相平衡-化学平衡补充练习题

第4章 相平衡

一、

填空题

1. 碳酸钠和水可形成三种化合物：Na2CO3.H2O(s), Na2CO3.7H2O(s), Na2CO3.10H2O(s)。 在

100kPa下，能与碳酸钠水溶液、冰平衡共存的含水盐有

种，这种（或这些）含水盐是 。 (1, Na2CO3.10H2O(s))

2. 碳在高温下还原氧化锌达到平衡后，体系中有ZnO(s)，C(s)，Zn(g)，CO(g)和CO2(g)五

种物质存在，已知存在如下两个独立的化学反应：

ZnO(s)+C(s)=Zn(g)+CO(g) 2CO(g)=CO2(g)+C(s)

则Zn(g)，CO(g)和CO2(g)的平衡压力PZn(g)，PCO(g)和PCO2(g)之间的关系

为 ,组分数 ,相数 ，自由度数 ，举出独立变量如下 。 (PZn(g)＝PCO(g)＋2PCO2(g)，C=2, P=3, f=1)

3．将固体NH4Cl(s)放入真空容器中，在某温度下达到分解平衡时

NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)

体系的组分数为 ,相数为 ，自由度数为 。 (1,2,0)

4．盐AB(s)与H2O可以形成以下几种稳定水合物: AB.H2O(s)，2AB.5H2O(s)， 2AB.7H2O(s)和AB.6H2O(s)，这个盐水体系的组分数为( )，有( )个 低共熔点，最多可有( )相同时共存。 (2, 5,3) 5．有完全互溶的双液系统A－B的沸点－组成图如下：

(1) 当深度为X1的溶液在封闭系统中恒压加热是，溶液的泡点（开始沸腾）的温 度为 ，露点（液相完全消失）的温度为 。

(2)指出：当系统分别处于Q点和Q’点所示的状态时， 系统的状态的相同之处是 ，不同之处 是 。

(3) M点的自由度数f= 。

((1) TM, TN; (2) 所处的T，P相同；气液两相的组成yB，xB不相同；达两相平衡时， 汽液相的相对量不同；(3) f=1) 6．有理想气体反应： A(g) +2B(g) → C(g)

在等温和总压不变的条件下进行，若原料气体中A与B的物质的量之比为1：2， 达平衡时系统的组分数C＝ ，自由度数f＝ 。当温度一定

0

时，增大压力则k （填增大、减小或不变），平衡将 移 动（填向左、向右或不）。

7． 含有K2SO4和NaNO3的水溶液，其组分数C= ; 若在温度和压力一定的条件下，此系统最多能有 相共存。

8．在密闭容器中，NaCl的饱和溶液与其水蒸汽呈平衡，并且存在着从溶液中析出的细小NaCl晶体，则该系统中的组分数C= , 相数P= , 自由度数F= 。

9．在右图所示的水的平衡相图中， 线是水的蒸发曲线； 线是冰的升华曲线； 线是冰的熔化曲线； 点是水的三相点。

BTC'O??1ìPAòoC10．饱和蒸气压不同的两种液体形成理想液态混合物成气-液平衡时，易挥发组分在气相中的相对含量 （大于、等于、小于）它在液相中的相对含量。

11．在101.325 kPa外压下，水的沸点为100℃, 氯苯的沸点为130℃。水和氯苯组成的完全不互溶系统的共沸点一定 100℃、 130℃。（填大于、等于、小于） 12．液相完全互溶的二组分系统气-液平衡相图其蒸气压-组成曲线上若出现最高点，该点的气相组成为yB，液相组成为xB，则yB xB。（填大于、等于、小于）

填空题参考答案

1, Na2CO3.10H2O(s) 2. PZn(g)＝PCO(g)＋2PCO2(g)，C=2, P=3, f=1，T或P 3. 1,2,0

4. 2, 5,3 5 (1) TM, TN; (2) 所处的T，P相同；及气液两相的组成yB，xB相同；达两相平衡时，汽液相的相对量不同；(3) f=1 6.( C=1; f=0; 不变; 向右) 7. (3，3) 8. (2，3，1) 9.OC，OB，OA，O 10. (大于) 11 (小于) 12 . (等于)

二、选择题

1．一定温度下，二元理想溶液中若纯B的饱和蒸汽压大于纯A的饱和蒸汽（PB0>PA0），则当XB增大气液两相达平衡时，系统压力

A． 不变 B。减小 C．增大 D。 不一定

2．组分A与组分B形成完全互溶系统，在一定温度下，若纯B的饱和蒸汽压大于纯A的饱和蒸汽压（PB0>PA0），当此组分构成的混合液，处于气液平衡时 A． yB>xB B。 yB

