1、物理化学相平衡练习题相平衡题一、判断题： 1在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。2单组分系统的物种数一定等于1。3自由度就是可以独立变化的变量。4相图中的点都是代表系统状态的点。5恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。 6单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。7根据二元液系的px图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。8在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对的量。9杠杆规则只适用于Tx图的两相平衡区。10对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。1
2、1二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。 12恒沸物的组成不变。13若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。14在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。15三组分系统最多同时存在5个相。二、单选题：1H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是：C(A) K = 3 ； (B) K = 5 ； (C) K = 4 ； (D) K = 2 。2克劳修斯克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。此方程使用时，对体系所处的温度要求：C(A) 大于临界温度 ； (B) 在三相点与沸点之间
3、；(C) 在三相点与临界温度之间 ； (D) 小于沸点温度 。3单组分固液两相平衡的pT曲线如图所示，则：C(A) Vm(l) = Vm(s) ； (B) Vm(l)Vm(s) ；(C) Vm(l)Vm(s) ； (D) 无法确定 。4蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来：C(A) 可使体系对环境做有用功 ； (B) 可使环境对体系做有用功 ；(C) 不能做有用功 ； (D) 不能判定 。5压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化：D(A) 升高 ； (B) 降低 ； (C) 不变 ； (D) 不一定 。6硫酸与水可组成三种化合物：H2SO4H2O(s)、H2SO42H2O(s)、H2SO44H
4、2O(s)，在p 下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种：B(A) 1 种 ； (B) 2 种 ； (C) 3 种 ； (D) 0 种 。7在101325Pa的压力下，I2在液态水与CCl4中的溶解已达到平衡(无固体I2存在)，此体系的自由度为：B(A) 1 ； (B) 2 ； (C) 3 ； (D) 0 。8NaCl水溶液和纯水，经半透膜达到渗透平衡，该体系的自由度数是：C(A) f = 1 ； (B) f = 2 ； (C) f = 3 ； (D) f = 4 。9对于下列平衡系统：高温下水被分解；同，同时通入一些H2(g) 和O2(g)；H2和O2同时溶于水中达到平衡，其组元数K和自由
5、度数f的值完全正确的是：D(A) K = 1，f = 1 K = 2，f = 2 K = 3，f = 3 ；(B) K = 2，f = 2 K = 3，f = 3 K = 1，f = 1 ；(C) K = 3，f = 3 K = 1，f = 1 K = 2，f = 2 ；(D) K = 1，f = 2 K = 2，f = 3 K = 3，f = 3 。10在下列体系中自由度f = 2的体系是：D(A) 298K时，H2O(l) H2O(g) ； (B) S(s) S(l) S(g) ；(C) C2H5OH(l) 与H2O(l) 的混合物 ；(D) 一定量的PCl5(g) 分解平衡时：PCl5(
6、g) = PCl3(g) + Cl2(g) 。11某体系中有Na2CO3水溶液及Na2CO3H2O(s)、Na2CO37H2O(s)、Na2CO310H2O(s)三种结晶水合物。在p 下，f = K - + 1 = 2 - 4 + 1 = -1，这种结果表明：A(A) 体系不是处于平衡态 ； (B) Na2CO310 H2O(s) 不可能存在 ；(C) 这种情况是不存在的 ； (D) Na2CO37H2O(s) 不可能存在 。12相图与相律之间是：A(A) 相图由实验结果绘制得出，相图不能违背相律 ； (B) 相图由相律推导得出； (C) 相图由实验结果绘制得出，与相律无关 ； (D) 相图决
7、定相律 。13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(273.15K)，压力是101325 Pa ；(D) 水的三相点f = 0，而冰点f = 1 。14Na 2CO3可形成三种水合盐：Na2CO3H2O、Na2CO37H2O、NaCO310H2O，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) Na2CO3H2O ； (C) Na2CO37H2O； (D) Na2CO3
