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1相平衡习题Word版

物理化学第六章相平衡习题

一、选择题

1. 若A和B能形成二组分理想溶液，且T B*>T A*，则A和B在达平衡的气、液相中的物质的量分数（）。

(A) y A>x A，y Bx B；(C) y A>x A，y B>x B；(D) y A

2. 液态完全互溶的两组分A、B组成的气液平衡系统中，在外压一定下，于该气液平衡系统中加入组分B(l)后，系统的沸点下降，则该组分在平衡气相中的组成y B（）它在液相中的组成x B。

(A)大于 (B)小于 (C)等于 (D)无法确定

3. 在温度T下，CaCO3(s)，CaO(s)及CO2的平衡系统压力为p，已知它们之间存在CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)反应，若往该平衡系统中加入CO2(g), 当重新达到平衡时，系统的压力（）。

(A)变大； (B)变小； (C)不变； (D)可能变大也可能变小。

4. A(低沸点)与B(高沸点)两种纯液体组成的液态完全互溶的气液平衡系统。在一定温度下，将B(l) 加入平衡系统中时，测得系统的压力增大，说明此系统（）。

(A)一定具有最大正偏差； (B)一定具有最大负偏差；

(C)有可能是最大正偏差也有可能是最大负偏差； (D)数据不够，无法确定。

5. 组分A(s)与组成B(s)组成的凝聚系统相图中，若己知形成以下四种化合物：

A2B(稳定)，AB（稳定），AB2(不稳定)，AB3（稳定）

则该相图中有（）最低共熔点和（）条三相线。

(A) 3，3 (B)4，4 (C) 3，4； (D) 4，5。

6. 将克拉佩龙方程应用于H2O(s)和H2O(l)两相平衡，随着压力的增长，H2O的凝固点将（）

(A)升高 (B)降低 (C)不变 (D)无法判断

7. 将过量的NaHCO3(s)放入一真空密闭容器中，在50℃下，NaHCO3按下式进行分解：2NaHCO3(s)==Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)，系统达平衡后，则其组分数C=（）；F=（）。

(A) 3，2；(B) 3，1；(C) 2，0；(D) 2，1。

8. 在上题中已达平衡的系统中加入CO2(g)时，系统重新达平衡后，则系统的组分数C=（）；F=（）。

(A) 3，2；(B) 3，1；(C) 2，0；(D) 2，1。

9. 二元合金处于低共熔温度时体系的自由度为（）。

(A) 0；(B) 1；(C) 2；(D) 3。

10．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。

11．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。

12．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 。13．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 。14．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，其组分数C和自由度数F的值完全正确的是（）。

(A) ①C = 1，F= 1 ②C = 2，F= 2 ③C = 3，F= 3 ；

(B) ①C = 2，F= 2 ②C = 3，F= 3 ③C = 1，F = 1 ；

(D) ①C = 1，F= 2 ②C = 2，F= 3 ③C = 3，F = 3 。

15．在下列体系中自由度数F = 2的体系是（）。

(A) 298K时，H2O(l)H2O(g) ；

(B) S(s)S(l)S(g) ；

(D) 一定量的PCl5(g) 分解平衡时：PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 。

16．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=C-P+ 1 = 2 - 4 + 1 = -1，这种结果表明（）

(A) 体系不是处于平衡态； (B) Na2CO3·10 H2O(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。

17．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。

18．下列叙述中错误的是（）

(A) 水的三相点的温度是273.15K，压力是610.62 Pa ；

(B) 三相点的温度和压力仅由系统决定，不能任意改变；

(D) 水的三相点F= 0，而冰点F = 1 。

19．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。

20．如图6-1，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。

21．如图6-2，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) = cb∶ab ；

(C)w(s)∶w(l) = ac∶cb； (D) w(s)∶w(l) = cb∶ac 。

22．如图6-3，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 ；

23．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。24．如图6-4，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) 1个；(B) 2个；(C) 3个； (D) 4个。

25．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，当其从液态冷却到转熔温度，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。

26．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。

27．如图6-5，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) 1个； (B) 2个； (C) 3个； (D) 4个。

