(C) 相图由实验结果绘制得出,与相律无关 (D) 相图决定相律
17.下列叙述中错误的是 (A)
(A) 水的三相点的温度是273.15K,压力是610.62 Pa (B) 三相点的温度和压力仅由系统决定,不能任意改变 (C) 水的冰点温度是0?C (273.15K),压力是101325 Pa (D) 水的三相点f = 0,而冰点f = 1
18.在相图上,当物系处于哪一个点时只有一个相 (C)
(A) 恒沸点 (B) 熔点 (C) 临界点 (D) 低共熔点
19.如图A与B是两组分恒压下固相部分互溶凝聚体系相图,图中有几个单相区 (C)
(A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个
20.如图A与B是两组分恒压下固相部分互溶凝聚体系相图,有几个两固相平衡区 (D)
(A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个
21.在第一种物质中加入第二种物质后,二者的熔点发生什么变化? (C)
(A) 总是下降 (B) 总是上升
(C) 可能上升也可能下降 (D) 服从拉乌尔定律
22.A及B二组分组成的凝聚体系能生成三种稳定的化合物,则于常压下在液相开始冷却的过程中,最多有几种固相同时析出?(C)
(A) 4种 (B) 5种 (C) 2种 (D) 3种
4个低共熔相图,低共熔点最多同时2个固相同时析出
23.如图A与B是两组分恒压下固相部分互溶凝聚体系相图,图中有几个两相区 (C)
(A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个
24.下图是二元凝聚体系相图,其中物系点与相点合一的是 (D)
(A) F点,G点 (B) I点,D点 (C) H点,D点 (D) H点,G点 单相区的点
25.金(熔点1063℃)与铜(熔点1083℃)形成合金;取含金量50%的固熔体冷却,首先析出固溶体的含金量是 (B)
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(A) 大于50% (B) 小于50% (C) 等于50% (D) 不一定 固体中含熔点高的多(从相图很容易分析)
26.Na2CO3可形成三种水合盐:Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、NaCO3·10H2O,在常压下,将Na2CO3投入冰-水混合物中达三相平衡时,若一相是冰,一相是Na2CO3水溶液,则另一相是 (D)
(A) Na2CO3 (B) Na2CO3·H2O (C) Na2CO3·7H2O (D) Na2CO3·10H2O 常压下f*=C-?+1=3-?,?最大为3,已有两相,只有一种水合物,1水合与7水合物和水生成10水合物。
27. NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时有C=(2),?=(2),f=(2) NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)
?=2, S=3, R=1, R'=0, C=S-R-R'=2, f=C-?+2=2
28. 在1atm下,I2在液态水和CCl4中达到分配平衡(无固态I2存在),则该体系的自由度为(2)
?=2, C=3, f*=C-?+1=2
29. 压力为1atm时,二组分溶液恒沸点的C=(1),f*=(0)
注:对C=1或2尚有争议,但f*=0无疑
30. 1atm时,NaOH和HCl的水溶液平衡体系,C=(3),?=(1),f*=(3) S=5 (Na+, OH-, H+, Cl-, H2O) R=1 (H++OH-=H2O)
R'=1 ([Na+]+[H+]=[Cl-]+[OH-]) C=3, ?=1, f*=3
31. 对某组成的A-B二元溶液进行精馏,最终在塔底得到了恒沸物C,则该二元溶液中组分A、B的活度系数分别为:γA,x <1;γB,x <1。(填>1,=1或<1)
在塔底得到恒沸物(高沸点),有最高恒沸点,负偏差,γA,x<1,γB,x<1
例3:
NaCl水溶液与纯水经半透膜达成渗透平衡,求该体系的独立变量数(自由度)f=?相数?=?组分数C=?相律表达式中n=? 解:
描述溶液(S)的状态,需要TS、pS、xH2O、xNaCl 描述纯水(W)的状态,需要TW、pW
平衡时存在三个关系式:TS=TW;xH2O+xNaCl=1;?H2O,W=?H2O,S 总的变量数=6,关系式数目=3,f=6-3=3
f = C-?+n
C=2 (盐,水),?=2 (有半透膜相隔,盐水溶液和纯水各为一相) n=3
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f= C-?+3
一般地,n个组分渗透平衡f=C-?+2+n
1个组分渗透平衡f=C-?+2+1=C-?+3
例如:
含有KNO3和NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡(一个组分水渗透平衡) S=3,R=0,R'=0,C=S-R-R'=3,?=2,f=C-?+3=4
298K时,蔗糖溶液和纯水达渗透平衡
S=2, R=0, R’=0, C=2,?=2,f*=C-?+2=2
含CaCO3(s)、CaO(s)、N2(g)和CO2(g)的体系与CO2(g)和N2(g)混合物达渗透平衡。
S=4,R=1,R'=0,C=4-1-0=3,?=4,f=C-?+4=3-4+4=3 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
例4:
运用所学知识,解释为什么水的三相点温度为273.16K、压力为610.62Pa,而冰点为273.15K? 解:
外压对冰点的影响(使其降低了0.0075℃) 空气溶入形成稀溶液(使其降低0.0024℃)
例5:
某二组分凝聚体系的等压相图如右。 (I) 给出相区1~9的平衡物相
(II) a, b, g, c, k, h各点的Φ、f*各为多少?
