经典相平衡习题.docx
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经典相平衡习题.docx
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经典相平衡习题
一、选择题(共11题20分)
1.2分(2738)
2738
二级相变符合的爱伦菲斯方程式是:
()
(A)
(B)
(C)
(D)
2.2分(2645)
2645
组分A和B可以形成四种稳定化合物:
A2B,AB,AB2,AB3,设所有这些化合物都有相合熔点。
则此体系的低共熔点最多有几个?
()
(A)3(B)4(C)5(D)6
3.2分(2404)
2404
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
4.2分(2644)
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:
()
(A)T>T0(B)T (C)T=T0(D)视具体情况而定 5.2分(2401) 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 6.2分(2635) 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 8.2分(2637) 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 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 /J·mol-1=-545600+T/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K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10°C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10°C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10°C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30°C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)。 一、选择题(共11题20分) 1.2分(2435) 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 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: () (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 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 二、填空题(共10题20分) 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 K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? 三、计算题(共4题50分) 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K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的溶液由10°C冷至-15°C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25°C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。 四、问答题(共1题10分) 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) 1.2分(2738) 2738 答: (B)(2分) 2.2分(2645) 2645 答: (C)(2分) 3.2分(2404) 2404 [答](B) C=S-R-R'=3-0-0=3 f=C-Φ+1=3-2+1=2 4.2分(2644) 2644 答: (B)(2分) 5.2分(2401) 2401 [答](C) CH3COOH+C2H5OH=CH3COOC2H5+H2O C=S-R-R'=4-1-1=2 f=C+2-Φ=2+2-2=2 6.2分(2635) 2635 答: (C)(2分) 7.2分(2637) 2637 答: (B)(2分) 8.2分(2640) 2640 答: (B)(2分) 9.1分(2437) 2437 [答](D)Φ=C+2-f=2+2-0=4(2分) *.1分(3139) 3139 [答](D)(1分) 11.2分(2435) 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) 2384 [答](A) 13.2分(2403) 2403 [答](C) 14.2分(2399) 2399 [答](A) C=C-R-R'=5-2-0=3 15.2分(2678) 2678 答: (C)(2分) 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) 2402 [答](C) f=C+3-Φ=2+3-2=3 17.2分(2392) 2392 [答](C)S=4 C=S-R-R'=4-1-2=1 f*=C+1-Φ=1+1-2=0 18.2分(2599) 2599 [答](D) 据相图可判断 19.1分(2406) 2406 [答](B) f=C+2-Φ=2+2-3=1 20.1分(2841) 2841 [答](C) 二、填空题(共18题36分) 21.2分(2312) 2312 答: 浓度温度压力(2分) (注: 每错一个扣1分) 22.2分(2550) 2550 答: 加压的(2分) 23.2分(2555) 2555 答: 由 变为液态 由 变为固态(2分) 24.2分(2434) 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) 2422 [答]f=3 26.2分(2883) 2883 [答]f=0;838K。 (2分) K=2,? =4,f=0ΔrG =ΔrG 即得 27.2分(2334) 2334 答: (4)(2分) 28.2分(2564) 2564 [答]F点分) G点分) CED线段上任意点(1分) 29.2分(2320) 2320 答: (1)2, (2)2(2分) 30.2分(2323) 2323 答: (1)二相; (2)二相(2分) 31.2分(2554) 2554 答: 降低升高(2分) 32.2分(2441) 2441 [答]2(2分) 33.2分(2335) 2335 答: 222(2分) (注: 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) 2638 答: (1)E; (2)A或B。 视A和B的比例而定。 (2分) 35.2分(2438) 2438 [答]3分) 2分) 4(1分) 因为对于渗透平衡,相律应为f=C-Φ+3 36.2分(2395) 2395 [答]S=6,R=2,C=6-2=4 f=4-3+2=3 37.2分(2307) 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。 (1分) 38.2分(2366) 2366 答: (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; 在 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=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。 (10分) 三、计算题(共8题100分) 39.15分(2369) 2369 答: 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 和 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=p+? fusHm(T2-T1)/(? fusVmT1)=MPa(3分) 40.15分(9426) 9426 答: 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46? C。 (1分) (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g。 (3分) (3)10? C时,在100gA中逐渐加入B,加100gB时,两共轭溶液的组成分别为: w =,w =。 根据杠杆规则算出 层溶液的质量分别为: m( )=g,m( )=g。 (3分) (4)经计算,至少应向100gA中加入900gB,才能使A层消失。 (2分) (5)两共轭溶液的组成分别为: w =,w = 它们的质量比为: m( ): m( )=(2分) (6)从相图可见,加热至大约37? C时,体系由浑浊变清。 (1分) 41.10分(2663) 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=,x乙=,x水= (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=mol 体系从a点移至a1点需加水: m水=g 同理: a2点中,n水=mol,体系从a点移至a2点需加水g 42.15分(2354) 2354 答: (1) (2分) (2) (2分) 独立浓度关系为1 电中性关系为1 (2分) 独立化学平衡关系式 (2分) 所以,组分数 (分) (3)物种数 (2分) 独立化学平衡关系式 (2分) 电中性条件 (2分) 所以,组分数 (分) 43.15分(9427) 9427 答: (1)根据题给数据,绘制相图如下。 H2Ow(C6H5OH)C6H5OH(6分) (2)T=,组成 (3分) (3)根据杠杆规则求得: 酚层质量)=g 水层质量)=g(4分) 水层中水的质量)=g 水层中酚的质量)=g(2分) 44.10分(9410) 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=(2? mkT/h2)3/2×V(2分) St,m=(5/2)R+Rln[(2? mkT/h2)3/2×V](2分) ΔSt,m=R{(5/2)+ln[(2? mkT2/h2)3/2×V2]} -R{(5/2)+ln[(2? mkT1/h2)3/2×V1]} 所以ΔS=Rln(V2/V1)+(3/2)Rln(T2/T1)(2分) Um=RT2(? lnq/? T)V,Ut,m=Um=(3/2)RT(2分) 所以ΔU=(3/2)R(T2-T1)(2分) 45.10分(9410) 9410
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