经典相平衡习题Word格式.docx

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（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

9.2分（2640）

2640

恒沸混合物在气、液两相平衡共存时的自由度为：

（A）0（B）1（C）2（D）3

*.1分（2437）

2437

在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为：

（A）1（B）2（C）3（D）4

11.1分（3139）

3139

一定温度压力下,化学反应吉布斯氏自由能ΔrGm=（G/）T,p,

与标准化学反应吉布斯自由能ΔrG相等的条件是：

（A）反应体系处于平衡（B）反应体系的压力为p

（C）反应可进行到底（D）参与反应的各物质均处于标准态

二、填空题（共10题20分）

13.2分（2312）

2312

研究多相体系的状态如何随、、等变量的改变而发生变化，并用图形来表示体系的状态的变化，这种图称为状态图或称为相图。

14.2分（2550）

2550

水的临界点的温度是647K，在高于临界点温度时，不可能用方法使气体液化。

16.2分（2555）

2555

下列二物均处于三相点平衡态。

当增加压力时，它们的平衡物系将变化：

H2O由变为。

CO2：

由变为。

17.2分（2434）

2434

在p压力下,NaOH与H3PO4的水溶液达平衡,则此体系的自由度为,其变量是。

18.2分（2422）

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。

19.2分（2883）

2883

已知2Fe（s）+O2=2FeO（s）ΔrG

/J·

mol-1=-519200+125T/K

（3/2）Fe（s）+O2=（1/2）Fe3O4（s）ΔrG

mol-1=-545600+156.5T/K

由Fe（s）,O2（g）,FeO（s）及Fe3O4（s）组成平衡物系的自由度是______，平衡温度是____________K。

20.2分（2334）

2334

在密闭的容器中，CaCO3（s）和NH4HCO3（s）同时分解达到平衡后，体系中的相数是。

21.2分（2564）

2564

在A和B形成的凝聚体系的相图中（如下图所示），自由度为0的部位有哪些?

三、计算题（共4题50分）

22.15分（2369）

2369

试计算在272.65K下，欲使冰熔化需施加的最小压力应为多少？

已知水和冰的密度分别为

和

，

。

23.15分（9426）

9426

根据下表所列数据作出部分互溶液体A和B所形成的相图：

（1）确定最高会溶温度；

（2）在10C时，往100gA中慢慢的加入B，问加入多少克B时，体系开始变浑浊？

（3）在10C时，往100gA中加入B的质量为100g时，两共轭溶液的组成和质量各为多少？

（4）在10C时，至少应在100gA中加入多少克B，才能使A层消失？

（5）将100gA和150gB的混合液加热至30C时，计算此时两共轭溶液的组成和质量之比[m（A层）:

m（B层）]各为多少？

（6）若将（5）中的混合液在恒定压力下继续加热，问加热到什么温度时体系由浑浊变清？

24.10分（2663）

2663

甲醇、乙醚和水形成部分互溶的三元体系，用下列方法绘制相图。

取一组不同配比的乙醚和水的混合液，在二组分混合液中乙醚的摩尔分数为x乙，20℃时，在各个混合液中逐步滴加甲醇，直至体系完全溶成一相，记下甲醇的摩尔分数x甲，实验数据列表如下：

设有5ｇ甲醇、30ｇ乙醚、50ｇ水在20℃下混合。

问欲改变该体系的相数，需除去多少克水，或加入多少克水？

（试卷上需给三角坐标纸）

四、问答题（共1题10分）

26.10分（2605）

2605

请指出Al-Zn等压相图中1～9相区中的相态及自由度（其中，A，B分别为Al和Zn的熔点）。

1.2分（2435）

2435

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

2.2分（2384）

2384

NH4HS（s）和任意量的NH3（g）及H2S（g）达平衡时,有:

（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）

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（2399）

2399

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

5.2分（2678）

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

6.2分（2402）

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：

7.2分（2392）

2392

将固体NH4HCO3（s）放入真空容器中，恒温到400K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡:

