第6章 - 相平衡习题及解答 - 图文

(1)平衡常数与温度,压力成反比; (2)是一个体积增加的吸热反应 ; (3)是一个体积增加的放热反应;

(4)平衡常数与温度成在正比,与压力成反比。

4、某反应A(s) == Y(g) + Z(g)的?rG与温度的关系为?rG= (-45 000+110 T/K) J ·mol -1

, 在标准压力下, 要防止该反应发生,温度必须 : ( ) 。 (1) 高于 136 ℃ ; (2) 低于184 ℃ ; (3) 高于184 ℃; (4) 低于136 ℃;

(5) 高于136 ℃而低于 184 ℃。

5、 将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中,等温在400 K,NH4HCO3 按下式分解并达到平衡: NH4HCO3(s) === NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 系统的组分数C和自由度数?为:( )。 (1)C=2,? =1; (2)C=2,? =2; (3)C=1,? =0; (4)C=3,? =2。 6、 已知等温反应

① CH4(g) == C(s) + 2H2(g)

② CO(g) + 2H2(g) == CH3OH(g)

若提高系统总压力,则平衡移动方向为( )。 (1)①向左 ,②向右 ; (2)①向右,②向左; (3)①和②都向右。

二、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题7分 )

在323 K时,下列反应中NaHCO3(s)和CuSO4-5H2O(s)的分解压力分别为4 000 Pa和6052 Pa:

反应① 2NaHCO3(s) ==Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 反应② CuSO4-5H2O(s) ==CuSO4-3H2O(s) + 2H2O(g) 求:

(1) 反应①和②的K①和K②;

(2) 将反应①,②中的四种固体物质放入一真空容器中,平衡后CO2的分压力为多少(T=323 K)?

三、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题11分 )

已知反应在800 K时进行: A (s) + 4B (g) == 3Y (s) + 4Z (g) 有关数据如下:

物质 A(s) B(s) Y(s) Z(s) O?fHm298K?? OSm298K?? Cp,m298~800KJ?mol?1?K?1193.00 28.33 30.88 36.02 ?? kJ?mol?1-1116.71 0 0 -241.84 J?mol?K151.46 130.58 27.15 188.74 ?1?145

(1)计算下表中的数据 温度 O?fHmOSmO?rGm K kJ?mol?1 298 K 800 K J?mol?1?K?1 kJ?mol?1

(2)800 K时,将A(s)和Y(s)置于体积分数分别为w(B)=0.50, w(Z)=0.40, w(惰性气体)=0.10的混合气体中,上述反应将向哪个方向进行?(p=100 kPa)

四、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题13分 ) 溴苯与水的混合物在101.325 kPa下沸点为95.7?C,试从下列数据计算馏出物中两种物质的质量比.(溴苯和水完全不互溶) t / ?C p*(H2O) / kPa 92 100 75.487 101.325 假设水的蒸发焓?vapHm与温度无关,溴苯、水的摩尔质量分别为157.0 g?mol-1,18.02 g?mol-1。

五、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题8分 )

在p=101.3 kPa,85℃时,由甲苯(A)及苯(B)组成的二组分液态混合物即达到沸腾。该液态混合物可视为理想液态混合物。试计算该理想液态混合物在101.3 kPa及85℃沸腾时的液相组成及气相组成。已知85℃时纯甲苯和纯苯的饱和蒸气压分别为46.00 kPa和116.9 kPa。

六、(本小题12分)

根据图(a),图(b)回答下列问题

(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?

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(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?

欲将甲醇水溶液完全分离,要采取什么步骤?

七、(本小题9分)

A和B两种物质的混合物在101 325Pa下沸点-组成图如图,若将1 molA和4 molB混合,在101325 Pa下先后加热到t1=200 ?C,t2=400 ?C,t3=600 ?C,根据沸点-组成图回答下列问题:

(1)上述3个温度中,什么温度下平衡系统是两相平衡?哪两相平衡?各平衡相的组成是多少?各相的量是多少(mol)?

(2)上述3个温度中,什么温度下平衡系统是单相?是什么相?

八、问答题。 ( 本 大 题9分 )

已知 CaF2 - CaCl2 相图,欲从CaF2 - CaCl2系统中得到化合物CaF2? CaCl2的纯粹结晶。试述应采取什么措施和步骤?

九、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题10分 )

已知下列两反应的K值如下:

FeO(s) + CO(g) == Fe(s) + CO2(g) K1 Fe3O4(s) + CO(g) == FeO(s) + CO2(g) K2 TK 873 973 K1 K2 0.871 1.15 0.678 1.77

而且 两反应的 ??BCp,m=0 试求:

(1) 在什么温度下Fe(s) , FeO(s), Fe3O4(s), CO(g)及CO2(g)全部存在于平衡系统中;

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p(CO2)(2) 此温度下

p(CO)=?

物理化学测验(四)答案

一、选择题。在题后括号内,填上正确答案代号。 1、解:(3) (2分) 2、解:(3) (2分) 3、解:(3) (2分) 4、解:(2) (2分) 5、解:(3) (2分) 6、解:(1) (2分) 二、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题7分 )

1解:(1)对于反应①,p(H2O)= p(CO2)= 2p(总)

4000Pa???p(总)?O???p(H2O)?p(CO3)?????p??2?100000Pa??O22??=4×10-4 ??(p)???=则 K①==?对于反应②,p(H2O)=p(总)

226052Pa?p(H2O)???100000Pa??O2??=3.66×10-3 (3分) (p)则 K②==

(2) 四种固体物质放入一真空容器中在323 K下达反应平衡后,系统有如下特性: ① 温度不变,反应①和②的K不变(不考虑气体的非理想性); ② 对于反应②,K不变,p(H2O)亦不变,故p(H2O)=6 052 Pa;

③ 对于反应①和②,在同一容器内达平衡时,水蒸气只能有一个分压力p(H2O),它既满足反应②的K,也同时满足反应①的K,故对于反应①,p(H2O)=6 052 Pa,因此,我们有:

226052Pa?p?CO2? K①=?p(H2O)?p(CO2)?/(p)2=

?100000Pa?2=4×10-4

4?106Pa2则 p(CO2)=6052Pa=661 Pa (7分) 即甲苯含量为 w (甲苯)=0.80 (质量分数)。 (8分) 三、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题8分 ) 解:(1) ??rHm??rSm??rGm-1 kJ?mol K 度 298K 800K -1 kJ?mol J?K-1?mol?1 149.35 114.4 162.6 93.90 100.9 39.29 2.07?10-18 2.72?10-3 (4分)

?0.4p???OO40.5p??=0.410 (p/p)(p/p)AB (2)J==

J> K,A > 0,故反应向左进行。 (8分)

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(pZ/pO)4(pY/pO)34

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