(A) C= 2，? = 2，f= 2 (B) C= 1，? = 2，f= 1 (C) C= 2，? = 3，f= 2 (D) C= 3，? = 2，f= 3
3. 2 分 (2403) 将 AlCl3溶于水中全部水解，此体系的组分数 C 是： (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 4. 2 分 (2599) Na2CO3可形成三种水合盐：Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O 及Na2CO3·10H2O，常压下将 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) 5. 2 分 (2739) 二级相变服从的基本方程为： ( ) （A）克拉贝龙方程 （B）克拉贝龙—克劳修斯方程 （C）爱伦菲斯方程 （D）以上三个方程均可用
6. 2 分 (2328) 用什么仪器可以区分固溶体和低共熔混合物？ ( )
(A)放大镜 (B)超显微镜 (C)电子显微镜 (D)金相显微镜 7. 2 分 (2401) 当乙酸与乙醇混合反应达平衡后，体系的独立组分数 C 和自由度 f 应分别为:
(A) C= 2，f= 3 (B) C= 3，f= 3 (C) C= 2，f= 2 (D) C= 3，f= 4 8. 2 分 (2404) 在 101 325 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:
(A) f*= 1 (B) f*= 2 (C) f*= 0 (D) f*= 3 9. 2 分 (2678) 对三组分体系而言，体系最多可以有几个自由度？ （A）2 （B）3 （C）4 （D）5
10. 2 分 (2551) 某气体服从状态方程pV(1??p)?nRT，?为与气体性质和温度有关的常数。根据相图和相律可知，该气体在气相区、气液共存区、临界点时的自由度分别为： (A)3，2，1 (B)3，1，0 (C)2，1，0 (D)2，1，1
11. 2 分 (2435)CuSO4与水可生成CuSO4?H2O,CuSO4?3H2O,CuSO4?5H2O三种水合物，则
在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为： (A) 3种 (B) 2种 (C) 1种 (D) 不可能有共存的含水盐 12. 2 分 (2407) 298 K 时，蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时，整个体系的组分数、相数、自由度数为: (A) C= 2，? = 2，f*= 1 (B) C= 2，? = 2，f*= 2 (C) C= 2，? = 1，f*= 2 (D) C= 2，? = 1，f*= 3
13. 2 分 (2613)已知苯―乙醇双液体系中,苯的沸点是353.3 K,乙醇的沸点是351.6 K,两者的共沸组成为:含乙醇47.5%(摩尔分数),沸点为341.2 K.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) y2>x2 (B) y2=x2 (C) y2 (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 14. 2 分 (2394) FeCl3和 H2O 能形成 FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O， FeCl3·2H2O 四种水合物,则该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数 ?分别为: ( ) (A) C= 3，? = 4 (B) C= 2，? = 4 (C) C= 2，? = 3 (D) C= 3，? = 5 15. 2 分 (2644) 水与苯胺的最高临界溶点温度为T。在某工艺中需用水萃取苯胺中的某物质时，操作的最佳温度应该是： ( ) 6 (A)T > T0 (B)T < T0 (C)T = T0 (D)视具体情况而定 16. 2 分 (2402) 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： (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 17. 2 分 (2637) 组分A与B可形成共沸混合物E，现欲将A+B的体系进行共沸蒸馏，将二组分分离，则E应该是： ( ) (A)最高恒沸混合物 (B)最低恒沸混合物 (C)A和B均可 (D)A和B均不可 18. 2 分 (2400) 某一水溶液中有 n种溶质，其摩尔分数分别是 x1,x2,...,xn,若使用只允许水出入的半透膜将此溶液与纯水分开,当达到渗透平衡时水面上的外压为 pw,溶液面上外压为 ps，则该体系的自由度数为: (A) f=n (B) f=n+1 (C) f=n+2 (D) f=n+3 19. 2 分 (2635) 在二组分液体从高温冷却时，有时会产生包晶现象。请问包晶属于什么状态？( ) (A)热力学平衡态 (B)流动体系稳定态 (C)热力学不稳定状态 (D)流动体系不稳定态 20. 1 分 (2518) 在相图上,当体系处于下列哪一点时只存在一个相? (A) 恒沸点 (B) 熔点 (C) 临界点 (D) 低共熔点 21. 