28．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；

29．如图6-6是FeO与SiO2的恒压相图，那么存在几个稳定化合物（）

(A) 1个； (B) 2个； (C) 3个； (D) 4个。

30．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。

31．在温度为T时，A(l) 与B(l) 的饱和蒸气压分别为30.0kPa和35.0kPa，A与B完全互溶，当xA = 0.5时，pA = 10.0kPa，pB = 15.0kPa，则此二元液系常压下的T～x相图为：（）

32．两组分理想溶液，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；

33．设A和B可析出稳定化合物A x B y和不稳定化合物A m B n，其T～x图如图6-7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A m B n，物系点所处的相区是（）

(A) 9 ； (B) 7 ；(C) 8 ；(D) 10 。

34．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 。

35．图6-8是A、B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。

36．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；

37．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℃；

38.体系中含有H2O、H2SO4·4H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·H2O、H2SO4，其组分数C为：（）

(A) 1； (B) 2； (C) 3； (D) 4。

39.在410 K，Ag2O(s)部分分解成Ag(s)和O2(g)，此平衡体系的自由度为：（）

(A) 0 ；(B) 1 ；(C) 2 ；(D) －1。

40.一个水溶液包含n个溶质，该溶液通过一半透膜与纯水相平衡，半透膜仅允许溶剂水分子通过，此体系的自由度为（）。

(A) n； (B) n－1； (C) n＋1； (D) n＋2。

41.绝热条件下，273.15K的NaCl加入273.15K的碎冰中，体系的温度将如何变化? （）

(A) 不变； (B) 降低； (C) 升高； (D) 不能确定。

42.图6-9中，从P点开始的步冷曲线为（）。

图6-9

43.图6-9中，生成固体化合物的经验式为（）

(A) CCl4·C4H10O2。 (B) CCl4·(C4H10O2)2。 (C) (CCl4)2·C4H10O2 (D) CCl4(C4H10O2)3

44.图6-9中，区域H的相态是（）

(A)溶液； (B)固体CCl4；(C)固体CCl4 +溶液；(D)固体化合物+溶液。

45.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。

46. 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。

47. CuSO 4 与水可生成CuSO 4·H 2O, CuSO 4·3H 2O , CuSO 4·5H 2O 三种水合物，则在一定压力下和CuSO 4 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。

48.如图6-10所示，物系处于容器内，容器中间的半透膜AB 只允许O 2通过，当物系建立平衡时，则物系中存在的相为： ( )

(A) 1气相，1固相 (B) 12固相 O 2(g)

Ag 2O(s)

Ag(s)

O 2(g) CCl 4(g)

图6-10

49.如上题插图，当达渗透和化学反应达到2Ag(s)+O ()AgO(s)g 平衡时，该体系的自由度为： ( ) (A) 1； (B) 2； (C) 3； (D) 4。

50.三相点是： ( )

(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

(D) 固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力

51.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 ；

52.碘的三相点处在115℃和12kPa 上，这意味着液态碘： ( )

(A) 比固态碘密度大； (B) 在115℃以上不能存在；

53.N2的临界温度是124K ，室温下想要液化 N 2, 就必须： ( )

(A) 在恒温下增加压力；(B) 在恒温下降低压力；

54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) 。

55.当克劳修斯-克拉贝龙方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则： ( )

(A) p 必随T 之升高而降低；(B) p 必不随T 而变；

56.水的三相点附近，其蒸发热和熔化热分别为44.82和5.994kJ·mol -1。则在三相点附近冰的升华热约为：

( )

(A) 38.83 kJ·mol -1 ；(B) 50.81 kJ·mol -1 ；(C) -38.83 kJ·mol -1 ；(D) -50.81 kJ·mol -1。

57.在0℃到100℃的范围内液态水的蒸气压p 与T 的关系为：lg(p/Pa)= -2265k/T +11.101, 某高原地区的气压只有59995Pa ，则该地区水的沸点为： ( )

(A) 358.2K ；(B) 85.2K ； (C) 358.2℃ ；(D) 373K 。

58.固体六氟化铀的蒸气压p 与T 的关系式为lg(p/Pa) = 10.65 - 2560/(T/K)，则其平均升华热为( )

(A) 2.128 kJ·mol -1 ；(B) 49.02 kJ·mol -1； (C) 9.242 kJ·mol -1 ；(D) 10.33 kJ·mol -1。

