物理化学上册相平衡练习及答案.docx

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物理化学上册相平衡练习及答案

物理化学相平衡1试卷

一、选择题（共21题40分）

1.2分（2442）由CaCO3（s）,CaO（s）,BaCO3（s）,BaO（s）及CO2（s）构成的平衡体系,其自由度为：

（）（A）f=2（B）f=1（C）f=0（D）f=3

2.2分（2398）将N2,H2,NH3三种气体充进773K,32424kPa的合成塔中，在有催化剂存在的情况下，指出下列三种情况时该体系的独立组分数C

（1）,C

（2）,C（3）各为多少

（1）进入塔之前

（2）在塔内反应达平衡时（3）若只充入NH3气，待其平衡后

（A）3，2，1（B）3，2，2（C）2，2，1（D）3，3，2

3.2分（2562）在373.15K时，某有机液体A和B的蒸气压分别为p和3p，A和B的某混合物为理想液体混合物，并在373.15K，2p时沸腾，那么A在平衡蒸气相中的摩尔分数是多少？

（A）1/3（B）1/4（C）1/2（D）3/4

4.2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

5.2分（2740）对二级相变而言，则

（A）

=0，

<0（B）

<0，

=0

（C）

<0，

<0（D）

=0，

=0

6.2分（2436）CuSO4与水可生成CuSO4?

H2O,CuSO4?

3H2O,CuSO4?

5H2O三种水合物,则在一定压力下，与CuSO4水溶液及冰共存的含水盐有：

（A）3种（B）2种（C）1种（D）不可能有共存的含水盐

7.2分（2333）在密闭容器中，让NH4Cl（s）分解达到平衡后，体系中的相数是：

（A）1（B）2（C）3（D）4

8.2分（2440）CaCO3（s）,CaO（s）,BaCO3（s）,BaO（s）及CO2（g）构成的一个平衡物系,其组分数为：

（A）2（B）3（C）4（D）5

9.2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

10.2分（2565）p时，A液体与B液体在纯态时的饱和蒸气压分别为40kPa和46.65kPa，在此压力下，A和B形成完全互溶的二元溶液。

在xA=0.5时，A和B的平衡分压分别是13.33kPa和20kPa，则此二元物系常压下的T-x图为下列哪个图：

11.2分（2396）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。

12.2分（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

13.2分（2481）凝固点的描述可图示如下，其中哪一个是错误的

14.2分（2563）在400K时，液体A的蒸气压为4×104Pa，液体B的蒸气压为6×104Pa，两者组成理想液体混合物，平衡时在液相中A的摩尔分数为0.6，在气相中B的摩尔分数为：

（A）0.31（B）0.40（C）0.50（D）0.60

15.2分（2551）某气体服从状态方程

，

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

16.2分（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

17.2分（2567）设373K时，液体A的饱和蒸气压为133.3kPa，液体B为66.66kPa，则：

（1）若A和B形成理想液体混合物，当A在溶液中的摩尔分数为0.5时，在气相中的摩尔分数为___________（A）2/3（B）1/2（C）1/3（D）1

（2）若A和B完全不互溶，当由2molA和3molB在恒温下构成双液体系时，体系的总蒸气压为______kPa（A）66.66（B）133.3（C）200.0（D）466.6

