物理化学第五章相平衡练习题及答案.docx
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物理化学第五章相平衡练习题及答案
第五章相平衡练习题
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p~x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畅时两相的相对的量。
9.杠杆规则只适用于T~x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。
11.二元液系中,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:
1.H2O、K+、Na+、Cl-、I-体系的组分数是:
(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:
(A)大于临界温度;(B)在三相点与沸点之间;
(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p~T曲线如图所示,则:
(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:
(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:
(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:
H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s),在p
下,能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种:
(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:
(A)1;(B)2;(C)3;(D)0。
8.NaCl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:
(A)f=1;(B)f=2;(C)f=3;(D)f=4。
9.对于下列平衡系统:
①高温下水被分解;②同①,同时通入一些H2(g)和O2(g);③H2
和O2同时溶于水中,其组元数K和自由度数f的值完全正确的是:
(A)①K=1,f=1②K=2,f=2③K=3,f=3;
(B)①K=2,f=2②K=3,f=3③K=1,f=1;
(C)①K=3,f=3②K=1,f=1③K=2,f=2;
(D)①K=1,f=2②K=2,f=3③K=3,f=3。
10.在下列体系中自由度f=2的体系是:
(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(g)=PCl3(g)+Cl2(g)。
11.某体系中有Na2CO3水溶液及Na2CO3·H2O(s)、Na2CO3·7H2O(s)、Na2CO3·10H2O(s)三
种结晶水合物。
在p下,f=K-Φ+1=2-4+1=-1,这种结果表明:
(A)体系不是处于平衡态;(B)Na2CO3·10H2O(s)不可能存在;
(C)这种情况是不存在的;(D)Na2CO3·7H2O(s)不可能存在。
12.相图与相律之间是:
(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)相图决定相律。
13.下列叙述中错误的是:
(A)水的三相点的温度是,压力是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℃,压力是101325Pa;
(D)水的三相点f=0,而冰点f=1。
14.Na2CO3可形成三种水合盐:
Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、NaCO3·10H2O,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:
(A)Na2CO3;(B)Na2CO3·H2O;(C)Na2CO3·7H2O;(D)Na2CO3·10H2O。
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:
(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:
(A)w(s)∶w(l)=ac∶ab;(B)w(s)∶w(l)=bc∶ab;
(C)w(s)∶w(l)=ac∶bc;(D)w(s)∶w(l)=bc∶ac。
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:
(A)C点1,E点1,G点1;
(B)C点2,E点3,G点1;
(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:
(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:
⑴各吃质量的三分之一;⑵只准吸,
不准咬;⑶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:
(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:
(A)(A) 1个;
(B)(B) (B)2个;
(C)(C) (C)3个;
(D)(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)向左移动;(B)向右移动;(C)不移动;(D)无法判定。
22.A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:
(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,有几个两固相平衡区:
(A)(A) 1个;
(B)2个;
(B)(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?
(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:
(A)(A) 1个;
(B)(B) (B)2个;
(C)(C) (C)3个;
(D)(D) (D)4个。
26.A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?