59.已知苯一乙醇完全互溶双液体系中，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y 2，液相中含乙醇为 x 2。

问：下列结论何者正确？ ( )

(A) y 2 > x 2 ；(B) y 2 = x 2； (C) y 2< x 2 ；(D) 不确定。

60.如上题，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。

二、填空题

1. 在一个抽空的容器中放入过量的NH 4HCO 3固体，并通入少量NH 3（g ），标准压力下分解反应43322NH HCO ()NH ()()()s g H O g CO g ++达平衡时，该系统的独立组分数C= ，自由度数F= 。

2. 克拉贝龙方程的微分表达式为，它适用于两相平衡系统。

3. A ，B 两种液体混合能形成完全互溶双液系，其T-x 图上有一最低恒沸点，恒沸混合物组成为x A =0.7，现有一组成为x A =0.5的A ，B 混合物，将其分馏，在气相可得，液相可得。

4. 50℃时将50g 水和50g 酚混合，此时系统分为两液层，在水层中含水质量为88.5%，在酚层中含酚质量为62.0%，则酚层质量为 g ，水层质量为 g 。

5. 对于沸点较高或性质不稳定的有机物，只要该有机物即可用水蒸气蒸馏方法进行提纯，水蒸气消耗系数与有机物的摩尔质量成比。

6. 40公斤乙醇和60公斤水的混合物在某温度成气液两相平衡，乙醇在气、液相中的重量百分数分别为60%和20%，那么气相混合物的重量W 气 W 液（液相混合物重量）（填大于、小于或等于）。

7. 在101.325kPa 外压下，水的沸点为100℃，氯苯的沸点为130℃。水和氯苯组成完全不互溶系统的共沸点一定 100℃。（填大于、小于或等于）。

8. 含有KNO 3和NaCl 的水溶液与纯水达渗透平衡时，其组分数C= ，相数P= ，自由度数F= 。

9. 在真空密闭容器中放入过量的NH 4I(s) 与NH 4Cl(s)，并发生以下的分解反应：

NH 4Cl(s) ═ NH 3(g) + HCl(g)； NH 4I(s) ═ NH 3(g) + HI(g)，达平衡后，系统的组分数C= ，相数P= ，自由度数F= 。

10. 在80℃下，将过量的NH 4HCO 3(s)放入真空密闭容器中，NH 4HCO 3(s)按下式进行分解：NH 4HCO 3(s) ═ NH 3(g) + CO 2(g) + H 2O(g)，达平衡后，系统的C= ；P= ；F= 。

11. 组分A(s)与组分B(s)组成的凝聚系统相图中，若已知形成以下四种化全物：A 2B （稳定），AB （稳定），AB 2（不稳定），AB 3（稳定）则该相图中有个最低共熔点和条三相线。

12. 用半透膜AB 将密封容器分隔为两部分，而该半透膜只许CO 2通过。当系统达平衡后，系统中的组分数C= ；相数P= ；自由度数F= 。（设CO 2与CaO 及

CaCO 3间无化学反应。）

13. 在温度T 下，A 、B 两组分在液相完全互溶，而且它们的饱和

蒸气压分别为p A *、p B *，且p A * > p B *。在一定温度下，由A 、B 组

成的气液平衡系统，当系统组成x B <0.3时，往系统中加入B(l)

则系统压力增大；反之，当系统组成x B >0.3时，往系统中加入B(l)则系统压力降低，这一结果说明该系统是具有恒沸点。

14. 有理想气体反应：A(g)+2B(g)═C(g)，在恒温和总压不变的条件下进行，若原料气体中A 与B 的物质的量之比为1：2，达平衡时系统的组分数C= ，自由度数F= 。当温度一定时，增大压

力则K q ，平衡将移动。

15. 在1000K 下，多组分多相平衡系统有C(石墨)，CO(g)，CO 2(g)及O 2(g)共存，而且它们之间存在以下化学反应：

）（石墨g CO O C 22)(??+）（（石墨）g CO O C ??+22

则此平衡系统的组分数C= ；相数P= ；自由度数F= 。 16. A(l)与B(l)形成理想液态混合物。在温度T 下，纯A(l)的饱和蒸气压为p A *，纯B(l)的饱和蒸气压为p B *=5p A *。在同温度下，将A(l)与B(l)混合成一气液平衡系统，测得其总压为2p A *，此时平衡蒸气相中B 的摩尔分数y B = 。