8、10H2O。15如图，对于右边的步冷曲线对应是哪个物系点的冷却过程：C(A) a点物系 ； (B) b点物系 ；(C) c点物系 ； (D) d点物系 。16如图，对于形成简单低共熔混合物的二元相图，当物系的组成为x，冷却到t时，固液二相的重量之比是：C(A) w(s)w(l) = acab ； (B) w(s)w(l) = bcab ；(C) w(s)w(l) = acbc ； (D) w(s)w(l) = bcac 。17如图，对于形成简单低共熔混合物的二元相图，当物系点分别处于C、E、G点时，对应的平衡共存的相数为：B(A) C点1，E点1，G点1 ；(B) C点2，E点3，G点1 ；(
9、C) C点1，E点3，G点3 ；(D) C点2，E点3，G点3 。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甲、乙、丙三个小孩共吃一支冰棍，三人约定：各吃质量的三分之一；只准吸，不准咬；按年龄由小到大顺序先后吃。结果，乙认为这只冰棍没有放糖，甲则认为这冰棍非常甜，丙认为他俩看法太绝对化。则三人年龄：B(A) 甲最大，乙最小 ； (B) 甲最小，乙最大 ；(C) 丙最大，甲最小 ； (D) 丙最小，乙最大 。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，图中有几个单相区：C(A) 1个 ； (B) (B
10、) 2个 ； (C) (C) 3个 ； (D) (D) 4个 。21有一形成不稳定化合物的双组分A与B凝聚体系，系统的组成刚巧与不稳定化合物的组成相同，当其从液态冷却到不相称熔点，系统内建立如下平衡：液相 + A(s) = AxBy(不稳定化合物)，如果在此时系统由外界吸取热时，则上述的平衡将：A(A) 向左移动 ； (B) 向右移动 ； (C) 不移动 ； (D) 无法判定 。22A与B可以构成2种稳定化合物与1种不稳定化合物，那么A与B的体系可以形成几种低共熔混合物：B(A) 2种 ； (B) 3种 ； (C) 4种 ； (D) 5种 。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
11、，有几个两固相平衡区：D(A) 1个 ； (B) 2个 ；(B) 3个 ；(D) 4个 。24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 。25如图是FeO与SiO2的恒压相图，那么存在几个稳 定化合物：B(A) 1个 ； (B) (B) 2个 ； (C) (C) 3个 ； (D) (D) 4个 。26A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 。2
12、7在温度为T时，A(l) 与B(l) 的饱和蒸气压分别为30.0kPa和35.0kPa，A与B完全互溶，当xA = 0.5时，pA = 10.0kPa，pB = 15.0kPa，则此二元液系常压下的Tx相图为：B 28两组分理想溶液，在任何浓度下，其蒸气压：C(A) 恒大于任一纯组分的蒸气压 ； (B) 恒小于任一纯组分的蒸气压 ；(C) 介于两个纯组分的蒸气压之间 ； (D) 与溶液组成无关 。29设A和B可析出稳定化合物AxBy和不稳定化合物AmBn，其Tx图如图所示，其中阿拉伯数字代表相区，根据相图判断，要分离出纯净的化合物AmBn，物系点所处的相区是：B(A) 9 ； (B) 7 ；
13、(C) 8 ； (D) 10 。30液体A与B形成蒸气压正偏差很大的溶液，在精馏塔中精馏时，塔釜得到的是：D(A) 恒沸混合物 ； (B) 纯A ； (C) 纯B ； (D) 纯A或纯B 。31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 。32水蒸气蒸馏通常适用于某有机物与水组成的：B(A) 完全互溶双液系 ； (B) 互不相溶双液系 ；(C) 部分互溶双液系 ； (D) 所有双液系 。33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
14、点 ； (D) H点，G点 。34A与B是两种互不相溶的两种液体，A的正常沸点80，B的正常沸点120。把A、B混合组成一个体系，那么这个混合物的正常沸点为：A(A) 小于80； (B) 大于120；(C) 介于80与120之间 ； (D) 无法确定范围 。35右图是三液态恒温恒压相图，ac、be把相图分成三个相区、，每个相区存在的相数是：D(A) 区1、区1、区1 ； (B) 区1、区3、区2 ；(B) 区1、区2、区2 ； (D) 区1、区2、区1 。36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(A) 大于50 ； (B) 小于
15、50 % ； (C) 等于50 ； (D) 不一定 。37H2ONaClNa2SO4的物系中Na2SO4与H2O能形成水合物Na2SO410 H2O(D)。相图中，在DBC区中存在的是：C(A) 水合物D与溶液 ；(B) 水合物D、NaCl和组成为F的溶液 ；(C) 水合物D、NaCl和Na2SO4三相共存 ；(D) 纯NaCl、纯Na2SO4和水溶液 。38H2OKNO3NaNO3物系的相图如下。那么在BEC区内平衡的相是：D(A) 纯NaNO3与其饱和溶液 ；(B) 纯KaNO3与其饱和溶液 ；(C) 含KNO3、NaNO3与不饱和溶液 ；(D) 含KNO3、NaNO3与双饱和溶液(E)