(A)4种;(B)5种;(C)2种;(D)3种。
27.在温度为T时,A(l)与B(l)的饱和蒸气压分别为和,A与B完全
互溶,当xA=时,pA=,pB=,则此二元液系常压下的T~x相图为:
28.两组分理想溶液,在任何浓度下,其蒸气压:
(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T~x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:
(A)9;(B)7;
(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:
(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:
(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:
(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:
(A)F点,G点;(B)I点,D点;
(C)H点,D点;(D)H点,G点。
34.A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)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
①、②、③,每个相区存在的相数是:
(A)(A) ①区1、②区1、③区1;
(B)①区1、②区3、③区2;
(B)(B) ①区1、②区2、③区2;
(D)①区1、②区2、③区1。
36.金(熔点1063℃)与铜(熔点1083℃)形成合金;取含金量
50%的融熔体冷却,首先析出固溶体的含金量是:
(A)大于50%;(B)小于50%;
(C)等于50%;(D)不一定。
37.H2O-NaCl-Na2SO4的物系中Na2SO4与H2O能形成水合
物Na2SO4·10H2O(D)。
相图中,在DBC区中存在的是:
(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。
38.H2O-KNO3-NaNO3物系的相图如下。
那么
在BEC区内平衡的相是:
(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)。
39.分配定律不适用下列哪个体系:
(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:
(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)压力为下被空气饱和了的水和冰平衡的温度;
(E)压力在时,冰、水、水蒸气三相共存时的温度。
2.下列系统Φ=1的是:
(A)Pb-Sn-Sb形成的固溶体;(B)α-SiO2和β-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)+H22HI(g)。
4.对于两组分凝聚体系的步冷曲线形状,下列判断正确的是:
(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CaF2-CaCl2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) a点Φ=1,f*=2;
(B)b点Φ=1,f*=1;
(B)(B) c点Φ=2,f*=1;
(C)(C) d点Φ=2,f*=1;
(E)c点Φ=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。
8.A和B二元凝聚系相图如图所示,在下列叙述中错误的是:
(A)1为液相,Φ=1,f=2;
(B)要分离出纯A,物系点必须在3区内;
(C)要分离出纯AmBn,物系点必须在6区内;
(D)J、F、E、I和S诸点f=0;
(E)GC直线、DI直线上的点,f=0。
9.20℃时苯和甲苯的蒸气压分别为和,苯(A)和甲苯(B)形成的溶液
近似于理想溶液,当x(苯)=时,气相中苯的分压p(苯)=,甲苯的分压
p(甲苯)=,在图中,p~x图和T~x图正确的是:
10.下述说法中,哪一个是错误的?
(A)通过相图可以确定一定条件下体系由几相构成;
(B)相图可表示出平衡时每一相的组成如何;
(C)相图可表示出达到相平衡所需的时间长短;
(D)通过杠杆规则可在相图上计算各相的相对数量多少;
(E)相图上物系点与相点都是分开的。
四、主观题:
1.在25℃时,A、B、C三种物质(相互之间不发生反应)所形成的溶液与固态A和由B、C组成的气相同时达到平衡,问:
(1)此体系的自由度为多少?
(2)此体系中能平衡共存的最多有几相?
2.滑冰鞋下面的冰刀与冰接触面长为,宽为。
(1)若滑冰者体重为60kg,试求施于冰面的压强为多少?
(双脚滑行)
(2)在该压强下,冰的熔点是多少?
巳知冰的摩尔熔化热为J·mol-1,冰的密度为·cm-3,水的密度为g·cm-3。
3.乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOC2H5是有机合成的重要试剂,它的蒸气压方程为:
lnp=-5960/T+B,p的单位是Pa,此试剂在正常沸点181℃时
部分分解,但在70℃是稳定的,可在70℃时减压蒸馏提纯,
压强应降到多少?
该试剂的摩尔气化热是多少?
4.液体A与B形成非理想溶液,在一定温度下,蒸气总压与溶
液组成的关系图如右:
(1)粗略画出pA~xB、pB~xB线;
(2)粗略画出T~xB和T~yB线(沸点~组成线)。
5.在16~78℃之间,液态汞的蒸气压公式为:
lg(p/p)=-3328/T-(T/K),汞的三相点温度为,摩尔熔融热为2320J·mol-1,试求固态汞在-78℃时的蒸气压。
6.下面是两组分凝聚体系相图,注明每个相图中相态,并指出三相平衡线。
7.Ni与Mo形成化合物MoNi,在1345℃时分解成Mo与含53%Mo的液相,在1300℃有唯一最低共熔点,该温下平衡相为MoNi,含48%Mo的液相和含32%Mo的固熔相,巳知Ni的熔点1452℃,Mo的熔点为2535℃,画出该体系的粗略相图[t℃~c图]。
8.AgCl与LiCl体系不形成化合物,固态部分互溶,在480℃时,熔融体与分别含15%及30%AgCl的固熔体成平衡,AgCl与LiCl的熔点
分别为455℃与610℃,试绘制其相图。
9.如图,是NaCl-(NH4)2SO4-H2O在298K、
时的相图。
现有NaCl与(NH4)2SO4
混合盐100克,其中(NH4)2SO4含量为25%,物
系点相当图中f点,利用相图计算,可以最多提
纯得到多少克NaCl晶体?