17. 在液态完全互溶的两组分A,B 组成的气液平衡系统中，在外压一定下，于该气液平衡系统中加入组分B(l)后，系统的沸点下降，则该组分在平衡气相中的组成y B 它在液相中的组成x B 。

18. 碳酸钠和水可形成三种水合物：Na 2CO 3.H 2O(s)，Na 2CO 3.7H 2O(s)，Na 2CO 3.10H 2O(s)。在100kPa 下，能与碳酸钠水溶液、冰平衡共存的含水盐有种，这种（或这些）含水盐是。

19. 含有K 2SO 4和NaNO 3的水溶液，其组分数C= ；若在温度和压力一定的条件下，此系统中最多有相共存。

20. 在密闭容器中，NaCl 的饱和溶液与其水蒸气呈平衡，并且存在着从溶液中析出的细小NaCl 晶体，则该系统中的组分数C= ，相数P= ；自由度数F= 。

22. 饱和蒸气压不同的两种液体形成理想液态混合物呈气-液平衡时，易挥发组分在气相中的相对含量（大于、等于或小于）它在液相中的相对含量。

23. 液相完全互溶的二组分系统气-液平衡相图及其蒸气压-组成曲线上若出现最高点，该点的气相组成为yB ，液相组成为x B ，则y B x B （大于、等于或小于）。

三、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。

16. 等温等容条件下，B 在、两相中达平衡，有B ()= B ()。

17. 二元体系两相平衡，平衡压力仅取决于平衡温度。

18. 根据相律，单组分体系相图只能有唯一的一个三相共存点。

19. 液态CO 2在p 压力下的任何温度，都是不稳定的。（CO 2三相点压力为5.11×p ）。

20. 在一个密封的钟罩内，一个烧杯盛有纯液体苯，另一烧杯盛有苯和甲苯溶液，长时间放置，最后两个烧杯内溶液浓度相同。

21. 二元凝聚体系的步冷曲线如果不出现“平台”，这很有可能是形成了固溶体。

22.二元凝聚体系相图中，平衡曲线的极大点处必定是形成了新的固体化合物。

23.适当选定温度、压力，正交硫、单斜硫、液态硫和气态硫可以同时平衡共存。

24.苯～二甘醇，苯～正已烷为完全互溶，正已烷～二甘醇为部分互溶，用二甘醇萃取正已烷中的苯，实际上得不到纯净的苯。

25.只要两组分的蒸汽压不同，利用简单蒸馏总能分离得到两纯组分。

四、综合题

）（）（g CO O g CO 222

1??+）（石墨g CO CO C 2)(2??+

1.在101.32kPa时，使水蒸气通入固态碘(I2)和水的混合物，蒸馏进行的温度为371.6K,使馏出的蒸气凝结，并分析馏出物的组成。已知每0.10kg水中有0.0819kg碘。试计算该温度时固态碘的蒸气压。

2.（20分）A、B二组分凝聚系统相图如图6-11所示。

（1

）试写出

1、2、3、4、5、6各相区的相数、相态和自由度数；

相区相数P相态自由度数F 1

（2）试写出各三相线上的相平衡关系；

（3）绘出通过图中a、b两个系统点的步冷曲线。

图6-12

3. Bi—Te系统的熔点组成图如图6-12所示。

（1）分别指出从1到7各区以及ABC线所代表的系统的相数、相态及自由度数；

相区相数相态自由度1

图6-11

ABC

（2）试画出相应于点a与b 的熔融物的步冷曲线的示意图；

（3）在1000g由G点所示的系统中，各相的质量为多少？

4．A和B二组分的凝聚相图如图6-13所示，

A B

t t A B

和分别为纯与纯的熔点。

图6-13

（1）填写下表各相区与FED线的相数、相态及自由度。(10分)

相区相数相态自由度

FED

(2) 画出a-a’与b-b’的步冷曲线。(5分)

5. 某两种金属A与B所形成的凝聚系统相图如图6-14所示，请将图中所标区域的相数、相态和自由度列表分析，并绘制a—a’、b—b’步冷曲线。

图6-14