相平衡习题

第五章 多相平衡

一、简答题

1、指出下列平衡体系中的物种数、组分数、相数和自由度数： ① Ca(OH)2(s)与 CaO(s)和H2O(g)呈平衡。

② 在A和B形成的二元凝聚体系中，在转熔点发生转溶反应： B(晶) + L( 熔液) = AmBn( 晶) ③ CaSO4 与其饱和水溶液达平衡。

④ 5克氨气通入1升水中，在常温常压下与蒸气平衡共存。 ⑤ I2 在液态水和CCl4中分配达平衡（无固体存在）

⑥ 将固体NH4HCO3(s)放入真空容器中恒温至400K, NH4HCO3(s)按下式分解达平衡

NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)

⑦ NaH2PO4溶于水中与蒸气呈平衡，求最大物种数、组分数和自由度数。 ⑧ Na+、Cl-、K+、NO3-、H2O(l)达平衡。

⑨ NaCl (s)、KCl(s)、 NaNO3(s)与KNO3(s)的混合物与水平衡。 ⑩ 含有KCl和NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡。

⑾ 含有CaCO3(s) CaO(s) CO2(g)的体系与CO2(g)和N2(g)的混合物达渗透平衡。

2、FeCl3和H2O能形成四种水合物∶FeCl3.6H2O(s)、2FeCl3.7H2O(s)、2FeCl3.5H2O(s)和FeCl3.2H2O(s)，在恒定温度和压力下平衡共存的最多相为多少？

3、 H2SO4 与H2O 可形成H2SO4. H2O(s)、, H2SO4 .2H2O(s)、 与H2SO4.4H2O(s)三种水合物，在p0下，常压下，将一定量的H2SO4 溶于H2O中，当达三相平衡时，能与冰、H2SO4 水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含几个水分子？

4、 A、B二元相图如图所示，写出相区1~10的相组成；并说明温度线T1~T5各有几相组成。（L 液相；α、β、γ 固溶体）

5、 某纯物质的相图如下，在图中标出物质各态所占的区间，并判断随压力的上升，此物质的凝固点是上升还是下降，并解释其原因

6、 有三元体系相图如上，请指出图中各区域存在的相，相数和自由度。若有组成为NH4Cl和NH4NO3的混合物，如何能得到纯的NH4Cl？

7、 A、B两金属的步冷曲线如下图，被测体系中XB = 0.0；0.1; 0.25; 0.4; 0.5; 0.6; 0.75; 0.9和1.0共9条,已知两金属可形成分子比为 1:1的稳定化合物,且两者不形成固溶体.

(1) 请根据此曲线绘出A、B两合金的相图； (2) 写出各区域的组成和自由度；

(3) 给出XB = 0.3的步冷曲线。

8、已知A、B二组分体系的相图（T-X图），如图。

（1） 请标明图中各区域的相态，水平线EF GH及垂线CD上的体系的自由

度。

（2） 画出从a、b、c点冷却的步冷曲线（在图2上作步冷曲线）。

9、 298K时，A、B 和C彼此不发生化学反应，三者所成的溶液与故相A和由B和C组成的气相同时平衡，则该体系的自由度f为 ，平衡共存的最大相数φ为 ；在恒温条件下如果向溶液中加组分A,则体系的压力将 ，如果向溶液中加组分B,则体系的压力将 .

10、．反应2Ca(l)+ThO2（s）=2CaO(s)+Th(s)，在1373K时ΔrGm0=-10.46 kJ·mol-1。在1473K时ΔrGm0=-8.73 kJ·mol-1。试估计Ca(l)能还原ThO2（s）的最高温度T。

二、计算题

1、 某A－B二元凝聚系统相图如下。

(1) 标出图中各相区的稳定相(可填入图中)，指出图中的三相线及三相平衡

关系，并用相律分析各相区和三相线的自由度。 (2) 画出状态点为a的样品的冷却曲线。 (3) A和B能否一同析出？

t 恒压aKlDl + ?E?? + C(s)bl + ?HI? Jcl + C(s)FdGC(s) + ?eAxBCB

A－B二元凝聚系统相图

2、 NaCl－H2O所组成的二组分系统，在252K时有一个低共熔点，此时冰、不稳定化合物NaCl·2H2O(s)和浓度为22.3%(质量分数，下同)的NaCl水溶液平衡共存。在264K时NaC1·2H2O分解，生成无水NaCl和27%的NaCl水溶液。已知无水NaC1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)。已知NaCl的相对分子质量为58.45，H2O的为18.02。

(1) 试绘出相图示意图。

(2) 分析各组分存在的相平衡(相态、自由度数及三相线)。

(3) 若有 l.00kg 30% 的NaCl溶液，由433K冷到264K，问在此过程中最多能析出多少纯NaC1？

3、金属A和B的熔点分别为623K和553K,由热分析指出，在473K时有三相共存，其中一相是含30%的B的化合物，其余两相分别是20%的B和含25%的B的固溶体。冷却至423K时又现三相共存，分别是55%B的熔化物、含35%B和85%B的两个固溶体。根据以上数据绘出A-B二元合金相图，并指出各区

存在的相。

4、 已知金属A和B的熔点分别为648℃和1085℃. 两者可形成两种稳定化合

物A2B和AB2, 其熔点依次为580℃, 800℃. 两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔混合物.低共熔混合物的组成(含B%(质量))及低共熔点对应为: B:35%, 380℃; B: 66%, 560℃; B:90.6%, 680℃.

(1) 根据上述数据, 粗略描绘出A—B二组份凝聚系统相图, 标出各区的稳定相和自由度数, 同时指出三相线。

(2) 对A和B质量各占一半的系统从 1000℃降至室温时, 请说明其状态的变化。

已知A和B摩尔质量分别为24.3, 63.55 g·mol－1。

5、 已知含Sb质量分数不同Pb-Sb系统的冷却曲线见下图，试绘制Pb-Sb相图，并指明各相区的相数、相态及自由度。(10分)

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1.0

6、 已知乙醇和乙酸乙酯在100kPa下气液相的组成如下表： 温度/℃ x乙酸乙酯 y乙酸乙酯

78.3 0 0

76.4 0.058 0.120

72.8 0.290 0.400

71.6 0.538 0.538

71.8 0.640 0.602

75.0 0.900 0.836

77.1 1.000 1.000

(1) 根据表中数据绘出t－x(y)相图并指出各相区的相态。

(2) 将6.90g乙醇和74.8g乙酸乙酯的溶液加热到75℃时分析存在那些相，

各相的组成和量为多少? 乙醇和乙酸乙酯的相对分子质量分别为46和

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