第五章 相平衡

一、选择题

1. NH4HS(s) 和任意量的NH3(g) 及H2S(g) 达平衡时有:(    )                    

(A) C= 2，φ = 2，f= 2   (B) C= 1，φ = 2，f= 1

(C) C= 2，φ = 3，f= 2   (D) C= 3，φ = 2，f= 3                 【A】

2. 某系统存在 C(s)，H2O(g)，CO(g)，CO2(g)和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) 

则该系统的组分数C为：(  )　　　　　　　　　　       

A.C=3   B.C=2   C.C=1   D.C=4                   【A】

3. 硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在101325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种? (  )    

(A) 3 种                (B) 2 种

(C) 1 种                (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存          【C】

4. 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        【A】

5. 三相点是:(  )                                                            

(A) 某一温度,超过此温度,液相就不能存在

(B) 通常发现在很靠近正常沸点的某一温度

(C) 液体的蒸气压等于25℃时的蒸气压三倍数值时的温度

(D) 固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力               【D】

6. 某一物质X 在三相点时的温度是20℃,压力是2p .下列那一种说法是不正确的。(   )

(A) 在20℃以上X 能以液体存在

(B) 在20℃以下X 能以固体存在

(C) 在25℃,p 下液体X 是稳定的

(D) 在25℃时,液体X 和固体X 具有相同的蒸气压                    【C】

7. 当克劳修斯─克拉贝龙方程应用于凝聚相转变为:蒸气时则: (  )                

(A) p 必随T 之升高而降低    (B) p 必不随T 而变

(C) p 必随T 之升高而变大   (D) p 随T 之升高可变大或减少         【C】

8. 在400K 时，液体A 在蒸气压为: 4×104Pa，液体B 的蒸气压为: 6×104Pa，两者组成理想液体混合物，平衡时在液相中A 的摩尔分数为: 0.6，在气相中，B 的摩尔分数为: (  )

(A) 0.31       (B) 0.40        (C) 0.50       (D) 0.60                 【C】

9. 设373K 时，液体A 的饱和蒸气压为: 133.3kPa，液体B 为: 66.66 kPa，则：

(1) 若A 和B 形成理想液体混合物，当A 在溶液中的摩尔分数为: 0.5 时，在气相中的摩尔分数为: (   )                                                               

(A) 2/3       (B) 1/2          (C) 1/3            (D) 1                      【A】

(2) 若A 和B 完全不互溶，当由2mol A 和3mol B 在恒温下构成双液体系时，体系的总蒸气压为: (   )kPa                                                               

(A) 66.66      (B) 133.3        (C) 200.0          (D) 466.6                 【C】

10. 已知苯─乙醇双液体系中,苯的沸点是353.3K,乙醇的沸点是351.6K,两者的共沸组成为:含乙醇47.5%(摩尔分数),沸点为:341.2K.今有含乙醇77.5%的苯溶液,在达到气、液平衡后,气相中含乙醇为:y2,液相中含乙醇为:x2。

问: ① 下列结论何者正确?: (   )                                              

(A) y 2> x 2         (B) y 2= x 2           (C)y 2< x 2          (D) 不确定           【C】

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   【A】

11. H2O-NaCl-Na2SO4 的三元系中,Na2SO4 和H2O 能形成水合物Na2SO4·10H2O(D),在DBC 区中存在的是:(    )                                                         

(A) 水合物D 和溶液

(B) 水合物D 和纯Na2SO4 及纯NaCl 三相共存

(C) 水合物D,NaCl 和组成为:F 的溶液

(D) 纯NaCl,纯Na2SO4 和水溶液                              【B】

12. Na2CO3 可形成三种水合盐：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 及Na2CO3·10H2O，常压下当将Na2CO3(s)投入其水溶液中，待达三相平衡时，一相是Na2CO3 水溶液，一相是  Na2CO3(s) ，则另一相是： (    )                                              

(A) 冰     (B) Na2CO3·10H2O    (s) (C) Na2CO3·7H2O(s)     (D) Na2CO3·H2O(s)  【D】

13.区域熔炼技术主要是应用于: (   )                                           

(A) 制备低共熔混合物           (B) 提纯

(C) 制备不稳定化合物           (D) 获得固熔体                           【B】

14. 碘的三相点处在115℃和12ｋPa 上,这意味着液态碘: (    )                    

(A) 比固态碘密度大            (B) 在115℃以上不能存在

(C) 在p 压力下不能存在       (D) 不能有低于12kPa 的蒸气压             【D】

15. 一体系如下图所示，其中半透膜aa' 只允许O2(g) 通过，请选择正确的答案.

