天津大学第五版物理化学下册习题解答.doc

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1、天津大学第五版物理化学下册习题解答第六章相平衡6-1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度数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作为溶质在两不相互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。解：（1）S-R-=1-0-0=1；P=2；F=C-P+2=1（2）S-R-=3-1-0=2；P=3；F=

2、C-P+2=1（3）S-R-=3-1-1=1；P=2；F=C-P+2=1（4）S-R-=3-1-0=2；P=2；F=C-P+2=2（5）S-R-=3-0-0=3；P=2；F=C-P+1=26-2常见的水合物有（1）101.325kPa下，与水溶液及冰平衡共存的水合物最多有几种？（2）20℃时，与水蒸气平衡共存的水合物最多可能有几种？解系统的物种数S=5，即H2O、、。独立的化学反应式有三个：则R=3没有浓度限制条件所以，组分数C=S-R-=5-3-0=2在指定的温度或压力的条件下，其自由度数F=C-P+1=3-P平衡条件下F=0时相数最多

3、，因此上述系统最多只能有3相共存。6-3已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90℃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℃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n（g），n（l）。解：（1）理想液态混合物，A、B均适用拉乌尔定律，故有（1）（2）由式（1）及式（2）得（3）（4）联立式（3）与式（4），解得，（2）根据杠杆规则6-5已知甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22kPa和136.12kPa。两

4、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℃的液态混合物。在恒温90℃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，两相组成如何？两相的物质的量各多少？解：（1）与开始产生气相平衡的液相，其组成同原始液态混合物，所以气相的压力为气相组成为（2）与最后一滴液相平衡的气相，其组成同原始液态混合物上两式联立解得：(3)原始液态混合物的组成为6-6

5、101.325kPa下水（A）-醋酸（B）系统的气-液平衡数据如下：t/℃100102.1104.4107.5113.8118.1xB00.3000.5000.7000.9001.000yB00.1850.3740.5750.8331.000（1）画出气-液平衡的温度-组成图；（2）从图上找出组成为xB=0.800的液相的泡点；（3）从图上找出组成为yB=0.800的气相的露点；（4）105.0℃时气-液平衡两相组成是多少？（5）9kg水与30kg醋酸组成的系统在105.0℃达到平衡时，气、液两相的质量各为多少？解：(1)根据题给的数据，

6、画出在101.325kPa下水（A）-醋酸（B）系统气-液平衡的温度-组成图，如下图所示。（2）由图查得xB=0.800的液相的泡点为110.2℃。（3）由图查得yB=0.800的液相的露点为112.8℃。（4）由图查得105.0℃时气-液平衡两相的组成为xB=0.544，yB=0.417。（5）MA=60.052，MB=18.015，yB=0.417，xB=544系统的总组成系统总量n总=（30×103/60.052+9×103/18.015）mol=999.15mol根据杠杆规则6-7已知水-苯酚系统在30℃液-液平衡时共轭溶液的组成

7、w(苯酚)为：（苯酚溶于水），8.75%；（水溶于苯酚），69.9%。问：（1）在30℃、100g苯酚和200g水形成的系统达到液-液平衡时，两液相的质量各为多少？（2）在上述系统中再加入100g苯酚，又达到相平衡时，两液相的质量各为多少？解（1）系统总组成根据杠杆规则：（2）系统总组成根据杠杆规则：6-8水-异丁醇系统液相部分互溶。在101.325kPa下，系统的共沸点为89.7℃。气（G）、液（L1）、液（L2）三相平衡时的组成w（异丁醇）依次为：70%、8.7%、85.0%。今由350g水和150g异丁醇形成的系统在标准压力下由室温

8、加热，问：（1）温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在那些相？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那些相？其质量各为多少？解：系统总组成为：150/（1