第5章 相平衡习题解答.pdf

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1、第五章相平衡习题解答5-1指出下列平衡系统中的物种数S、组分数C、相数P和自由度数f。⑴C2H5OH与水的溶液；⑵I2(s)与I2(g)成平衡；⑶NH4HS(s)与任意量的H2S(g)及NH3(g)达到平衡；⑷NH4HS(s)放入抽空的容器中分解达平衡；⑸CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；⑹CHCl3溶于水中、水溶于CHCl3中的部分互溶系统及其蒸气达到相平衡。解：（1）物种数S=2，组分数C=2、相数P=1，自由度数f=C-P+2=3；（2）物种数S=1，组分数C=1、相数

2、P=2，自由度数f=C-P+2=1；（3）物种数S=3，组分数C=2、相数P=2，自由度数f=C-P+2=2；（4）物种数S=3，组分数C=1、相数P=2，自由度数f=C-P+2=1；（5）物种数S=3，组分数C=2、相数P=2，自由度数f=C-P+2=2；（6）物种数S=2，组分数C=2、相数P=3，自由度数f=C-P+2=1；答：⑴S=2，C=2，P=1，f=2；⑵S=1，C=1，P=2，f=1；⑶S=3，C=3，P=2，f=2；⑷S=3，C=1，P=2，f=1；⑸S=3，C=2，P=2，f=2；⑹

3、S=2，C=2，P=3，f=15-2试求下列平衡系统的组分数C和自由度数f各是多少？⑴过量的MgCO3(s)在密闭抽空容器中，温度一定时，分解为MgO(s)和CO2(g)；⑵H2O(g)分解为H2(g)和O2(g)；⑶将SO3(g)加热到部分分解；⑷将SO3(g)和O2(g)的混合气体加热到部分SO3(g)分解。解：（1）物种数S=3，组分数C=2、相数P=3，自由度数f*=C-P+1=0；（2）物种数S=3，组分数C=1、相数P=1，自由度数f=C-P+2=2；（3）物种数S=3，组分数C=1、相数P

4、=1，自由度数f=C-P+2=2；（4）物种数S=3，组分数C=2、相数P=1，自由度数f=C-P+2=3；答：⑴C=2，f=2；⑵C=1，f=2；⑶C=1，f=2；⑷C=2，f=35-3已知100℃时水的饱和蒸气压为101.325kPa，市售民用高压锅内的压力可达到233kPa，问此时水的沸点为多少度？已知水的蒸发焓为H40.67kJmol-1。vapm解：将p1=101.325kPa，T1=373.15K，p2=233kPa及H40.67kJmol-1代入下式，vapmp2vapHm1

5、1ln()，得pRTT1212334067011ln()0.8327101.3258.314373.15T2110.8327110.8327()，0.00251373.15T4892T373.15489222T398.45K，tT273.15125.31C22答：t=125.3℃45-4在平均海拔为4500m的青藏高原上，大气压力只有5.73×10Pa，已知水的蒸气压与温度的关系为ln(p/Pa)25.5675216/(T/K)，试计算水的沸点。4解：ln(5.73

6、10)25.5675216/T521625.567ln(57300)25.56710.9614.61T5216T357.1，tT273.1583.94C14.61答：t=84℃5-5根据下面给出的I2的数据，绘制相图。（已知：sl）三相点临界点熔点沸点t/℃113512114184p/kPa12.15911754101.325101.325解：碘的相图如下：5-6已知甲苯、苯在90℃时纯液体的饱和蒸气压分别为54.22kPa和136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。

7、取0.200kg甲苯和0.200kg苯放入带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90℃的液态混合物。在恒温90℃下逐渐降低压力，问：⑴压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？⑵压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？⑶压力为92.00kPa时，系统内气液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各为多少？200200解：（1）甲苯（A），苯（B），先计算量分数：n2.174，n2.564AB92782.174x0.459，x1x0.541ABA2.5642.174p

8、pp54.220.459136.120.54198.53kPaABp54.220.541Ay0.2526App54.220.459136.120.541ABp136.120.459By0.7474Bpp54.220.459136.120.541AB所以，压力降到98.53kPa时，开始产生气相，此气相的组成yB=0.7474；（2）当气相组成：y0.541时，B136.12xBy，解得：x