物理化学答案 第六章 相平衡.pdf

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1、第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。（1）I2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。（5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。解：（1）C=1,P=2,F=C–P+2=1–2+2=1.（2）C=3–1=2,P=3,F=C–P+2=2–3+2=1.（3）C=3–1–1=1,P=2,F=C–P+2=1–2+2

2、=1.（4）C=3–1=2,P=2,F=C–P+2=2–2+2=2.（5）C=3,P=2,F=C–P+1=3–2+1=2.6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90°C时的饱和蒸气压分别为=和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物5mol，在90°C下成气-液两相平衡，若气相组成为求：（1）平衡时液相组成及系统的压力p。（2）平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从Raoult定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理6.3单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析途中各点、线、面的相平衡关系及自由度。解：单相区已标于图上。二相

3、线（F=1）：三相点（F=0）：图中虚线表示介稳态。6.4已知甲苯、苯在90°C下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。取200.0g甲苯和200.0g苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90°C的液态混合物。在恒温90°C下逐渐降低压力，问（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？（2）压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？（3）压力为92.00kPa时，系统内气-液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各位多少？解：原始溶液的组成为（1）刚开始出现气相时，可认为液相的组成不变，因此（2

4、）只剩最后一滴液体时，可认为气相的组成等于原始溶液的组成（3）根据（2）的结果由杠杆原理知，6.525°C丙醇(A)–水(B)系统气–液两相平衡时两组分蒸气分压与液相组成的关系如下：00.10.20.40.60.80.950.9812.902.592.372.071.891.811.440.67001.081.792.652.892.913.093.133.17（1）画出完整的压力-组成图（包括蒸气分压及总压，液相线及气相线）；（2）组成为的系统在平衡压力下，气-液两相平衡，求平衡时气相组成及液相组成。（3）上述系统5mol，在下达到平衡时，气相、液相的物质的量各为多少？气

5、相中含丙醇和水的物质的量各为多少？（4）上述系统10kg，在下达平衡时，气相、液相的质量各为多少？解：（略）6.6101.325kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。100102.1104.4107.5113.8118.100.3000.5000.7000.9001.00000.1850.3740.5750.8331.000（1）画出气-液平衡的温度-组成图。（2）从图上找出组成为的气相的泡点。（3）从图上找出组成为的液相的露点。（4）105.0°C时气-液平衡两相的组成是多少？（5）9kg水与30kg醋酸组成的系统在105.0°C达到平衡时，气-液两相的质

6、量各位多少？解：（1）气-液平衡的温度-组成图为（2）的气相的泡点为110.3°C。（3）的液相的露点为112.7°C。（4）105.0°C时气-液平衡两相的组成，。（5）系统代表点6.7已知水-苯酚系统在30°C液-液平衡时共轭溶液的组成为：L（苯酚溶于水），18.75%；L2（水溶于苯酚），69.9%。（1）在30°C，100g苯酚和200g水形成的系统达液-液平衡时，两液相的质量各为多少？（2）在上述系统中若再加入100g苯酚，又达到相平衡时，两液相的质量各变到多少？解：（1）系统代表点，根据杠杆原理（3）系统代表点6.8水-异丁醇系统液相部分互溶。在101.325k

7、Pa下，系统的共沸点为89.7°C。气(G)、液(L1)、液(L2)三相平衡时的组成依次为：70.0%；8.7%；85.0%。今由350g水和150g异丁醇形成的系统在101.325kPa压力下由室温加热，问：（1）温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？解：相图见图（6.7.2）。（1）温度刚要达到共沸点时系统中尚无气相存在，只存在两个共轭液相。系统代表点为。根据杠杆原理（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，L