第六章 相图习题 下载本文

(1) 指出图(a)中,K点所代表的系统的总组成,平衡相数及平衡相的组成;

(2) 将组成x(甲醇)=0.33的甲醇水溶液进行一次简单蒸馏加热到85°C停止蒸馏,问馏出液的组成及残液的

组成,馏出液的组成与液相比发生了什么变化?通过这样一次简单蒸馏是否能将甲醇与水分开?

(3) 将(2)所得的馏出液再重新加热到78°C,问所得的馏出液的组成如何?与(2)中所得的馏出液相比发生 了什么变化?

(4) 将(2)所得的残液再次加热 到91°C,问所得的残液的组成又如何?与(2)中所得的残液相比发生了什 么变化?

(5) 欲将甲醇水溶液完全分离,要采取什么步骤?

1.解:t2=400°C时,平衡系统是两相平衡?耸笔且?气两相平衡?髌胶庀嗟淖槌桑缦峦妓荆?o:p>

为xB(l) =0.88 , yB=0.50

n(g)+n(l)=5 mol

解得:n(l)=0.40mol;n(g)=1.0 mol (2) t1=200°C时,处于液相;

t 3 =600°C时,处于气相。 2.解: 3. 解:(1) 相区 相态及成分分别 相区 相态及成分分别 (2)系统总量为m

m=mA+mB=(14.4+9.6)kg=24kg

① g(A+B) ④ g(A+B)+l1(A+B) ② l1(A+B) ⑤ l2(A+B) ③ l1(A+B)+g(A+B) ⑥ l1(A+B)+l2 (A+B) wB==0.40

wA=0.60

当t无限接近t1时,有两液相共存,设含组分A多的质量为mA,另一相为mB由杠杆规则 mA(0.40-0.20=m B×(0.80-0.40) mA=16kg mB=8kg

当t=t1+dt时, 含较多一相消失,产生最低共沸点的气相,则两相质量各为 12kg。 4. 解:(1)根据图列表如下:

相区 I II III IV V VI (2) a1 点:l a1 a 2 点:lp + s(B) a 3 点:lE a 4 点:s(A)

相数 1 2 2 2 2 2 s(B)(二相共存) s(C) ( 三相共存 )

相态及成分 l(A+B) s (A)+ l (A+B) l (A+B), s (AB4) l (A+B)+ s (B) s (A)+ s (AB4) s(AB4)+s (B) 条件自由度 f ′ 2 1 1 1 1 1 s(A) +s(C) ( 三相共存 ) s(C) ( 二相共存 )

5. 解:(1)根据图列表如下:

相区 I II III IV V VI (2) a1 点:l a1 =(B)

a2 点:lp + s(B) =s(C)(三相共存) a3 点:lE = s(A) +s(C)(三相共存) a4 点:s(A) = s(C)(二相共存) 6. 解:(1)从数据分析中可知:

①纯组分Sb 和Cd 的熔点分别为630°C和321°C;

②w(Cd)=0.583的熔体冷却过程中出现一个?傥露龋椅罡撸治拮畚露?说明生成了相合熔点化合物SbmCdn?嬖谝桓鲎畹凸踩鄣阄露任?10°C,其组成为w(Cd)=0.475?嬖诹硪桓鲎畹凸踩鄣阄露任?95°C,其组成为w(Cd)=0.93?右陨戏治隹傻贸鯯b-Cd 相图如下图所示 [有一个相合熔点化合物,两个最低共熔点]

相数 1 2 2 2 2 2 相态及成分 l(A+B) s(A)+ l(A+B) l(A+B)+s(C) l(A+B)+ s(B) s(A)+ s(C) s(C)+s(B) 条件自由度f ' 2 1 1 1 1 1

在区域l(液相)中C=2,f=1,f′=2-1+1=2;在①,②,③,④,⑤,⑥,各区域内均呈二相共存C=2 ,f=2,f′=2-2+1=1;

(2)由相图中可得K点之温度(即化合物的熔点)为439 °C,其相应组成为w(Cd)=0583,w(Sb) = 0.417,化合物分子式为SbmCdn

求得 m=2,n =3 故分子式为:Sb2Cd3

7. 解:(1) 相区 相态及成分 1 l(A+B) 2 l(A+B)+s(C) 3 l(A+B)+s(D) 4 s(C)+s(A+B) 5 s(C)+s(D) (2)在C, D 点形成的化合物分别为AB和AB2 (3) 步冷曲线如下图所示

(4) 纯C(AB)固体,反应接近200°C m(AB) ×(0.52-0.40) = m(l)×(0.40-0.12) 解得 m(AB)= 0.7 kg。