物理化学自测题-

11. 气、固;液、固;气相;固相。 12. 外压恒定

13. ⑵ P=2;气相,n = 5 mol,含nA = 3 mol,nB = 2 mol;液相n = 5 mol,含nA = 1 mol,nB = 4 mol; ⑶ xB = 0.8; ⑷ 由克-克方程可计算出70℃时yA=0.6,则

pA?yAp总?60.795kPapA?187.62kPa*,xB=0.8时对应气相组成yB=0.4,

aAxA,∴aA=

pAp*A = 0.324, fA =

= 1.62 。

14. 两种液体基本不互溶。 15. 3个低共熔点;4条三相线;1个转熔温度。 16. F = C – P +2 = 3 – 3 + 2 = 2;P = 5;不变;升高。

17. 大于 18. 纯B;恒沸物 19. 最低恒沸点;共沸点 20. 2

㈢ 计算(作图)题

1. ⑴ 由三相点处气、液、固三相平衡共存,液态和固态的饱和蒸气压相同,联立方程,可解得T = 195.2K, p = 5934.7 Pa ⑵ 蒸发焓△vapHm = 25.47kJ?mol?1; 升华焓△subHm = 31.21kJ?mol?1?mol?1

熔化焓 △fusHm = △subHm - △vapHm = 5.74kJ

2 解: 已知苯的沸点为80℃,pl*= 101.325 kPa及 -5℃时液体苯的饱和蒸气压pl*= 2.675 kPa,由克-克方程可计算出△vapHm = 33.663kJ?mol?1。又已知 熔化热△fusHm =

?19860J?mol?1 ∴ △subHm = △fusHm + △vapHm = 43.523kJ?mol

再由系统处于三相点时气、液、固三相的饱和蒸气压相等,联立方程,可解得苯三相点 T = 278.2 K, p = 4.616 kPa

3. p总 = 581.38 kPa, y(CH4) = 0.98 4. 解: 由理想气体状态方程知:

n(g)??102.655?15? ???mol?0.5244molRT?8.314?353.15?pV∴n(l) = n(总) – n(g) = (0.8-0.5244)mol = 0.2756mol

由题意知: 系统总组成xB=0.5/0.8=0.625,液相组成xB(l) = 0.55 ∴由杠杆规则可解得气相组成yB = 0.6644 由拉乌尔定律与分压定律相结合可知 yB?pBp总?pB?xBp总?

pB

*= 102.655 kPa×0.6644 / 0.55 = 124.0 kPa

pA*= (p总-pB)/ xB = 76.56 kPa

5. m水层= 48.39g, m苯酚层= 51.61g

6. ⑴ 1. l; 2. l+A(s); 3. l+C(S); 4. A(s) +C(s); T 5. l1 +l2 ;6. l + C(s);7. l +α(s);8. α(s) + C(s);9. α(s)

⑵ 步冷曲线见图。

第6题图

⑶ 把100kg的系统a冷却,要得到纯C需在三相线以上,由杠杆规则计算知,最多可得到16.67 kg的纯C。

7. ⑴ 1. g 2. l1 3. l1 + g 4. l1 + l2 5. l2 + g 6. l2 ⑵ 加热到40℃时,l1、l2和气相平衡共存,此时气相组成yB = 0.6。

⑶ 加热到45℃时为l1和g平衡共存,由相图可查得液相组成xB = 0.15,气相组成yB = 0.5,由杠杆规则可计算得 n(l)= 0.29 mol,n(g)= 0.71 mol。

8. ⑴ A-B系统熔点-组成图如图。

t/℃

xB

第8题图

自由度数

1 0 1 0 1

t/℃ 800 700 600 400 200 9. ⑴ 见下表:

相数 2 3 2 3 2

相态及成分 l+B(s) l+AB2(s)+B(s) l+AB2 (s) l+AB2 (s)+A(s) AB2 (s)+A(s)

相平衡关系 l ?B(s) l+B(s)?AB2(s) l?AB2(s) l ? AB2(s)+A(s) AB2 (s)、A(s)

相区 1 2 3 4 FDE线 相数 1 2 2 2 3 相态 g A(l) +g B(l) + g A(l) + B(l) A(l) + B(l) + g ?pA?自由度数 2 1 1 1 0 ?pB?⑵ 60℃时A(l)、B(l)、g平衡共存,此时pA∴

pB?yBp?0.6?100kPa?60kPa?,pB,又由相图知,yB = 0.6

pA?40kPa?