NH4HCO3（s）=NH3（g）+H2O（g）+CO2（g）

体系的组分数C和自由度数f为：

（A）C=2，f=1

（B）C=2，f=2

（C）C=1，f=0

（D）C=3，f=2

8.2分（2599）

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）

*.1分（2406）

2406

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

11.1分（2841）

2841

化学反应等温式ΔrGm=ΔrG

+RTlnQa，当选取不同标准态时，反应的ΔrG

将改变，该反应的ΔrGm和Qa将：

（A）都随之改变

（B）都不改变

（C）Qa变，ΔrGm不变

（D）Qa不变，ΔrGm改变

13.2分（2320）

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。

14.2分（2323）

2323

请填出下列体系的相数

=？

（1）雾：

。

（2）混合均匀的米粉和面粉：

15.2分（2554）

2554

冰的熔点随压力的增大而；

正交硫的熔点随压力的增大而。

16.2分（2441）

2441

NaCl（s）和含有稀HCl的NaCl饱和水溶液的平衡体系,其独立组分数是。

17.2分（2335）

2335

298.15K时，蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡时，体系的组分数C=，相数

=，自由度f=。

18.2分（2638）

2638

若A和B可形成低共沸混合物E，欲在精馏塔中将任意比例的A和B的混合物分离。

则塔顶将馏出。

塔底将馏出。

19.2分（2438）

2438

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。

20.2分（2395）

2395

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_______。

21.2分（2307）

2307

什么是自由度数?

22.15分（2354）

2354

指出下列体系中的组分数：

（1）NaH2PO4在水中与水蒸气达平衡（忽略盐在溶液中电离的可能性）；

（2）在上述体系中，考虑盐能完全解离成所有可能存在的离子；

（3）AlCl3在水中，考虑其水解作用和出现Al（OH）3沉淀。

23.15分（9427）

9427

由实验得酚-水体系的数据列于下表：

表中

分别代表酚在水层和酚层中的质量分数。

（1）根据表中数据绘制T-x图；

（2）确定临界溶解温度和临界浓度；

（3）若在312.0K时，将50g水和50g酚混合，达平衡后水层和酚层的质量各为多少？

水层中水和酚的质量各为多少？

24.10分（9410）

9410

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？

25.10分（2350）

2350

试求下列体系的自由度，并指出此变量是什么？

（1）在标准压力下，水与水蒸气达平衡；

（2）水与水蒸气达平衡；

（3）在标准压力下，在无固体I2存在时，I2在水和CCl4中的分配已达平衡；

（4）在25C时，NaOH和H3PO4的水溶液达平衡；

（5）在标准压力下，H2SO4水溶液与H2SO4•2H2O（s）已达平衡。

26.10分（2366）

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。

一、选择题（共20题36分）

答：

（B）（2分）

2645

（C）（2分）

[答]（B）

C=S-R-R'

=3-0-0=3

f=C-Φ+1=3-2+1=2

[答]（C）

CH3COOH+C2H5OH=CH3COOC2H5+H2O

=4-1-1=2

f=C+2-Φ=2+2-2=2

7.2分（2637）

8.2分（2640）

9.1分（2437）

[答]（D）Φ=C+2-f=2+2-0=4（2分）

*.1分（3139）

[答]（D）（1分）

11.2分（2435）

[答]（B）（2分）

因为等温下,f*=2-Φ+1Φ最多为3

所以，除水蒸汽相外,最多可有两种水合盐

12.2分（2384）

[答]（A）

13.2分（2403）

14.2分（2399）

C=C-R-R'

=5-2-0=3

15.2分（2678）

因为

所以

体系中相数最少时，自由度最多。

且体系中最少应有一相，故

16.2分（2402）

f=C+3-Φ=2+3-2=3

17.2分（2392）

[答]（C）S=4

=4-1-2=1

f*=C+1-Φ=1+1-2=0

18.2分（2599）

[答]（D）

据相图可判断

19.1分（2406）

f=C+2-Φ=2+2-3=1

20.1分（2841）

二、填空题（共18题36分）

21.2分（2312）

浓度温度压力（2分）

（注：

每错一个扣1分）

22.2分（2550）

加压的（2分）

23.2分（2555）

由

变为液态

变为固态（2分）

24.2分（2434）

[答]f*=（s-R-R'

