经典相平衡习题

1、一、选择题 ( 共11题 20分 )1. 2 分 (2738)2738 二级相变符合的爱伦菲斯方程式是： ( )（A）（B）（C）$（D）$2. 2 分 (2645)2645 组分A和B可以形成四种稳定化合物：A2B，AB，AB2，AB3，设所有这些化合物都有相合熔点。则此体系的低共熔点最多有几个？ ( ) (A)3 (B)4 (C)5 (D)63. 2 分 (2404)2404 在 101 325 Pa 的压力下，I2在液态水和 CCl4中达到分配平衡 (无固态碘存在)，则该体系的自由度数为: ( ) (A) f*= 1 (B) f*= 2 (C) f*= 0 (D) f*= 3 4. 2

2、分 (2644)2644 水与苯胺的最高临界溶点温度为T。在某工艺中需用水萃取苯胺中的某物质时，操作的最佳温度应该是： ( ) (A)T > T0 (B)T < T0 (C)T = T0 (D)视具体情况而定5. 2 分 (2401)2401 当乙酸与乙醇混合反应达平衡后，体系的独立组分数 C 和自由度 f 应分别为: ( ) (A) C= 2，f= 3 (B) C= 3，f= 3 (C) C= 2，f= 2 (D) C= 3，f= 4 6. 2 分 (2635)2635 在二组分液体从高温冷却时，有时会产生包晶现象。请问包晶属于什么状态？( ) (A)热力学平衡态 (B)流动体系

3、稳定态 (C)热力学不稳定状态 (D)流动体系不稳定态8. 2 分 (2637)2637 组分A与B可形成共沸混合物E，现欲将A+B的体系进行共沸蒸馏，将二组分分离，则E应该是： ( ) (A)最高恒沸混合物 (B)最低恒沸混合物 (C)A和B均可 (D)A和B均不可9. 2 分 (2640)2640 恒沸混合物在气、液两相平衡共存时的自由度为： ( ) (A)0 (B)1 (C)2 (D)3*. 1 分 (2437)2437 在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为： ( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 11. 1 分 (3139)3139一定温度压力下,化学反应

4、吉布斯氏自由能rGm=(¶G/¶x)T,p, 与标准化学反应吉布斯自由能rG$相等的条件是： ( ) (A) 反应体系处于平衡 (B) 反应体系的压力为p (C) 反应可进行到底 (D) 参与反应的各物质均处于标准态 二、填空题 ( 共10题 20分 )13. 2 分 (2312)2312 研究多相体系的状态如何随 、 、 等变量的改变而发生变化，并用图形来表示体系的状态的变化，这种图称为状态图或称为相图。14. 2 分 (2550)2550 水的临界点的温度是647 K，在高于临界点温度时，不可能用 方法使气体液化。16. 2 分 (2555)2555 下列二物均处于三相

5、点平衡态。当增加压力时，它们的平衡物系将变化：H2O由 变为 。CO2：由 变为 。17. 2 分 (2434)2434 在p$压力下,NaOH与H3PO4的水溶液达平衡,则此体系的自由度为 ,其变量是 。 18. 2 分 (2422)2422 N2(g)，O2(g) 体系中加入一种固体催化剂，可生成几种气态氮的氧化物，则体系的自由度为 。 19. 2 分 (2883)2883 已知 2Fe(s) + O2= 2FeO(s) rG /J·mol-1= - 519 200 + 125 T/K (3/2)Fe(s) + O2= (1/2)Fe3O4(s) rG /J·mol-1

6、 = - 545 600 + 156.5 T/K 由 Fe(s),O2(g),FeO(s) 及 Fe3O4(s) 组成平衡物系的自由度是 _ ，平衡温度是 _ K 。 20. 2 分 (2334)2334 在密闭的容器中，CaCO3(s)和NH4HCO3(s)同时分解达到平衡后，体系中的相数是 。21. 2 分 (2564)2564 在 A和B 形成的凝聚体系的相图中 (如下图所示)，自由度为 0 的部位有哪些 ? 三、计算题 ( 共 4题 50分 )22. 15 分 (2369)2369 试计算在272.65 K下，欲使冰熔化需施加的最小压力应为多少？已知水和冰的密度分别为和，。23. 15

7、 分 (9426)9426 根据下表所列数据作出部分互溶液体A和B所形成的相图： （1）确定最高会溶温度； （2）在10 °C时，往100 g A中慢慢的加入B，问加入多少克B时，体系开始变浑浊？ （3）在10 °C时，往100 g A中加入B的质量为100 g时，两共轭溶液的组成和质量各为多少？ （4）在10 °C时，至少应在100 g A中加入多少克B，才能使A层消失？ （5）将100 g A和150 g B的混合液加热至30 °C时，计算此时两共轭溶液的组成和质量之比m（A层）: m（B层）各为多少？ （6）若将（5）中的混合液在恒定压力下继续加热