18.2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

19.2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

20.1分（2516）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

21.1分（2205）当某溶质溶于某溶剂中形成浓度一定的溶液时,若采用不同的标准浓度,则下列说法中正确的是：

（A）溶质的标准态化学势相同（B）溶质的活度相同

（C）溶质的活度系数相同（D）溶质的化学势相同

二、填空题（共10题20分）

22.2分（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。

23.2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。

24.2分（2323）请填出下列体系的相数

=？

（1）雾：

。

（2）混合均匀的米粉和面粉：

。

25.2分（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。

26.2分（2388）

（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。

27.2分（2556）水的三相点和冰点的区别在于：

三相点是指：

；冰点是指：

。

28.2分（2636）当由A和B组成的二组分溶液的沸点和露点（冷凝点）相合时只有在：

。

29.2分（2325）KCl–H2O平衡体系，其最大相数

为。

其平衡相态分别是：

。

30.2分（2734）在二级相变过程中，物质在二相中的压缩系数

（1）

（2）；膨胀系数

。

（填=或

）

31.2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。

三、计算题（共4题40分）

32.10分（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。

33.10分（9411）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？

34.10分（2351）指出下列各平衡体系的相数、组分数和自由度：

（1）冰和水蒸气；

（2）固态砷、液态砷和气态砷；（3）在标准压力下，固态NaCl和它的饱和水溶液；（4）水蒸气、固体NaCl和它的饱和水溶液；

（5）TiCl4和SiCl4的溶液和它们的蒸气；（6）Fe（s），FeO（s），Fe2O3（s），CO（g），CO2（g）。

35.10分（2352）在水、苯、苯甲酸体系中，若任意指定下列事项，则体系中最多可能有几个相？

并各举一例说明之。

（1）指定温度；

（2）指定温度与水中苯甲酸的浓度；

（3）指定温度、压力与苯中苯甲酸的浓度。

物理化学相平衡1试卷答案

一、选择题（共21题40分）

1.2分（2442）（C）2.2分（2398）[答]（A）

（1）入塔前，物种数S=3，独立组与数C=3

（2）已达平衡C=S-R-R'=3-1-0=2

（3）只充NH3气入塔并达平衡C=S-R-R'=3-1-1=1

因2NH3N2+3H2R=1又[H2]=3[N2]R'=1

3.2分（2562）（B）4.2分（2403）（C）5.2分（2740）答：

（D）6.2分（2436）（C）（1分）按f*=2-Φ+1=3-Φ，最多为Φ=3现已有溶液和冰两相,故最多只有一种水合盐

7.2分（2333）答：

（B）8.2分（2440）（B）9.2分（2739）答：

（C）10.2分（2565）[答]

（2）xA=0.5的A和B蒸气压小于纯A纯B的蒸气压，说明

p-x图上有最低点，则T-x图上一定有最高点。

11.2分（2396）（C）

S=5,R=3,R'=0,C=5-3=2f*=2-Φ+1=0,最大的Φ=3,除去硫酸水溶液与冰还可有一种硫酸水含物与之共存。

12.2分（2399）[答]（A）C=C-R-R'=5-2-0=313.2分（2481）（A）是错误的。

14.2分（2563）（C）15.2分（2551）答：

（C）气相区：

气液共存区：

临界点：

（各物质在临界点时

有定植）

16.2分（2384）（A）17.2分（2567）[答]

（1）（A）

（2）（C）18.2分（2394）（C）S=6,R=4,R'=0,C=6-4-0=2f*=2-Φ+1=3-Φ=0,Φ=3

19.2分（2400）（C）S=n+1,R=0,R'=0

又C=n+1，Φ=2f=C+3-Φ=n+1+3-2=n+220.1分（2516）（D）21.1分（2205）[答]（D）二、填空题（共10题20分）

22.2分（2312）答：

浓度温度压力（注：

每错一个扣1分）

23.2分（2320）答：

（1）2，

（2）224.2分（2323）答：

（1）二相；

（2）二相25.2分（2334）答：

（4）26.2分（2388）

（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=127.2分（2556）

（1）纯水的气、液、固三相平衡的温度和压力有确定值。

（2）水的固液平衡温度与压力有关。

通常所指的水的冰点是指暴露在空气中的水。

在外压为

时的固液平衡温度。

28.2分（2636）答：

A和B能具有共沸混合物，且组成恰好为其共沸组成时。

29.2分（2325）答：

（1）4

（2）

、冰、

饱和液、蒸气30.2分（2734）答：

、

31.2分（2422）f=3三、计算题（共4题40分）32.10分（2350）答：

（1）

该体系为无变量体系。

（1分）

（2）

该体系为单变量体系，变量是温度或压力。

（3）

该体系为双变量体系，变量是温度和I2在水中的浓度（或I2在CCl4中的浓度）。

（4）S

，R

和电中性条件。

故

，变量是压力、Na+和

的浓度。

（3分）

（5）S

，

R

，

，变量为温度或H2SO4的浓度。

（2分）

33.10分（9411）答：

（1）绘制相图如下：

Hgw

Tl（4分）

（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，

（4分）

（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。

（2分）

34.10分（2351）答：

（1）

（2）

（1分）

（3）

（压力已定）（1分）

（4）

（1分）

（5）

（2分）

（6）在常温下，无反应时，

在高温下，有反应存在时，

35.10分（2352）

答：

体系的独立组分数

，根据相律：

（1分）

当指定n个独立可变因素时，体系的自由度数目亦相应地减少n个，故相律可写成：

（2分）

体系的相数欲达最多，其自由度必为最小，即

，此时

（2分）

（1）

，例如水相（溶有苯甲酸）、苯相（溶有苯甲酸）、气相和固相平衡

共存；（2分）

（2）

，例如水相、苯相、气相平衡共存；（2分）

（3）

，例如水相苯相平衡共存。

（1分）

物理化学相平衡2试卷

一、选择题（共21题40分）

1.2分（2440）CaCO3（s）,CaO（s）,BaCO3（s）,BaO（s）及CO2（g）构成的一个平衡物系,其组分数为：

（）（A）2（B）3（C）4（D）5

2.2分（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）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

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

，

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）

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

13.2分（2613）已知苯―乙醇双液体系中,苯的沸点是353.3K,乙醇的沸点是351.6K,两者的共沸组成为:

含乙醇47.5%（摩尔分数）,沸点为341.2K.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

（2）若将上述溶液精馏,则能得到（）

（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：

（）

（A）T>T0（B）T

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）298K,p下,苯和甲苯形成理想液体混合物,第一份溶液体积为2dm3,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1dm3,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）1molNaCl溶于1dm3水中，在298K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

种物质溶于水中形成的溶液，

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

和

，则该体系的组分数C=；相数

=；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647K，在高于临界点温度时，不可能用方法使气体液化。

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；