10.CaCO3在高温分解为CaO和CO2。
(1)由相律证明我们可以把CaCO3在保持固定压力的CO2气流中加热到相当的温度而不使CaCO3分解;
(2)证明当CaCO3与CaO的混合物与一定压力的CO2共存时有且仅有一个平衡温度。
11.在下,CaCO3分解成CaO(s)和CO2(g),在1169K时达到分解平衡。
(1)画出两组分CaO-CO2在时的等压相图;
(2)标出各个相区的相态。
12.NaCl-H2O二组分体系的低共熔点为℃,此时冰、NaCl·2H2O(s)和浓度为%(重量百分数)的NaCl水溶液平衡共存,在-9℃时有一不相合熔点,在该熔点温度时,不稳定化合物NaCl·2H2O分解成无水NaCl和27%的NaCl水溶液,已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时,溶解度略有增加)。
(1)请绘制相图,并指出图中线、面的意义;
(2)若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度是几度?
(3)若有1000g28%的NaCl溶液,由160℃冷到-10℃,问此过程中最多能析出多少
纯NaCl?
12.现有处于263K的1mol过冷水,假定水自发地结晶,结晶过程一直延续到体系平衡。
(1)体系达到最终温度为多少?
(2)平衡时有几相共存?
(3)计算平衡时各相的量;(4)计算结晶过程的ΔSm。
已知Cp,m[H2O(l)]=J·K-1·mol-1;Cp,m[H2O(s)]=J·K-1·mol-1;
熔化热ΔHm[H2O(s)]=kJ·mol-1。
13.已知Bi和Cd的熔点和熔融焓分别是、以及kJ·mol-1、kJ·mol-1,预言由这两个金属所形成的最低共熔混合物的温度和组成(设形成理想混合物)。
实验值为140℃和Cd的含量(质量百分数)为40%。
14.指出下列各图中所形成的化合物的经验式,并说明各相区是由哪些相组成的?
(1)图Ⅰ中设生成的化合物为X;
(2)没有化合物;
(3)图Ⅲ中设生成X、Y两种化合物;
15.酚水体系在60℃分成两液相,第一相含%(质量百分数)的酚,第二相含%的水。
(1)如果体系中含90g水和60g酚,那么每相重量为多少?
(2)如果要使含80%酚的100g溶液变成浑浊,必须加水多少克?
16.80℃时溴苯和水的蒸气压分别为和,溴苯的正常沸点是156℃。
计算:
(1)溴苯水蒸气蒸馏的温度,已知实验室的大气压为;
(2)在这种水蒸气蒸馏的蒸气中溴苯的质量分数。
已知溴苯的摩尔质量为g·mol-1;
(3)蒸出10kg溴苯需消耗多少千克水蒸气?
第五章相平衡练习题答案
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p~x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;;
;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;。
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=3C=3Φ=3(s,l,g)
(1)f*=3-3+1=1;
(2)f*min=0,3-Φmax+1=0,Φmax=4。
2.解:
(1)p=W/2S=60/××3)=1607kg·cm-2=1549×104Pa
(2)dp/dT=ΔH/TΔV,dp=(ΔH/TΔV)·dT
积分:
p2-p1=(ΔH/ΔV)×ln(T2/T1),p2=15749×104Pa,p1=101325Pa
T1=K,ΔV=-=cm3
ln(T2/T1)=(p2-p1)×ΔV/ΔH
=(15746×104-101325)××10-6)/=
T2=T1=×=K即:
t2=-11℃
3.解:
T=273+181=
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- 物理化学 第五 相平衡 练习题 答案