第六章 相图习题 下载本文

(3)某地炼厂所用淡水由海水[w(NaCl) = 0.025]淡化而来,其方法是利用液化气膨胀吸热,使泵取的海水在装置中降温,析出冰,将冰熔化而得淡水,问冷冻剂在什么温度,所得的淡水最多?

[题解]:(1)相图如下图3-9所示,NaCl×2H2O中NaCl的质量分数为w(NaCl)=三条垂直线为单相线,二条水平线

=0.617,图中

为三相线(端点除外),AE 为冰点下降曲线,

BFE为饱和溶解度曲线,E点为最低共熔点;

(2)当把NaCl放入冰水平衡系统中时,凝固点下降,冰熔化使系统温度下降。系统可获得的最低温度为-21.1°C;

(3)系统w(NaCl) = 0.025 时,降低温度在-21.1°C稍上一点时,所获得的冰最多,也就是所获得的淡水最多。

[导引]:本题为水-盐系统形成不相合熔点化合物的相图,要注意到其实际应用。

例7 (1)按下列条件作出A,B 二组分系统相图的示意图:A的熔点为600°C;B为1000°C;化合物AB2的分解温度为650°C,此时液相组成为xA=0.50;A和AB2的最低共熔点为400°C,xA=0.80;固相不互溶,液相完全互溶;

(2)标明相图中各区域存在的相态及成分;

(3)指出相图中在哪些情况下条件自由度数为零,此时各相的组成是什么?

(4)作出,xA=0.40的溶液的冷却曲线,在曲线转折点处及各段注明相态及成分的变化。

[题解]:(1), (2)画图如下图:

(3)

线:

l + s (A)+ s(AB2)三相共存,f '=0, 液相组成为lE(E点组成);线:

l + s (AB2)+ s(B)三相共存 f '=0, 液相组成为lG(G点组成);M点及N点分别为纯A,B的熔点,均为纯物质的两相平衡[s(A) = l(A); s(B) = l(B)],f '=0。 (4)步冷曲线如上(右)图。

[导引]:本题为形成不相合熔点化合物系统的相图。s 例8 A,B 二组分凝聚系统相图如下图: E2

(1)根据所给相图填下表:

相区 I II

相数 相态及成分 条件自由度数f′

III IV V 线上 线上 (2)画出系统点a1,a2 降温时的步冷曲线(在曲线的转折点处注明相态变化及曲线各段平衡相的聚集态和成分)。 [题解]:(1)

相区 I II III IV V 相数 2 2 2 2 2 3 3 相态及成分 s1( A+B )+l(A+B) l1(A+B)+ l2(A+B) s1( A+B ) + l( A+B ) s1( A+B ) + s2( A+B ) l( A+B )+s2( A+B ) lE( A+B )+lD( A+B )+sC( A+B ) 自由度数|¢ 1 1 1 1 1 0 0 线上 线上 sH( A+B )+( A+B )+sK( A+B ) (2) 步冷曲线如下图:

[导引]:(i)全图均为A、B二组分部分互溶系统,从上至下,分别为A、B二组分在液态部分互

溶、在液、固态部分互溶、在固态部分互溶系统;(ii)相区II为两个液相相互平衡共存;(iii)系统点a1,a2 降温时的步冷曲线出现两个平台(因为分别经过两个三相平衡线,三相平衡时 f '=0)。

一、 是非题

下列各题中的叙述是否正确?正确的选―√‖,错误的选―×‖。

1. 相是指系统处于平衡时,系统中物理性质及化学性质都均匀的部分。 2. 依据相律,纯液体在一定温度下,蒸气压应该是定值。 3. 依据相律,恒沸温合物的沸点不随外压的改变而改变。

4.不可能用简单精馏的方法将二组分恒沸混合物分离为两个纯组分。 二、 选择题

选择正确答案的编号:

1. (选自南开大学2000年考研试题 )一个水溶液共有S种溶质,相互之间无化学反应。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,水面上的外压是pW,溶液面上的外压是ps,

则该系统的自由度数为:

(A) f = S; (B) f = S + 1; (C) f = S + 2; (D) f = S + 3;(E)以上答案均不正确

AE2. NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2 S(g)达平衡时有:

(A)C=2,f=2,f =2; (B) C=1,f=2,f =1; (C) C=1,f=3,f =2; (D) C=1,f=2,f =3; (E)以上答案均不正确。

3. 已知硫可以有单斜硫,正交硫,液态硫和气态硫四种存在状态。硫的这四种

状态____稳定共存。

(A) 能够; (B) 不能够; (C) 不一定;(D)以上答案均不正确。

4.硫酸与水可形成H2SO4×H2O(s),H2SO4×2H2O(s),H2SO4×4H2O(s)三种水合物,

问在101 325Pa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;(E)以上答案均不正确。

AA