16、。39分配定律不适用下列哪个体系：C(A) I2溶解在水与CCl4中 ；(B) Na2CO3溶解在正庚烷和二乙二醇醚中 ；(C) NH4Cl溶解在水与苯中 ；(D) Br2溶解在CS2与水中 。40如图是恒温恒压下的三组分盐水体系相图，复盐可形成水合物，存在几个三相平衡区：B(A) 2个 ； (B) 3个 ；(C) 4个 ； (D) 5个 。三、多选题：1通常所说的水的冰点为0的含义是什么？(A) 在101.33kPa压力下，冰和纯水平衡时的温度 ；(B) 冰、水、水蒸气三相平衡时的温度 ；(C) 冰的蒸气压和水的蒸气压相等的温度 ；(D) 压力为101.3kPa下被空气饱和了的水和冰平衡的温
17、度 ；(E) 压力在101.3kPa时，冰、水、水蒸气三相共存时的温度 。2下列系统 = 1的是：(A) PbSnSb形成的固溶体 ； (B) -SiO2和-SiO2 ；(C) 左旋葡萄糖和右旋葡萄糖 ；(D) 氯化钠和蔗糖溶于水 ；(E) 白糖与面粉混合物 。3克克方程可适用于下列哪些体系？(A) I2(s) I2(g) ； (B) C(石墨) C(金刚石) ；(C) I2(s) I2(l) ； (D) I2(l) I2(g) ；(E) I2(g)(n,T1,p1) I2(g) (n,T2,p2) ； (F) I2(l) + H2 2HI(g) 。4对于两组分凝聚体系的步冷曲线形状，下列判断
18、正确的是：(A) 步冷曲线上，一定存在“拐点” ；(B) 一条步冷曲线上有平台，就一定有“拐点” ；(C) 一条步冷曲线上有“拐点”，就一定有“平台” ；(D) 一条步冷曲线上可以有“拐点”而无“平台” ；(E) 一条步冷曲线上可以有“平台”而无“拐点” 。5在CaF2CaCl2的凝聚系统相图中，物系点为a，当降低系统温度时，不正确的是：(A) a点 = 1，f* = 2 ；(B) b点 = 1，f* = 1 ；(B) c点 = 2，f* = 1 ；(C) d点 = 2，f* = 1 ； (E) c点 = 3，f* = 0 。6关于杠杆规则的适用性，下列说法错误的是：(A) 适用于单组分体系的
19、两个平衡相 ； (B) 适用于二组分体系的两相平衡区 ；(C) 适用于二组分体系相图中的任何区 ；(D) 适用于三组分体系中的两个平衡相 ；(E) 适用于三相平衡线上的任意两个平衡相 。7加压于冰，冰可部分熔化成水，这是什么原因？(A) 加压生热 ； (B) 冰的晶格受压崩溃 ； (C) 冰熔化时吸热 ；(D) 冰的密度小于水 ； (E) 冰的密度大于水 。一、判断题答案：1对。 2错。 3错，应是在一定范围内可以独立变化的强度变数。4错，也有代表相的点。 5错，f = l表示有一个强度变数可独立变化。6对。 7对，在px图中理想液态混合物的液相线是直线。 8对。9错，其他相图的两相平衡区也可
20、以使用杠杆规则。10错，对有恒沸物的系统，最多只能得到一个纯组分。11错，通常两个组分都同时产生正(或负)偏差。 12错，恒沸组成与压力有关。13错，因不互溶，pA = pA，与组成无关。 14对。 15对。二、单选题答案：1. C； 2. C； 3. C； 4. C； 5. D； 6. B； 7. B； 8. C； 9. D； 10.D；11.A； 12.B； 13.A； 14.D； 15.C； 16.C； 17.B； 18.C； 19.B； 20.C；21.A； 22.B； 23.D； 24.C； 25.B； 26.C； 27.B； 28.C； 29.B； 30.D；31.C； 32.B；
21、 33.D； 34.A； 35.D； 36.B； 37.C； 38.D； 39.C； 40.B。三、多选题答案：1. D； 2. AD； 3. AD； 4. DE； 5. BC；6. AC； 7. D； 8. BC； 9. CD； 10. CE。 四、主观题答案：1解：N = 3 C = 3 = 3 (s，l，) (1) f* = 3-3 + 1 = 1 ；(2) f*min = 0 ，3-max + 1 = 0 ，max = 4 。2解：(1) p = W/2S = 60/(7.62 0.00245 3) = 1607 kgcm-2 = 1549 104 Pa(2) dp/dT = H/TV
22、 ，dp = (H/TV) dT 积分：p2-p1 = (H/V) ln(T2/T1)，p2 = 15749 104 Pa，p1 = 101325 PaT1 = 273.15 K， V = 18.02/1.00 - 18.02/0.92 = -1.567 cm3 ln(T2/T1) = (p2-p1) V/H = (15746 104-101325) (-1.567 10-6)/6009.5 = -0.04106T2 = 0.9598 T1 = 0.9598 273.15 = 262.16 K 即： t2 = - 113解：T = 273 + 181 = 454 K ，p = 101325 P
23、aln101325 = - 5960/454 + B，B = 24.654lnp = - 5960/T +24.654，T2 = 273 + 70 = 343K lnp2 = - 5960/343 + 24.654 = 7.278，p2 = 1448.1 Pa 因为 ，由克-克方程：Hm,vap(气化) = 5960R = 5960 8.314 = 49551 Jmol-1 4解：5解：Hm(气化) = a + bT + cT2 dlnpl/dT = Hm(气)/RT2 = a/RT2 + b/RT + c/R (1) 2.303lgpl = 7.6482.303 33282.303/T 0.
