《物理化学》(天津大学第四版)作业问题 下载本文

故 C=S-R-R’=3-1-0=2; 系统存在一个NH4HS固相和一个气相 P=2 F=C+2-P=2

2.金属Na和K可形成一个不稳定的金属化合物Na2K,该化合物在6.8℃时分解成纯金属Na和含K摩尔分数为0.42的溶化物。金属Na和K在温度为-15℃时还可形成一个含K摩尔分数为0.68的最低共熔混合物(关键词: 意味为金属固态完全不互溶系统)。已知金属Na和K的熔点分别为99.5℃和63.7℃,试画出该系统的相图,并分析相态。

解:相图草图和相图的相态如右。 相图制作步骤:对形成不稳定

化合物的相图,先确定不稳定化合物的组成,对于本题Na2K中含K摩尔分数为0.33。若知道不稳定化

t / ℃100H8060Gl40合物C的分解温度和分解后的组成,即可确定M和N点,O点为不稳定化合物的组成点,因为是三相,所以三点可画出水平线MON。知道A的熔点后H,H和N点之

Na(s) + l20M0-20-400.0ONC(s) + ll + B(s) EC(s) + B(s) 0.81.0MON: Na(s) + C(s) + l Na(s) + C(s) 0.2DDEF : C(s) + l + B(s) 0.40.6FNa(A)Na2K(C)xKK(B)

Na-K的相图

间又可连成一条曲线(液相线)。再加上知道最低共熔混合物的组成点E,便可画出三相线DEF,若知道最低共溶物的组成,即可确定最低共溶点E,EN可连成一条曲线(液相线)。最后,知道B物质的熔点G,可连出GE液相线。相图即成。

3. 在常压下Al-Zn凝聚系统的相图如下,请分析各区域及三相线的相态和自由度。

Lt / ℃IIVVIIVIDEHIVIIFJIIIKGVIIIAl %(质量)Zn

图5-34 Al-Zn凝聚系统相图

答: 本相图比较特殊。对于复杂相图,本人提出的分析方法如下: 区域相态数的确定:

定义左边界线或右边界线:对一个封闭区域(不封闭可补上水平线),边界线定义为从温度最低处至最高处区域左边或右边的线段。

区域相态数的确定: 若左和右边界均是连续的线段(中间没出现折点),则该区域一定为两相区。否则一定是单相区。 相态的确定:

基本规则:对于气液相图,高温或低压区为g,低温或高压区为l; 对于液固相图,高温或低压区为l,低温或高压区为s;

单相区的相态:为气、液或固态溶液(固溶体)。若只有1种,标为g,l, a或s;

若有多种溶液,分别标为 l1,l2, l3 … 若有多种固溶体,分别标为??????????, …。

单相(组成)线:垂直于组成轴的线为单相线,通常为纯组分固体或化合物,

标为A(s),B(s) , C(s)….。

两相区的相态:左边区域的相态+右边区域的相态。若边界线是单相线(垂直线),

则相态为:左边界线的相态+右边界线的相态。

三相线:平行于组成轴的水平线。相态有左+右+上三区域相态组成。

基于上述原理,很容易分析本相图。相图上部相当于完全互溶的固液系统相图,中部相当于固体部分互溶的液固系统相图,下部形状很怪。各区域的相态和自由度(F=C-P+1=3-P)如下表: 相区 相态 自由度

I

L

II

?

III

?

IV

? +L

V

? +L

VI

?? 1+?? 2

VII

? +??

VIII

? +Zn(s)

2 2 2 1 1 1 1 1

表中?,?表示不同的固溶体,而?1,?2表示固溶体?分成两相。 三相线自由度为F=C+1-P=3-P=0,对应相态如下表:

三相线 相态

作业问题:

6-1. (5) 凝聚系统 F=C+1—P

6-4. 从液体出发气化时,当剩下最后一滴液体时,可认为液相完全气化,所以气相的组成即为气化前的液相组成,而此时液滴的组成可用拉乌尔定律计算。即

xA=pA/pA*=pyA/pA*=pyA/pA*

p = pA* xA+ pB* xB= pA* xA+ pB* (1-xA) 联合求解可得xA,p。

第7章 电化学作业问题【到开始】

7.4 参考下题做。

7.5 用铜电极电解 CuSO4 水溶液。电解前每100g 溶液中含10.06g CuSO4。通电一定时

HIJ

?+?+L

DEF

?1+? 2+?

EFG

? +??+Zn(s)

间后,测得银电量计析出 0.5008g Ag,并测知阳极区溶液重 54.565g,其中含 CuSO4 5.726g。试计算CuSO4溶液中离子的迁移数 t(Cu2+) 和 t(SO42-)。

解:溶液通过的电量=[0.5008g/(107.9g·mol-1)]F =0.00464mol×F

假定水不发生迁移,电解后阳极区水的质量为(54.565-5.726)g, 因此电解前阳极区CuSO4的质量为

水的质量×100g水含硫酸铜的质量=(54.565-5.726)g×10.06/(100-10.06)=5.463g

由于电解时阳极上的铜会反应而溶化,其反应量=电量/2 (注意:产生1molCu需 2mol电量) 所以,Cu离子迁移的电量

=2F×(电解前阳极CuSO4的量+电解时阳极上反应产生CuSO4的量-电解后阳极CuSO4的量)

=2F×[(5.463g/159.61g·mol-1) +0.00464mol/2-(5.726g/159.61g·mol-1)] =0.00134mol×F

t(Cu2+)= Cu离子迁移的电量/溶液通过的电量

= 0.00134mol×F / (0.00464 mol×F) = 0.289

t(SO42-)=1-t(Cu2+)= 0.791

7.10, 7.11 解:对溶液中解离平衡常数 HA = H+ + A- 平衡时浓度 c(1-a) ca ca 标准平衡常数 K?= (c/c?)a2/(1-a)

对气相分子分解, PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) t=0 1mol

t=平衡 (1-a)mol a mol a mol 总量=(1+a) mol 标准平衡常数 K?2= (p/p?)a2/(1-a2)