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: 在863K和4.4106 Pa時(shí), 固體紅磷, 液體磷和磷蒸氣處于平衡； 在

14、923K和1.0107 Pa時(shí), 液態(tài)磷, 固態(tài)黑磷和固態(tài)紅磷處于平衡; 黑磷、紅磷和液態(tài)磷的密度分別為2.70 103 kgm3, 2.34 103 kgm3 和 1.81 103 kgm3; 黑磷轉(zhuǎn)化為紅磷時(shí)要吸收熱量. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫(huà)出磷相圖的示意圖; 問(wèn)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(shí)體積增大, 又知該過(guò)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.,15,碳的相圖

15、,(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(shí), 轉(zhuǎn)變壓力為 65 108 Pa. (5)OA線斜率 dp / dT = H/(T V) 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(wèn): (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

16、意給定的溫度和壓力下, 石墨和金剛石那個(gè)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(jì)算,例 60時(shí)甲醇(A)的飽和蒸氣壓83.4 kPa , 乙醇(B)的飽和蒸氣壓是47.0 kPa , 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(shí)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 = 68.47 kPa,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(jì)算,(2) 開(kāi)始

17、沸騰時(shí)第一個(gè)氣泡的組成, 即上述溶液的平衡氣相組成, 設(shè)為yB, 則,yA = 1yB = 0.523,(1) p = pA* + ( pB* - pA* )xB,例 100時(shí), 純CCl4(A)及純SnCl4(B)的蒸氣壓分別為1.933105 Pa及0.666105Pa.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1.013105Pa的條件下, 加熱到100時(shí)開(kāi)始沸騰. 計(jì)算: (1) 該液態(tài)混合物的組成; (2) 該液態(tài)混合物開(kāi)始沸騰時(shí)的第一個(gè)氣泡的組成.,18,理想液態(tài)混合物氣液計(jì)算,例 已知甲苯和苯在90下純液體的飽和蒸氣壓分別為54.22 kPa和136.12kPa,