1 分 (1933) 298 K, p?下,苯和甲苯形成理想液体混合物,第一份溶液体积为2 dm3,苯的摩尔分数为0.25,苯的化学势为?1,第二份溶液的体积为1 dm3,苯的摩尔分数为0.5,化学势 为μ2,则： (A) μ1>μ2 (B) μ1<μ2 (C) μ1=μ2 (D) 不确定 二、填空题 ( 共10题 20分 ) 22. 2 分 (2380) 1mol NaCl溶于1dm3水中，在298 K时有 个平衡蒸气压。 23. 2 分 (2422) N2(g)，O2(g) 体系中加入一种固体催化剂，可生成几种气态氮的氧化物，则体系的自由度为 。 24. 2 分 (2366) 下图是根据实验结果而绘制的白磷的相图。试讨论相图中各面、线、点的含义。 25. 2 分 (2330) 在下列物质共存的平衡体系中：Ni(s)，NiO(s)，H2O(l)，H2(g)，CO(g)，CO2(g)其独立的化学反应R= ，独立组分数为C= 。 26. 2 分 (2331) 请填出下列平衡体系的相数，加热混合均匀的金粉和银粉使其熔融后 冷却 (1)冷至温度T处于：Tf*(金) >T > Tf*(银) ：?= (2)冷至完全凝固：?= 27. 2 分 (2553)三相点是 。 28. (2478) 有S?种物质溶于水中形成的溶液，S?种物质的摩尔分数分别为x1，x2，?，x5，如果用只允许水通过的半透膜将该溶液与纯水分开，当达渗透平衡时，水面上和溶液面上的压力分别为pw和ps，则该体系的组分数C= ；相数Φ= ；自由度f= 。 29. 2 分 (2320) 指出下列平衡体系的独立组分数： (1)NaCl(s)、HCl(l)、H2O(l)的饱和水溶液。 (2)H2、石墨，催化剂，生成n种碳氢化合物所组成的化学平衡体系。 30. 2 分 (9401) 形成共沸混合物的双液系在一定外压下共沸点时的组分数C为 ，相数?为 ，条件自由度f*为 。 31. 2 分 (2550) 水的临界点的温度是647 K，在高于临界点温度时，不可能用 7 方法使气体液化。 三、计算题 ( 共 4题 40分 ) 32. 10 分 (2365) 请用热力学公式证明： (1)液体的蒸气压随温度的增加而增加； (2)液体的沸点随压力的增加而递增； (3)一般液体的熔点随压力增大而升高，并指出一种例外的液体。 33. 10 分 (2363) 液态氨和固态氨的蒸气压与温度的关系分别为： ln[p(l)/Pa]?24.38?3063K/T ln[p(s)/Pa]?27.92?3754K/T 试求：(1)三相点的温度与压力； (2)三相点的蒸发热、升华热和熔化热。 34. 10 分 (2598) NaCl-H2O 所组成的二组分体系。在 -21℃ 时有一个低共熔点。此时，冰、 NaCl·2H2O(s) 和浓度为 22.3％ (质量分数) 的 NaCl水溶液平衡共存。在 -9℃时不稳定化合物 (NaCl·2H2O) 分解，生成无水 NaCl 和 27％ 的 NaCl 水溶液。已知无水 NaCl 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)。 (1) 试绘出相图，并指出各部分存在的相态； (2) 若有 1000ｇ28 ％ 的 NaCl 溶液，由 160℃ 冷到 -10℃，问此过程中能析出多 少纯 NaCl？ (3) 以海水(含 2.5% NaCl ) 制取淡水，问冷到何温度时析出淡水最多? 35. 10 分 (2589) 等压下，Tl，Hg 及其仅有的一个化合物 (Tl2Hg5) 的熔点分别为 303℃，-39℃，15℃。 另外还已知组成为含 8％(质量分数)Tl的溶液和含41％ Tl的溶液的步冷曲线如下图。 Hg，Tl 的固相互不相溶。 (1) 画出上面体系的相图。(Tl，Hg 的相对原子质量分别为 204.4，200.6) (2) 若体系总量为 500 g，总组成为 10％Tl，温度为 20℃，使之降温至 -70℃时，求达到平衡后各相的量。 物理化学相平衡2试卷 答案 一、选择题 ( 共21题 40分 ) 1. 2 分 (2440) (B) 2. 2 分 (2384)[答] (A) 3. 2 分 (2403) (C) 4. 2 分 (2599) (D) 据相图可判断 5. 2 分 (2739) 答：（C） 6. 2 分 (2328) 答：(D) 7. 2 分 (2401)[答] (C) CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5+ H2O 8 C= S - R - R' = 4 - 1 - 1 = 2 f = C+ 2 - Φ= 2 + 2 - 2 = 2 8. 2 分 (2404)[答] (B) C= S - R - R' = 3 - 0 - 0 = 3 f= C- Φ+ 1 = 3 - 2 + 1 = 2 9. 2 分 (2678) 答：（C） 因为 C?3所以 f?C???2?3???2?5?? 体系中相数最少时，自由度最多。且体系中最少应有一相，故f?5?1?4 10. 2 分 (2551) 答：（C） 气相区：f?C???2?1?1?2?2 气液共存区：f?C???2?1?2?2?1 临界点：f**?C???0?1?1?0?0（各物质在临界点时T,p有定植） 11. 2 分 (2435)[答] (B) 因为等温下,f*=2-Φ+1 Φ最多为3 所以，除水蒸汽相外,最多可有两种水合盐 12. 