24、8482.303lgT lnpl = 7.6482.303 7664/T8.848lnTdlnpl/dT = 7664/T2-0.848/T 与(1)式比较，a = 7664R = 63718 b = - 0.848R = -7.05 c = 0 Hm(气化) = 63718-7.05 THm(升华) = Hm(熔融) + Hm(气化) = 2320 + 63718-7.05 T = 66038-7.05 Tdlnps/dT = Hm(升华)/RT2 = 66038/RT2-7.05/RT = 7943/T2-0.848/T积分 ： lnps = - 7943/T-0.848lnT + C l
25、gps = - 3449/T-0.848lgT + C 三相点 T = 243.3K lgps = lgpL-2339/243.3-0.848lg243.3 + C = 7.648-3328/243.3-0.848lg243.3C = 8.145 lgps = - 3449/T-0.848lgT + 8.145 当 T = 273.2-78 = 196.2 Klgps = - 3449/195.2 = - 0.848lg195.2 + 8.145 = - 11.460ps = 3.92 10-12 p = 3.29 10-12 101325 = 3.98 10-7 Pa 6解：7解： 化合物中
26、含Mo为 62 % 。 8. 解：9解：在图上联结 Cf，交AD线于g点，量出Cf = 3.7 cm，Cg = 2.6 cm，用杠杆规则计算g点物系质量，w(g) = 100 3.7/2.6 = 142.3 g ，加水 42.3 g量出AD = 2.6 cm ，Dg = 0.9 cm， w (NaCl) = 142.3 0.9/2.6 = 49.26 g10解：(1) 根据题意，体系中只存在CaCO3和CO2S = 2 ，R = R = 0 K = S-R-R = 2因为压力p固定，且 = 2CaCO3(s)，CO2 (g) 所以： f = K- + 1 = 2-2 + 1 = 1这说明体系尚
27、有一个自由度，此即为温度，在温度可自由变化的情况下，体系中CaCO3不分解。(2) 体系中有CaCO3(s)，CaO(s)和CO2 (g)同时存在化学平衡 CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g)故 S = 3 ，R = 0 ，R = 1 K = S-R-R = 2 因为压力p固定，且 = 3CaCO3(s)，CaO(s)，CO2 (g)所以 f = K- + 1 = 2-3 + 1 = 0区：CaO(s) + CO2(g)区：CaO(s) + CaCO3(s)区：CO2(g) + CaCO3(s)11解：(1) 图中的 ac 为水的冰点下降曲线；ec 为水化物NaCl2H2O的溶解
28、曲线；eh 为NaCl的溶解度曲线；bd 为三相线，线上任意一点代表冰、水化物和具有 c 点组成的NaCl溶液三相平衡共存；eg 为三相线，线上任意一点代表NaCl、水化物和具有e点组成的NaCl溶液三相平衡共存。是液相区；是固 (NaCl) 液平衡区；是冰液平衡区；是固 (NaCl2H2O) 液平衡区。(2) 由相图可知，在冰水平衡体系中加入NaCl，随着加入NaCl的增多，体系温度沿c线下降，至c点温度降为最低，这时体系的温度为 -21.1。(3) 在冷却到-9时，已达到低共熔点，此时已开始有NaCl2H2O析出，到-10，纯NaCl已消失，因此在冷却到-10过程中，最多析出的纯NaCl可
29、由杠杆规则计算：w (液) 1 = w (NaCl) 72 w (NaCl) / w总 = 1/(72 + 1) = 1/73w (NaCl) = w总/ 73 = 1000/73 = 13.7 g即冷却到-10过程中，最多能析出纯NaCl 13.7 g。12解：(1) 由于 1.00mol 过冷水升高到 0.01 (即273.16 K) 时需要的热量约为：75.31 (273.16-263) = 765.15 Jmol-1 ，小于1mol过冷水结晶为冰放出的热量 6020 Jmol-1 ，所以无法使过冷水全部结成冰，最终温度为0.01(273.16 K)的冰水共存体系。(2) 平衡时是三相 (冰、水、蒸气) 共存。(3) 假设有x mol H2O(s) 生成，由于过冷水结冰过程很快，故体系是绝热的，即 263K时结出x mol冰的放热，使冰水体系升温至 273.16K 。75.31 10.16 (1-x) + 37.66 10.16x = x6020 + (37.66-75.31)
