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5.硫酸与水可形成H2SO4·
H2O(s)、H2SO4·
2H2O(s)、H2SO4·
4H2O(s)三种水合物,问在101325Pa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。
6.某体系存在C(s),H2O(g),CO(g),CO2(g),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)
则该体系的独立组分数C为:
(A)C=3(B)C=2(C)C=1(D)C=4
7.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
8.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
9.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
10.将AlCl3溶于水中全部水解,此体系的组分数C是:
11.在101325Pa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
12.二元合金处于低共熔温度时物系的自由度f为:
(A)0(B)1(C)2(D)3
13.298K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
14.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
15.CuSO4与水可生成CuSO4ּH2O,CuSO4ּ3H2O,CuSO45H2O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
16.在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为:
17.三相点是:
()
(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
18.某一固体在25℃和p压力下升华,这意味着:
(A)固体比液体密度大些(B)三相点的压力大于p
(C)固体比液体密度小些(D)三相点的压力小于p
19.哪一种相变过程可以利用来提纯化学药品?
(A)凝固(B)沸腾(C)升华(D)(A)、(B)、(C)任一种
20.对于与本身的蒸气处于平衡状态的液体,通过下列哪种作图法可获得一直线。
()
(A)p对T(B)lg(p/Pa)对T
(C)lg(p/Pa)对1/T(D)1/p对lg(T/K)
21.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
二、填空题
1.298K时,A,B和C彼此不发生化学反应。
三者所成的溶液与固相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
为,在恒温条件下如果向溶液中加组分A,则体系的压力将。
若向溶液中加入B,则体系的压力将。
2.含有CaCO3(s),CaO(s),CO2(g)的混合物与CO2(g)和N2(g)的混合物达渗透平衡时,该体系的物种数S为,独立组分数C为,相数
为,自由度f为。
3.CaCO3(s),BaCO3(s),BaO(s)和CO2(g)构成的多相平衡体系的组分数为、相数为、自由度数为。
4.在抽空密闭容器中加热NH4Cl(s),部分分解成NH3(g)和HCl(g),当体系建立平衡时,其独立组分数为,自由度数为。
5.
(1)一定温度下,蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡时的自由度数等于。
(2)纯物质在临界点的自由度数等于。
(3)二元溶液的恒沸点的自由度数等于。
6.下列化学反应,同时共存并到达到平衡(温度在900~1200K范围内):
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
H2O(g)+CO(g)+CaO(s)=CaCO3(s)+H2(g)
问该体系的自由度为_______
7.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。
8.在H2和石墨的体系中,加一催化剂,H2和石墨反应生成n种碳氢化合物,此体系的独立组分数为。
9.含有KNO3和NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡时,其组分数为,相数为,自由度数为。
10.NiO(s)与Ni(s),H2O(g),H2(g),CO2(g)及CO(g)呈平衡,则该体系的独立组分数为,自由度数为。
11.NH4Cl(s)和任意量的NH3(g)及HCl(g)达平衡时,其自由度f=。
三、相图题
1.下图是碳的相图,试根据该图回答下列问题:
(1)说明曲线OA,OB,OC分别代表什么?
(2)说明点O的含义。
(3)碳在室温及101.325kPa下,以什么状态稳定存在?
(4)在2000K时,增加压力,使石墨转变成金刚石是一个放热反应,试从相图判断两者的摩尔体积Vm哪个大?
(5)从图上估计2000K时,将石墨变为金刚石需要多大压力?
2.指出下面二组分凝聚体系相图中各部分中的相。
3.指出下面二组分凝聚体系相图中各部分中的平衡相态。
4.指出下面二组分凝聚体系相图中各相区的相态组成。
5.指出下图中所形成化合物的经验式,并指出各相区是由哪些相组成的?
6.在
下,Ca和Na在1423K以上为完全互溶的溶液,在1273K时部分互溶。
此时两液相的组成为33%(质量分数,下同)的Na与82%的Na,983K时含Na14%与93%的两液相与固相Ca平衡共存,低共熔点为370.5K,Ca和Na的熔点分别为1083K和371K,Ca和Na不生成化合物,而且固态也不互溶。
请根据以上数据绘出Ca-Na体系等压相图。
并指明各区相态。
7.银(熔点为960C)和铜(熔点为1083C)在779C时形成一最低共熔混合物,其组成为含铜的摩尔分数x
。
该体系有
和
两个固溶体,在不同温度时其组成如下表所示:
(1)绘制该体系的温度-组成图;
(2)指出各相区的相态;
(3)若有一含Cu的摩尔分数为x
的溶液冷却,当冷却到时500C,
-固溶体占总量的摩尔分数为若干?
8.用热分析法测得对二甲苯和间二甲苯的步冷曲线转折点如下表所示:
(1)绘制对二甲苯和间二甲苯的熔点-组成图;
(2)若有100kg含对二甲苯的摩尔分数为0.70的溶液由10C冷至-15C时,能析出对二甲苯多少?
(3)当继续降温时,可析出纯对二甲苯最多能有多少千克?
此时液相的质量为若干?
9.已知Hg-Tl二组分体系的数据如下:
(1)绘制其温度-组成图(示意图);
(2)指出各相区、水平线段、交点的相数;
(3)为扩大低温测量范围,应选什么组成的Hg-Tl混合物做温度计较合适?