2 分 (2407)[答] (B) C= 2 ( 蔗糖，水 ) , Φ = 2 ( 蔗糖溶液，纯水 ) f = C + 3 - Φ = 2 + 3 - 2 = 3 , f*= 2 在渗透平衡的体系中，有二个平衡压力，即p(纯水)和 p(糖水) 所以,相律应写成： f + Φ = C+ 3 13. 2 分 (2613) (1) (C) (2) (D) 14. 2 分 (2394) (C) S = 6 , R = 4 , R' = 0,C= 6 - 4 - 0 = 2 f* = 2 -Φ+ 1 = 3 -Φ= 0 , Φ= 3 15. 2 分 (2644) 答：（B） 16. 2 分 (2402) (C) f = C+ 3 - Φ = 2 + 3 - 2 = 3 17. 2 分 (2637) 答：(B) 18. 2 分 (2400) (C) S = n + 1 , R = 0 , R' = 0 又C= n + 1，Φ = 2 f = C + 3 -Φ = n + 1 + 3 - 2 = n + 2 19. 2 分 (2635) 答：（C） 20. 1 分 (2518)[答] (C) 21. (1933)[答] (B) 二、填空题 ( 共10题 20分 ) 22. 2 分 (2380) 答：1个 C?S?R?R'?2?0?1?1 （1）面： f*?C?1?Φ?1?1?2?023. 2 分 (2422) f = 3 24. 2 分 (2366)： 相区AOC为气相区，COB为液相区，BOA为固相区。即??1,f?2。 （2）线： I. 三条实线（分别是两个相区的交界线），在线上Φ?2,f?1，是两相平 衡，温度和压力只有一个是独立变量。 OC线是气–液平衡线，又称为蒸发曲线； OB线是液–固平衡线，又称为熔化曲线； OA线是气–固平衡线，又称为升华曲线。 II. 两条虚线EF和GH表示定压下升温时白磷的相变化情况。 在p1恒定情况下升温，白磷将由固态变成气态，即白磷升华； 在p2恒定情况下升温，白磷将由固态熔化为液态，然后再蒸发为气态。 由此可见，若要实现升华操作，必须将体系的压力控制在低于三相点的压力。（3）点： O点是三相点，在该点三相平衡共存，Φ?3,f?0，即t?44.1?C， p=21.20 Pa。C点是临界点，高于此温度时，无论加多大压力，白磷的气体均不能被液化。 25. 2 分 (2330) 答：R?物种数-元素数=6?4?2； 26. 2 分 (2331) 答：（1）2； （2）1 27. C?S?R?R'?6?2?0?4 （2分） 2 分 (2553)答：固、液、气三态可以平衡共存时的温度和压力 28. 2 分 (2478) 答：S?+1 2 S?+2 （2分） 因为，物种数S?S'?1,R?R'?0 所以 C?S?S'?1 Φ?2 f?C?Φ?3?(S ?1)?2?3?S ?2 29. 2 分 (2320)（1）2， （2）2 30. 2 分 (9401) 2，2，0 31. 2 分 (2550)加压的 三、计算题 ( 共 4题 40分 ) 32. 10 分 (2365) 答：（1）根据克—克方程的不定积分式：ln(p/[p])???vapHm 9 /(RT)+B’或写成 ln(p[]/p)??vapHm /(RT)+B，由该式可见，当T增大时，?vapHm/(RT) 减小，故ln([p]/p)减小，所以p增加。 （3分） （2）仍用上式来证明。当p增大时，ln([p]/p)减小，故?vapHm/(RT)也减小， 故T增加。 （3分） （3）根据克拉贝龙方程：dp/dT??fusHm /(T?Vm)，一般液体与其固体达平衡 时，固体熔化时，?fusHm>0, ?Vm >0，故 dp/dT??fusHm/(T?Vm) ，即T增大时，p也随之增大。 （3分） 水就是例外的一种液体。 33. 10 分 (2363) 答：（1）在三相点时，24.38-3063 K/T=27.92-3754 K/T 解得：T=195.2 K （2分） 将T代入液态氨或固态氨的蒸气压与温度的关系式，解得： p=5.934 kPa （2分） （2）将克–克方程的不定积分式：ln(p/Pa)=B-?相变Hm/RT同液态氨和固态氨的蒸气压与温度关系式对比，即得： ?vapHm=(3063K)R?25.47kJ?mol （2分） ?subHm=(3754K)R=31.21kJ?mol （2分） 故 ?fusHm??subHm??vapHm?5.74kJ?mol （2分） 34. 10 分 (2598) [答] (1) a.不稳定化合物NaCl·2H2O中NaCl的质量分数为 mNaCl/(mNaCl +mH2O) = 0.619 b.-21℃ 有三相平衡线 (冰，不稳定化合物和 22.3% NaCl 水溶液平衡共存) c. -9℃ 时有三相线 (无水 NaCl，不稳定化合物和 27% NaCl 水溶液) 绘制相图如下，各区相态为： 1. l； 2. sH2O+l； 3. l+sNacl?2H2O； 4. l+ sNaCl； 5. sH2O+ sNacl?2H2O； 6. sNacl?2H2O+sNaCl (5分) (2) 1000 g 28% 的 NaCl 溶液冷却到 -10℃ 最多可析出NaCl为 wNaCl? 克 wl(28-27) = wNaCl(100-28) wl= 1000 g - wNaCl wNaCl= 13.7 g (4分) (3) -21℃ (1分) ?1?1?1 10