8、，问加热到什么温度时体系由浑浊变清？24. 10 分 (2663)2663甲醇、乙醚和水形成部分互溶的三元体系，用下列方法绘制相图。取一组不同配比的乙醚和水的混合液，在二组分混合液中乙醚的摩尔分数为 x乙，20时，在各个混合液中逐步滴加甲醇，直至体系完全溶成一相，记下甲醇的摩尔分数 x甲，实验数据列表如下：设有 5甲醇、30乙醚、50水在 20 下混合。问欲改变该体系的相数，需除去多少克水，或加入多少克水？ (试卷上需给三角坐标纸) 四、问答题 ( 共 1题 10分 )26. 10 分 (2605)2605 请指出Al-Zn等压相图中19相区中的相态及自由度（其中，A，B分别为Al和Zn的熔点

9、）。 一、选择题 ( 共11题 20分 )1. 2 分 (2435)2435CuSO4与水可生成CuSO4H2O,CuSO43H2O,CuSO4×5H2O三种水合物，则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为： ( ) (A) 3种 (B) 2种 (C) 1种 (D) 不可能有共存的含水盐 2. 2 分 (2384)2384 NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时,有: ( ) (A) C= 2，F = 2，f= 2 (B) C= 1，F = 2，f= 1 (C) C= 2，F = 3，f= 2 (D) C= 3，F = 2，f= 3 3. 2 分 (2403)2

10、403 将 AlCl3溶于水中全部水解，此体系的组分数 C 是： ( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 4. 2 分 (2399)2399 某体系存在 C(s),H2O(g),CO(g),CO2(g),H2(g) 五种物质，相互建立了下述三个平衡： H2O(g) + C(s) H2(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g)H2O(g) + CO(g) CO2(g) + C(s)2CO(g) 则该体系的独立组分数 C 为: ( ) (A) C=3 (B) C=2 (C) C=1 (D) C=4 5. 2 分 (2678)2678 对三组分体系而言，体系最多可以有几个自

11、由度？ ( ) （A）2 （B）3 （C）4 （D）56. 2 分 (2402)2402 NaCl 水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时，该体系的自由度是： ( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 7. 2 分 (2392)2392 将固体 NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到 400 K，NH4HCO3 按下式分解并达到平衡: NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 体系的组分数 C 和自由度数 f 为： ( ) (A) C= 2， f= 1 (B) C= 2， f= 2 (C) C= 1， f= 0 (D) C= 3， f= 2 8

12、. 2 分 (2599)2599 Na2CO3可形成三种水合盐：Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O 及Na2CO3·10H2O，常压下将 Na2CO3(s) 投入其水溶液中，待达三相平衡时，一相是 Na2CO3水溶液，一相是 Na2CO3(s) ，则另一相是： ( ) (A) 冰 (B) Na2CO3·10H2O(s) (C) Na2CO3·7H2O(s) (D) Na2CO3·H2O(s) *. 1 分 (2406)2406 二元合金处于低共熔温度时物系的自由度 f 为： ( ) (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D)

13、 3 11. 1 分 (2841)2841化学反应等温式 rGm=rG + RTlnQa，当选取不同标准态时，反应的rG 将改变，该反应的 rGm和 Qa将： ( ) (A) 都随之改变 (B) 都不改变 (C) Qa变，rGm不变 (D) Qa不变，rGm 改变 二、填空题 ( 共10题 20分 )13. 2 分 (2320)2320 指出下列平衡体系的独立组分数： (1)NaCl(s)、HCl(l)、H2O(l)的饱和水溶液。 (2)H2、石墨，催化剂，生成n种碳氢化合物所组成的化学平衡体系。14. 2 分 (2323)2323 请填出下列体系的相数=？ (1)雾： 。 (2)混合均匀的米

14、粉和面粉： 。15. 2 分 (2554)2554 冰的熔点随压力的增大而 ；正交硫的熔点随压力的增大而 。16. 2 分 (2441)2441 NaCl(s)和含有稀HCl的NaCl饱和水溶液的平衡体系,其独立组分数是 。 17. 2 分 (2335)2335 298.15 K时，蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡时，体系的组分数C = ，相数 = ，自由度f = 。18. 2 分 (2638)2638 若A和B可形成低共沸混合物E，欲在精馏塔中将任意比例的A和B的混合物分离。则塔顶将馏出 。塔底将馏出 。19. 2 分 (2438)2438 含有KNO3和NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡时,其组

15、分数为 ,相数为 ,自由度数为 。 20. 2 分 (2395)2395 下列化学反应，同时共存并到达到平衡（温度在 9001200 K范围内）： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g) H2O(g) + CO(g) + CaO(s) = CaCO3(s) + H2(g) 问该体系的自由度为 _ 。 21. 2 分 (2307)2307 什么是自由度数? 三、计算题 ( 共 4题 50分 )22. 15 分 (2354)2354 指出下列体系中的组分数： (1)NaH2PO4在水中与水蒸气达平衡(忽略盐在溶液中电离的