10.下图是SiO2-Al2O3体系在高温区间的相图,本相图在耐火材料工业上具有重要意义,在高温下,SiO2有白硅石和鳞石英两种变体,AB是这两种变体的转晶线,AB线之上为白硅石,之下为鳞石英。
(1)指出各相区有哪些相组成;
(2)图中三条水平线分别代表哪些相平衡共存;
(3)画出从x,y,z点冷却的步冷曲线。
(莫莱石的组成为2Al2O33SiO2)
11.对FeO-MnO二组分体系,已知FeO和MnO的熔点分别为1370C和1785C,在1430C、分别含有30%和60%的MnO(质量)的二固体溶液相发生转熔变化,其平衡的液相组成为15%的MnO。
在1200C时,二固熔体的组成为26%和64%的MnO,试依据上述数据
(1)绘制FeO-MnO二元相图;
(2)指出各相平衡区的相态;
(3)画出28%MnO的二组分系由1600C缓慢冷却至1200C的步冷曲线和路径的相变化。
第五章相平衡答案
一、选择题答案
1-A;
2-D;
3-C;
4-C;
5-C;
6-A;
7-C;
8-C;
9-C;
10-C;
11-B;
12-B;
13-B;
14-A;
15-B;
16-D;
17-D;
18-B;
19-D;
20-C;
21-C
二、填空题答案
1.答:
2;
5;
不变;
升高2.答:
S=4;
C=3;
=4;
=2
3.答:
3504.[答]C=S-R-R'
=3-1-1=1f=1-2+2=1
5.[答]
(1)f=C+3-Φ=2+3-2=3
(2)f**=C+0-Φ=1+0-1=0
(3)f*=C+1-Φ=1+1-2=0
f=C+2-Φ=1+2-2=1
6.[答]S=6,R=2,C=6-2=4
f=4-3+2=3
7.[答]f=38.[答]29.[答]3;
2;
4
10.[答]C=4f=311.答:
2
三、相图题答案
(1)OA线为石墨和金刚石的晶型转换时压力随温度的变化曲线;
OB线为石墨
的熔化曲线;
OC线为金刚石的熔化曲线。
(2)O点是石墨、金刚石、液态碳三相的平衡共存点。
(3)
m<
0,故石墨稳定。
(4)金刚石的密度比石墨大,故石墨的摩尔体积大。
(5)由图可见,p
2.答:
1──l(液相)4──
+l
2──
+l5──固溶体
3──固溶体
6──
1──液相l5──sC+l
2──固溶体
6──sPb+l
3──
+l7──
+sC
4──sC(稳定化合物)+l8──sC+sPb
4.答:
1──l(液相)6──sC+l
2──sB+l7──
3──l1+l2(二液层共轭)8──固溶体
4──sC+l9──
5──sC+sB
5.答:
形成化合物的经验式为:
A3B
各相区相的组成列于下表
相区123456
相液相(l)A(s)+lA(s)+C(s)C(s)+lB(s)+lC(s)+B(s)
6.答:
根据题意,Ca和Na在1423K以上完全互溶,在1423K以下部分互溶,1423K为最高会溶温度,在1273K时有一对部分互溶溶液,其相点为
含Na23%,相点b含Na82%,在983K时有一条由一固二液共存的三相线,液相点c含Na14%,液相点d含Na93%,固相点为钙e点,连cabd曲线使最高点温度为1423K。
钙的熔点为1083K,(图中A点)。
连AC曲线即为钙的凝固点下降曲线。
Ca和Na不生成化合物,有一低共熔点,温度为370.5K,在该温度处有一条由二固一液组成的三相平衡线,图中FG线,延长曲线abd交FG线于g点。
Na的熔点为371K,图中B点。
连BG线即为Na的凝固点下降曲线。
7.答:
(1)依题给数据绘制相图如下:
Agx
Cu
(2)各相区的相态如下表所示:
相态熔液(l)
固溶体
(3)根据杠杆规则
8.答:
(1)绘制相图如下:
间二甲苯x(对二甲苯)对二甲苯
(2)当温度从P点降到O点(物系点)时,由图可看出,液相组成为
(对二甲
苯)
,设此时析出的对二甲苯的质量为
,则液相的质量应为(100kg-m),
根据杠杆规则:
m(1.00-0.70)=(100kg-m)(0.70-0.56)
解得:
m=31.8kg
(3)设析出纯对二甲苯的质量为m(s),则液相的质量m(l)=100kg-m(s),
则m(s)(1.00-0.70)=[100kg-m(s)](0.70-0.133)
m(s)=65.4kg
故m(l)=100kg-65.4kg=34.6kg
9.答:
Hgw
Tl
(2)相区:
1区:
为熔化物,单相区,
2区~7区:
为两相平衡共存区,
水平线:
FG和HI为三相平衡共存线,
交点:
E1和E2为最低共熔点,三相平衡共存,
A和B分别为Hg和Tl的熔点,
C点为化合物的相合熔点,
(3)为扩大测温范围,所采用混合物的熔点越低越好,由相图可知,选Hg–Tl
混合物的组成应为w(Tl)=8%最合适。
10.答:
(1)以A代表鳞石英,R代表白硅石。
各相区的相列于下表:
区1234567
相熔化物(l)
(2)AB线代表A(鳞石英)、R(白硅石)、N(莫莱石)三相平衡共存。
CD线代表R(白硅石)、N(莫莱石)、l(熔化物)三相平衡共存。
EF线代表N(莫莱石)、B(Al2O3)、l(熔化物)三相平衡共存。
(3)步冷曲线画在下图右侧:
SiO2(A)莫莱石(N)Al2O3(B)t(时间)
11.答:
w(MnO)
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