C． yB=xB D。 都有可能

3． 在一定温度下，在水和CCl4组成的互不相溶的系统中，向水层中加入1:1的KI和I2，此系统的自由度数是

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

4． 室温下氨基甲酸铵分解反应为 应为

A. S=1, C=1 B. S=3, C=2 C. S=3, C=1 D. S=3, C=3

5． 将1 mol N2和 1 mol O2 放在一密闭的容器中，发生了如下的气相反应N2+O2=2NO，则此系统的组分数和自由度数为

A. C=1, F=2 B. C=2, F=3 C. C=3, F=4 D. C=1, F=1

6． 将克拉贝龙方程用于H2O(l)和H2O(S)两相平衡，随着压力的增长，H2O的凝固点将：

A. 上升 B. 下降 C. 不变 D. 无法判断

7．当克拉贝龙方程用于纯物质两相平衡时，下列说法哪个正确：

A.p不随温度而变化 B.p随温度的升高而降低 C. p随温度的升高而升高 D. p随温度的升高可降低可升高

8．由A、B二组分组成一理想液态混合物。若PA* < PB*，则系统总蒸气压P总有

A. P总> PA* B. P总< PA* C. P总= PA* + PB* D. PA* < P总< PB*

9．对于二组分系统能平衡共存的最多相数为

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

10． 由2 mol A和2 mol B形成理想液态混合物，PA* = 90 kPa, PB* = 30 kPa。则气相摩尔分数之比yA:yB为

A. 3:1 B. 4:1 C. 6:1 D. 8:1

11． 在二组分固-液相图(右图)中，当系统从 物系点P冷却到点L时，系统将出现

A. A(s)、E(l)、C(s)三相共存 B. B(s)、D(l)、C(s)三相共存 C. C(l) D. C(s)

A?×?áKETRPSLHC?ˉo???DIB?×?￡°·NH CO NH (s)2242NH3(g)+CO2(g)若在300 K时向体系中加入一定量的NH2CO2NH4固体，则此系统的物种数S和组分数C

12．如图所示的二组分凝聚系统的相图中，相区1中平衡共存的相是： T/KA． 液相和纯A(s)

B．液相和纯B(s)

C．一对共轭液态溶液 D．液相和低共熔混合物(B)

1 11

选择题参考答案

A x→ B

1. C 2. D 3. B 4. C 5. A 6. B 7. D 8. D 9. D 10. A 11. D 12. B

（三）讨论习题

1．右图为二元物系A，B在100kPa下的沸点－组成图。

(1) 指出各区的相态；

(2) 有4mol的A(l)与1mol的B(l)的混合物在100kPa下80℃达平衡时

① 平衡体系中， 有几个相？各相的组成（以B的摩尔分数来表示）分别为多少？ ② 各相物质的量各为多少摩尔？

③ 求80℃A(l)的饱和P0A和B的亨利常数kB与A(l)的汽化热ΔH（汽化热不随温度变化）

设：蒸汽可视为理想气体混合物，在稀溶液范围内，溶液遵从稀溶液规律。 解：(1) 如图 (2) ① 组成为D的蒸汽? 组成为C的液相， 两相平衡 蒸汽D， yB=0.4 液体C， xB=0.04 ② 杠杆规则

nlOD0.2??nCD0.36 ∵ n=5 mol

∴ nl=(0.2/0.36)5=2.78 mol ng=n-nl=2.22 mol

③ A的气相中的分压PA，遵从道尔顿分压定律， PA=P总yA (1) 平衡液相xB=0.96，B作为溶质，A作为溶剂，从拉乌尔定律，PA=PA0xA (2) 由 (1), (2) 得 80℃，

PA?0P总yA1?0.6?P总＝625kPaxA0.96 从图中看出纯A的沸点为 100℃ 由克－克方程：

ln

?H汽111?（－)0.625R353373 解出 ΔH汽化(A)＝25.725 kJ.mol-1

(3)同理，PB=P总yB =kBxB （亨利定律） 解得

P总yB1?0.4kB??P总＝1000kPaxB0.04TFD31HE2AO'0.334I5L0.5MNBJO6CKG2．有二元凝聚系统相图如右图所示。 已知A、B可生成化合物。 （1）写出A与B生成稳定化合物 和不稳定化合物的组成；

（2） 相图上条件自由度为0

的线 ; （3） 据此二元凝聚系统相图填 写下面的表格：

区域 1 2 3 4 5 6

相数 相态 自由度 (4) 画出从物系点O?O’的步冷曲线，并说明冷却过程的相变化。 解：（1）生成稳定化合物AB和不稳定化合物A2B

（2） 图上条件自由度为0的线 HEI、LMN、DJK （3） 此二元凝聚系统相图填写的表格：

区域 1 2 3 4 5 6 相数 1 2 2 2 2 2 相态 α α+A2B（S） l+α l+ A2B（S） A2B（S）+ AB（S） l+ AB（S） 自由度 2 1 1 1 1 1

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