(1) 体系的组分数为: (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 1                     【B】

(2) 体系的相数为: (A) 3 (B) 4 (C) 5                            【B】

(3) 体系的自由度数为: (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4                   【B】

O2(g)、Ag(s)、Ag2O(s)| O2(g) 、CCl4(g)

二、填空题

1. 将固体NH4HCO3(s)放入真空容器箱中恒温至400K, NH4HCO3(s)按下式达分解平衡:   NH4HCO3(s) = NH3(g) +H2O(g) +CO2(g), 此体系的物种数s=__________, 组分数C=________, 相数 =__________, 条件自由度f*=___________.                                                                                   【s=4, 组分数C=1, 相数 =2, 条件自由度f*=0】

2. 某一固体，在25℃和大气压力下升华，说明三相点的压力（大于）大气压力

3. FeCl3 和水形成四种化合物FeCl3·6H2O (s)，FeCl3·7H2O (s)，2FeCl3·5H2O (s)和

FeCl3·8H2O(s),该体系的组分数是__________                            【2】

4. 一个水溶液包含n 个溶质，该溶液通过一半透膜与纯水相平衡，半透膜仅允

许溶剂水分子通过，此体系的自由度为                           【n+2】

5. FeCl3 和H2O 能形成FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O， FeCl3·2H2O 四种水合物,则该体系的组分数C 和在恒压下最多可能的平衡共存的相数φ 分别为      

【C= 2，φ = 3 】

6. NaCl 水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时，该体系的自由度是        【3】

7. 在101325 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                                                    【f*= 2】

8. CuSO4 与水可生成CuSO4·H2O,CuSO4·3H2O,CuSO4·5H2O 三种水合物,则在一定压力下和CuSO4水溶液及冰共存的含水盐有                                【 1种】

9. 水的三相点附近,其蒸发热和熔化热分别为:44.82 和5.994kJ·mol-1。则在三相点附近冰的升华热约为                             【50.81 kJ·mol-1】

10. 在0℃到100℃的范围内液态水的蒸气压p 与T 的关系为: lg(p/Pa)=-2265/T+11.101 ,某高原地区的气压只有59995Pa,则该地区水的沸点为                    【358.2K】

三、是非题

1.恒沸混合物的沸点随外压的改变而改变（  ）                【对】

2.在通常情况下，对于二组分物系，能平衡共存的最多相数为3（ ）【错】

3.N2的临界温度是124K，如果想要液化N2，就必须在恒压下升高温度（）【错】

4.某一物质X，在三相点时的温度是20℃，压力是200kPa，那么在25℃, 100kPa下，液体X是稳定的（   ）                       【对】

5.在100kPa的压力下，I2在液态水和CCl4（l）中达到分配平衡(无固态碘存在)，则该系统的条件自由度数为3（ ）                 【错】

6.在p 下，用水蒸气蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点取决于水与有机物的相对数量.                          【 错 】

7.二元合金处于低共熔温度时,物系的自由度为0.        【 对 】

8.  A 和B 可构成固溶体，在A 中，若加入B 可使A 的熔点提高，则B 在此固溶体体中的含量必大于 B 在液相中的含量.                                             【对】

9. 某一固体在25℃和p 压力下升华,这说明三相点的压力小于p .                          【错】

10. 三相点是指液体的蒸气压等于25℃时的蒸气压三倍数值时的温度.             【错】

四、计算题

1.     指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。

（1）    I2(s)与其蒸气成平衡；

（2）    CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；

（3）    NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；

（4）    取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。

（5）    I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。

解：  （1）C = 1, P = 2, F = C – P + 2 = 1–2 + 2 = 1.

      （2）C = 3–1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2–3 + 2 = 1.

      （3）C = 3–1–1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1–2 + 2 = 1.

      （4）C = 3–1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2–2 + 2 = 2.

      （5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3–2 + 1 = 2.

2    已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90℃时的饱和蒸气压分别为= 和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol，在90 ℃下成气-液两相平衡，若气相组成为求：

（1）    平衡时液相组成及系统的压力p。

（2）    平衡时气、液两相的物质的量

解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此

（2）系统代表点，根据杠杆原理

3. 单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度。