(III) 现有xA=0.3的溶液200ml自1200K冷却,问可得到哪一种纯物质?最多
可得到该纯物质多少摩尔? 解:
1200po(I) 1 (L)
1810002 (L1+L2) cg8003 (L+Sc) 62b4 (L+?) 60035 (?) 9h400k6 (L+Sc)
472007 (?+Sc)
5a8 (L+SB)
AB0.20.40.60.89 (Sc+SB)
(II) a (?=2, f*=0)
b (1, 2) g (3, 0) c (3, 0)
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(III)
k (3, 0) h (1,1)
可得到纯B。根据杠杆规则:ns(1.0-0.7)=nl(0.7-0.5) ns=80ml,即可得纯B 80ml。
例6:
根据下列凝聚体系的相图
1. 计算生成的化合物的最简单分子式
2. 指出相区1~10和点a~g的相态、相数和自由度
3. 当1mol物系从Q点开始降温时,能否得到纯A固体?若能,最多多少? 4. 分别作出体系组成对应于Q、P、M的步冷曲线,并标明相态变化
QPa2c4e36g9d57810QP1fbMMA0.150.25C10.35xB
0.60C20.90B解:
1. C1:xB=0.25,xA=0.75,xB/xA=1/3,A3B C2:xB=0.60,xA=0.40,xB/xA=3/2,A2B3 2. 相区 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 相态 L SA+L SA+SC1 SC1+L SC2+L SC1+SC2 SC2+L 固溶体α+L SC2+α α 相数 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 f*=3-? 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 点 a b c d e f g 相态 SA+L SB+L SC1+SA+L SC1+SA+L SC1+SC2+L SC2+L SB+SC2+L 相数 2 2 3 3 3 2 3 f* 0 (2-?) 0 (2-?) 0 (3-?) 0 (3-?) 0 (3-?) 0 (2-?) 0 (3-?) 3. 根据杠杆规则
nA(s)?(0.15-0)=nL?(0.35-0.15)
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又 nA(s)+nL=1
所以 nA(s)=0.571 mol 4. 步冷曲线见图两侧
例7:
如图所示为某二组分气-液平衡体系的相图。 (I) 写出每个相区(1-7)的平衡物相
(II) 对组成为x1的液体进行精馏,在塔低和塔顶可分别得到什么?
(III) 现有组成为x2的体系自a点开始冷却,画出冷却过程的步冷曲线,并指
明在每一个转折点或平台处何相出现、何相消失。 解: Tpo124Ax1C3a576x2BgL2 appL2 disg disL2 appL1 appg+L2g+L1L1L1+L2
(I) (II)
(III)
例8 二组分气液平衡相图,横坐标为B的质量百分数wB (1) 写出相区1~6的稳定相态
(2) 10.8 kg纯A液体和7.2 kg纯B液体混合物加热,当温度无限接近T1时(T=T1-dt),有哪几个相平衡共存?各相质量是多少? (3) 当温度刚高于T1时(T=T1+dt),又有哪几个相平衡共存?各相质量是多少?
1 (g) 2 (L1+g) 3 (L1+g) 4 (L1) 5 (g+L2) 6 (L1+L2) 7 (L2)
当组成为x1的液体达g-L平衡时便进入第二相区,对于该有最低恒沸点的体系,精馏后在塔顶得到恒沸物C,在塔底得到纯A 其步冷曲线如图
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