）-Φ+1=（3-0-0）-1+1=3（1分）

变量为温度T和任意两种物质的浓度。

（1分）

25.2分（2422）

[答]f=3

26.2分（2883）

[答]f=0；

838K。

（2分）

K=2,=4,f=0ΔrG

=ΔrG

即得

27.2分（2334）

（4）（2分）

28.2分（2564）

[答]F点（0.5分）

G点（0.5分）

CED线段上任意点（1分）

29.2分（2320）

（1）2，

（2）2（2分）

30.2分（2323）

（1）二相；

（2）二相（2分）

31.2分（2554）

降低升高（2分）

32.2分（2441）

[答]2（2分）

33.2分（2335）

222（2分）

错一个扣一分）

（蔗糖、水）

（蔗糖水溶液、纯水）

在渗透平衡时，体系中有两个平衡压力，即

（纯水）和

（糖水），所以，相律为：

34.2分（2638）

（1）E；

（2）A或B。

视A和B的比例而定。

（2分）

35.2分（2438）

[答]3（0.5分）

2（0.5分）

4（1分）

因为对于渗透平衡，相律应为f=C-Φ+3

36.2分（2395）

[答]S=6,R=2,C=6-2=4

f=4-3+2=3

37.2分（2307）

[答]相平衡体系的自由度数就是体系在不改变相的形态和相数时,可以独立变更的强度性质的最大数目。

38.2分（2366）

（1）面：

相区AOC为气相区，COB为液相区，BOA为固相区。

即

（2）线：

.三条实线（分别是两个相区的交界线），在线上

，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。

.两条虚线EF和GH表示定压下升温时白磷的相变化情况。

在

恒定情况下升温，白磷将由固态变成气态，即白磷升华；

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，

，即

p=21.20Pa。

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。

（10分）

三、计算题（共8题100分）

39.15分（2369）

根据克拉贝龙方程：

dp/dT=fusHm/（fusVmT），当温度变化范围不太大时，fusHm和fusVm均可视作常数，在

间对上式积分得

fusHmln（T2/T1）/fusVm

（1）（4分）

如果令

，或

，当

很小时，则

故

（1）式可写成：

p（T2）=p（T1）+fusHm（T2-T1）/（fusVmT1）

（2）（4分）

fusHm=fusHM

（1分）

fusV

M（H2O）

（3分）

故p（272.65K）=p（273.15K）+fusHm（T2-T1）/（fusVmT1）=6.84MPa（3分）

40.15分（9426）

根据题给数据绘制相图。

Aw

B（3分）

（1）由相图看出最高绘溶点的温度为46C。

（2）加入B使体系的状态到达

点时，体系开始变浑浊，算得加入B的质量为58.73g。

（3）10C时，在100gA中逐渐加入B，加100gB时，两共轭溶液的组成分别为：

w

=0.37,w

=0.90。

根据杠杆规则算出

层溶液的质量分别为：

m（

）=150.9g,m（

）=49.1g。

（4）经计算，至少应向100gA中加入900gB，才能使A层消失。

（5）两共轭溶液的组成分别为：

w

=0.53,w

=0.84

它们的质量比为：

）:

）=3.43（2分）

（6）从相图可见，加热至大约37C时，体系由浑浊变清。

41.10分（2663）

[答]

（1）根据题给数据，作出相图如下。

（3分）

（2）题中物系点a的各摩尔分数是：

（2分）

xM=0.047，x乙=0.121，x水=0.832

（3）连结Wa，交曲线于a1a2（5分）

a1点中：

x水=n水/（n水+n甲+n乙）n水=7.45mol

体系从a点移至a1点需加水：

m水=84.3g

同理：

a2点中，n水=0.23mol，体系从a点移至a2点需加水45.86g

42.15分（2354）

（1）

（2）

独立浓度关系为1

电中性关系为1

独立化学平衡关系式

所以，组分数

（0.5分）

（3）物种数

电中性条件

43.15分（9427）

（1）根据题给数据，绘制相图如下。

H2Ow（C6H5OH）C6H5OH（6分）

（2）T=339.1K，组成

（3）根据杠杆规则求得：

酚层质量）=71.8g

水层质量）=28.2g（4分）

水层中水的质量）=26.0g

水层中酚的质量）=2.2g（2分）

44.10分（9410）

[答]He是单原子气体,只有平动运动有贡献（电子不激发）

q=qt=（2mkT/h2）3/2×

V（2分）

St,m=（5/2）R+Rln[（2mkT/h2）3/2×

V]（2分）

ΔSt,m=R{（5/2）+ln[（2mkT2/h2）3/2×

V2]}

-R{（5/2）+ln[（2mkT1/h2）3