?pA?pB?pA?0.4p???? ∴pA⑶ 80℃时,在相区2内为A(l)和气相平衡共存,p在相区3内为B(l)和气相平衡共存,p??60kPa

?pB?pA?pB?0.2p??80kPa 即:80℃时pB∴若80℃沸腾时,p = 140 kPa

10. ⑴ 读图,填写下表:

相区 1 2 3 4 CED线 相数 1 2 2 2 3 聚集态及成分 l(A+B) s (A)+l(A+B) s (B)+l(A+B) s (A)+ s (B) s (A)+ s (B)+ l(A+B) 自由度数 2 1 1 1 0 ⑵ 否。因为wB=0.20的糖水从30℃直接降温冷却至 -10℃,为冰和溶液平衡共存。 ⑶ wB=0.10的糖水不能直接冷却得到结晶纯砂糖。要得到结晶纯砂糖,需采取的生产措施为:先定温减压蒸发至wB在0.62以上,再降温至温度稍高于 -13.9℃。

11. 解: 由题给数据可画出步冷曲线,由步冷曲线可对应画出相图如图。

t/℃

t/℃

第11题图

xB =0.6时有两个平台,则意味着形成了一种不稳定的化合物,其组成介于0.6和0.8之间, 则该化合物的分子式为AB3 (xB = 0.75),也可能为AB2 (xB = 0.67)。

12. 解:

相数 相态 c 2 g + A(l) d 2 g + B(l) e 3 g + A(l) + B(l) pA?pA?⑵ 70℃时在c区域内为纯A(l)与气相平衡共存,说明A已达到气液平衡,

??!?pB?pA?yBp 此时,p总?p!?pA

pA?(1?yB)p?(1?0.3)?100kPa?70kPa?70kPa?,98℃时pA??

!,应用克-克方程即可计算?vapHm(A)

?⑶ 由70℃时pA?p!?100kPalnp2p1???vapHm?11????R?T2T1?

ln10070???vapHm??11???R(70?273.15)K??(98?273.15)K-1

!解得:?vapHm(A)?13.49kJ?mol

⑷ 从相图可看出,50℃时纯A(l) 、纯B(l)与气相三相平衡共存,此时A、B的蒸气压

??!?均为该温度下的饱和蒸气压。即p总?p!?pA?pB?(1?yB)p?pB

?∴ pB?yBp!?0.4?100kPa?40kPapB?100kPa?

⑸ 由50℃时

!pB?40kPa-1?,115℃时,应用克-克方程即可计算出

?vapHm(B)?14.70kJ?mol

13. ⑴ A3B

⑵ 1. l; 2. A(s) +l; 3. A(s) + A3B(s); 4. A3B(s) + l; 5. A3B(s) + B(s); 6. B(s) + l ⑶ 三相线 EFG: l + A(s) ? A3B(s) LMN: l ? A3B(s) + B(s) 14. ⑴ KCl和K2TaCl7系统相图如图。

t/℃

第14题图

⑵ 1. l; 2. K2TaCl7(s) + l; 3. K2TaCl7(s) + KCl·K2TaCl7(s); 4. KCl·K2TaCl7(s) + l;

5. KCl·K2TaCl7(s) + l; 6. KCl·K2TaCl7(s) + KCl(s);7. KCl(s) + l ⑶ 系统低共熔点为图中的E、F点,其自由度数F = C – P + 1 = 0 15. 解:⑴ 稳定化合物为AB,不稳定化合物为A2B。

⑵ 1:l; 2:l+α(s); 3:α(s); 4:α(s)+A2B(s); 5:l+ A2B(s); 6:l+ AB(s); 7:A2B(s) + AB(s); 8:l+ AB(s); 9:AB(s)+B(s); 10:l+ B(s)。

⑶ 自由度为零的线为:HEI、LMN、DJK。

其相平衡关系:HEI

LMN

DJK

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