第六章(天大)相平衡习题及解答

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1、第五章习题及解答1.Ag2O分解的计量方程为Ag2O(s)=2Ag(s)+O2(g)，当用Ag2O进行分解时，体系的组分数、自由度和可能平衡共存的最大相数各为多少？解本题S=3，R=1，C=S-R-R′=3-1-0=2，Φ=3，f=C-Φ+2=2-3+2=1。可能平衡共存的最大相数：当f=0时Φ最大=4。2.指出下列各体系的独立组分数、相数和自由度数各为若干？(1)NH4Cl(s)在抽空容器中部分分解为NH3(g)和HCl(g)达平衡。(2)NH4Cl(s)在含有一定量NH3(g)的容器中，部分分解为NH3(g)

2、和HCl(g)达平衡。(3)NH4HS(s)和任意量的NH3(g)和H2S(g)混合达到平衡。(4)C(s)与CO(g)，CO2(g)，O2(g)在973K时达到平衡。解（1）NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)C=S-R-R′=3-1-1=1，Φ=2，f=C-Φ+2=1-2+2=1。（2）在上述体系中加入一定量NH3(g)，设为p0(NH3)，设平衡后分解出的氨气压力为p，则平衡时(p0+p)p=KӨ，温度为定值时，p0和KӨ都为定值，p可以求出，说明自由度数仍为1，即浓度限制条件仍然成立。R′=1，C

3、=S-R-R′=3-1-1=1，Φ=2，f=C-Φ+2=1-2+2=1。（3）NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)C=S-R-R′=3-1-0=2，Φ=2，f=C-Φ+2=2-2+2=2。（4）C(s)+O2(g)=CO(g),CO(g)+O2(g)=CO2(g)C=S-R-R′=4-2-0=2，Φ=2，f*=C-Φ+1=2-2+1=1。3.在制水煤气的过程中，五种物质：H2O(g)、C(s)、CO(g)、H2(g)和CO2(g)相互建立如下三个平衡：H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)CO2(

4、g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g)CO2(g)+C(s)=2CO(g)该体系的独立组分数为多少？解给上述三个反应式编号H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)（1）CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g)（2）CO2(g)+C(s)=2CO(g)（3）发现（3）式减去（2）式等于（1）式，所以独立的化学平衡数R=2。C=S-R-R′=5-2-0=3。4.已知Na2CO3(s)和H2O(l)可以组成的水合物有Na2CO3·H2O(s)、Na2CO3·7H2O(s)和Na2CO3·10H2O(

5、s)(1)在101.325kPa与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的含水盐最多可有几种？(2)在298.15K时与水蒸气平衡共存的含水盐最多可有几种？解当无含水盐生成时，S=2，C=S=2，当有含水盐生成时，每增加一种含水盐就增加一个化学平衡条件，C不变，现有三种含水盐生成就增加三个化学平衡条件，C仍不变。（1）在恒压下：f*=C－Φ+1=3－Φ，f*最小为零，Φ最多为3相。现已有Na2CO3水溶液及冰两相，故最多还能有一种含水盐平衡共存；（2）在恒温下：f*=C－Φ+1=3－Φ，f*最小为零，Φ最多也为3相。故与

6、水蒸气平衡共存的含水盐最多只能有两种。5.CaCO3(s)在不同温度下达到分解平衡，这时CO2(g)的压力为T/K7738739731073117012731373/Pa9.724529592.23×1041.01×1053.92×1051.17×108（1）绘出p－T图，指出各区中的相。（2）若在不含CO2的空气中CaCO3，在常温下能否分解？（3）若在一个带盖的坩埚中加热（设压力与外界相等，但空气不能进入坩埚），问在什么温度下能完全分解？（4）烧生石灰时，若窑中气体不与外界对流，为了使CaCO3不断分解，窑的

7、温度应如何调解？（5）若用焦炭作燃料，通入空气的量能使所有焦炭燃烧为CO2，燃烧后的气体从窑顶逸出，在这种情况下窑的温度应维持在多少度？解（1）绘制CaCO3(s)的分解温度和分解压力的关系图见右下图。5题图图中曲线即为CaCO3(s)分解CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)达平衡时的三相共存线。在区域Ⅰ中，当温度恒定时，CO2(g)的压力大于分解平衡时的压力，此时分解反应向左移动，CaO(s)全部转化为CaCO3(s)，为CaCO3(s)和CO2(g)两相共存。在区域Ⅱ中，当温度恒定时，CO2(g)的压

8、力小于分解平衡时的压力，此时分解反应向右移动，CaCO3(s)全部分解为CaO(s)和CO2(g)，为CaO(s)和CO2(g)两相共存区。（2）若在不含CO2的空气中加热CaCO3，温度略小于800K即开始分解。在常温下理论上可以分解，但分解的量极少，宏观上很难观测出来。（3）假设坩埚没有重量，需要=pӨ时才能使其开始分解，若要完全分解，必须使>pӨ，此时温度必须大于1