物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8

abTabt

自298 K,从a点开始冷却,温度均匀下降,是熔液单相。与CE线相交时,开始有乙酸固体析出,温度下降斜率变小,步冷曲线出现转折。继续冷却,当与FEG线相交时,乙酸固体与苯固体同时析出,熔液仍未干涸,此时三相共存,条件自由度f?0,步冷曲线上出现水平线段,温度不变。继续冷却,熔液干涸,乙酸固体与苯固体两相共存,温度又继续下降。

从b点开始冷却的步冷曲线与从a点开始冷却的基本相同,只是开始析出的是苯固体,其余分析基本相同。

14.水(A)与NaCl(B)的相图如下。C点表示不稳定化合物NaCl?2H2O(s),在264 K时,不稳定化合物分解为NaCl(s)和组成为F的水溶液。

*

(1)指出各相区所存在的相和自由度。 (2)指出FG线上平衡共存的相和自由度。

(3)如果要用冷却的方法得到纯的NaCl?2H2O(s),溶液组成应落在哪个浓度范围之内为好?

(4)为什么在冰水平衡系统中,加入NaCl(s)后可以获得低温?

解: (1)在DEF线以上,溶液单相区,根据相律,条件自由度f?2; DIE区,H2O(s)与溶液两相共存,f?1;

EFHJ区,NaCl?2H2O(s)与溶液两相共存,f?1; HCBG区,NaCl?2H2O(s)与NaCl(s)两相共存,f?1; FHG线以上,NaCl(s)与溶液两相共存,f?1;

IEJ线以下,H2O(s)与NaCl?2H2O(s)两相共存,f?1。

(2)在FG线上,NaCl?2H2O(s)、NaCl(s)与组成为F的溶液三相共存,条件自由度f?0。

(3)如果要得到纯的NaCl?2H2O(s),溶液组成应落在与EF所对应的浓度范围之内,并且温度不能低于253 K,以防有冰同时析出。如果在FH对应的浓度范围之内,开始有

*******NaCl(s)析出,要在冷却过程中再全部转化成NaCl?2H2O(s),不太容易。

(4)在冰与水的平衡系统中加入NaCl(s)后,会形成不稳定水合物NaCl?2H2O(s),冰与NaCl?2H2O(s)有一个低共熔点,温度在253 K左右(实验值为252 K),所以随着

NaCl(s)的加入,温度会不断下降,直至252 K,形成H2O(s)、NaCl?2H2O(s)和饱和溶

液三相共存的系统。

15.(1)简要说出在如下相图中,组成各相区的相。

(2)根据化合物的稳定性,说出这三个化合物属于什么类型的化合物? (3)图中有几条三相平衡线,分别由哪些相组成。

解:

(1)1区,溶液(l)单相;2区,A(s)?l两相;3区,AB(s)?l两相;4区,A(s)?AB(s)两相;5区,AB2(s)?l两相;6区,AB(s)?AB2(s)两相;7区,AB3(s)?l两相;8区,

AB2(s)?AB3(s)两相;9区,固溶体?(s)单相;10区,?(s)?l两相;11区,固溶体?(s)单相;12区,?(s)?l两相;13区,?(s)??(s)两相;

(2)AB(s)和AB2(s)是不稳定化合物,AB3(s)是稳定化合物。

(3)共有4条三相平衡线,相应的组成为:cd线,由A(s),AB(s)和熔液三相组成;

ef线,由AB(s),AB2(s)和组成为e的熔液组成;gh线,由AB2(s),AB3(s)和组成为

g的熔液组成;jk线,由组成为j的固溶体?(s)、组成为k的固溶体?(s)和熔液组成;

16.在大气压力下,有如下热分析数据:

(A)LiCl(s)与KCl(s)在高温熔融时能完全互溶,但是在低温时两固体完全不互溶。 (B)LiCl(s)的熔点为878 K,KCl(s)的熔点为1049 K。两者形成的低共熔点的温度为629 K,低共熔混合物中,含KCl(s)的质量分数wB?0.50。

(C)用wB?0.43的熔化物作步冷曲线,在723 K时曲线斜率变小,有LiCl(s)析出。 (D)用wB?0.63的熔化物作步冷曲线,在723 K时曲线斜率变小,有KCl(s)析出。 根据这些热分析数据,

(1)画出以温度为纵坐标,质量分数为横坐标的LiCl(s)(A)与KCl(s)(B)的二组分低共熔的T?wB相图的草图。

(2)说出在各相区中,相的组成和条件自由度。 (3)分析图中各相线的组成和条件自由度。

(4)说出工业上用电解的方法,从LiCl(s)制备金属Li(s)时,要加入KCl(s)的原因。 解:根据已知条件,画出的的T?wB相图的草图如下:

(2)在CED线以上,是熔液单相区,根据相律,条件自由度

f*?C?1?P?2?1?1?2

f?1。 s) 在CFE范围之内,是LiCl(与熔液两相区,f?1 s) 在DGE范围之内,是KCl(与熔液两相区,

f?1。 s)KCl(的两相区,s) 在FEG线以下,是LiCl(和

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