16、可能性)； (2)在上述体系中，考虑盐能完全解离成所有可能存在的离子； (3)AlCl3在水中，考虑其水解作用和出现Al(OH)3沉淀。23. 15 分 (9427)9427 由实验得酚-水体系的数据列于下表： 表中分别代表酚在水层和酚层中的质量分数。 （1）根据表中数据绘制T-x图； （2）确定临界溶解温度和临界浓度； （3）若在312.0 K时，将50 g水和50 g酚混合，达平衡后水层和酚层的质量各为多少？水层中水和酚的质量各为多少？24. 10 分 (9410)9410 用热分析法测得对二甲苯和间二甲苯的步冷曲线转折点如下表所示： （1）绘制对二甲苯和间二甲苯的熔点-组成图； （2）若

17、有100 kg含对二甲苯的摩尔分数为0.70的溶液由10 °C冷至-15 °C时，能析出对二甲苯多少？ （3）当继续降温时，可析出纯对二甲苯最多能有多少千克？此时液相的质量为若干？25. 10 分 (2350)2350 试求下列体系的自由度，并指出此变量是什么？ (1)在标准压力下，水与水蒸气达平衡； (2)水与水蒸气达平衡； (3)在标准压力下，在无固体I2存在时，I2在水和CCl4中的分配已达平衡； (4)在25°C时，NaOH和H3PO4的水溶液达平衡； (5)在标准压力下，H2SO4水溶液与H2SO42H2O(s)已达平衡。四、问答题 ( 共 1题 10分

18、 )26. 10 分 (2366)2366 下图是根据实验结果而绘制的白磷的相图。试讨论相图中各面、线、点的含义。一、选择题 ( 共20题 36分 )1. 2 分 (2738)2738 答：（B） （2分）2. 2 分 (2645)2645 答：（C） （2分）3. 2 分 (2404)2404答 (B) C= S - R - R' = 3 - 0 - 0 = 3 f= C- + 1 = 3 - 2 + 1 = 2 4. 2 分 (2644)2644 答：（B） （2分）5. 2 分 (2401)2401答 (C) CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5+ H2O

19、C= S - R - R' = 4 - 1 - 1 = 2 f = C+ 2 - = 2 + 2 - 2 = 2 6. 2 分 (2635)2635 答：（C） （2分）7. 2 分 (2637)2637 答：(B) （2分）8. 2 分 (2640)2640 答：（B） （2分） 9. 1 分 (2437)2437答 (D) =C+2-f=2+2-0=4 (2分) *. 1 分 (3139)3139答 (D) (1分) 11. 2 分 (2435)2435答 (B) (2分) 因为等温下,f*=2-+1 最多为3 所以，除水蒸汽相外,最多可有两种水合盐 12. 2 分 (2384)2

20、384答 (A) 13. 2 分 (2403)2403答 (C) 14. 2 分 (2399)2399答 (A) C= C- R - R' = 5 - 2 - 0 = 3 15. 2 分 (2678)2678 答：（C） （2分）因为 所以 体系中相数最少时，自由度最多。且体系中最少应有一相，故16. 2 分 (2402)2402答 (C) f = C+ 3 - = 2 + 3 - 2 = 3 17. 2 分 (2392)2392答 (C) S = 4 C= S - R - R' = 4 - 1 - 2 = 1 f*= C+ 1 -= 1 + 1 - 2 = 0 18. 2 分

21、 (2599)2599答 (D) 据相图可判断 19. 1 分 (2406)2406答 (B) f = C+ 2 - = 2 + 2 - 3 = 1 20. 1 分 (2841)2841答 (C) 二、填空题 ( 共18题 36分 )21. 2 分 (2312)2312 答：浓度 温度 压力 （2分） （注：每错一个扣1分）22. 2 分 (2550)2550 答：加压的 （2分）23. 2 分 (2555)2555 答：由 变为液态 由 变为固态 （2分）24. 2 分 (2434)2434答 f*=(s-R-R')- +1=(3-0-0)-1+1=3 (1分) 变量为温度T和任意两

22、种物质的浓度。 (1分) 25. 2 分 (2422)2422答 f = 3 26. 2 分 (2883)2883答 f = 0； 838 K 。 (2分) K = 2, F = 4 , f = 0 rG =rG 即得 27. 2 分 (2334)2334 答：（4） （2分）28. 2 分 (2564)2564答 F 点 (0.5分) G 点 (0.5分) CED 线段上任意点 (1分) 29. 2 分 (2320)2320 答：（1）2， （2）2 （2分）30. 2 分 (2323)2323 答：（1）二相； （2）二相 （2分）31. 2 分 (2554)2554 答：降低 升高 （2

23、分）32. 2 分 (2441)2441答 2 (2分) 33. 2 分 (2335)2335 答：2 2 2 （2分） （注：错一个扣一分） （蔗糖、水） （蔗糖水溶液、纯水） 在渗透平衡时，体系中有两个平衡压力，即(纯水)和(糖水)，所以，相律为： 34. 2 分 (2638)2638 答：（1）E；（2）A或B。视A和B的比例而定。 （2分）35. 2 分 (2438)2438答 3 (0.5分) 2 (0.5分) 4 (1分) 因为 对于渗透平衡，相律应为 f=C-+3 36. 2 分 (2395)2395答 S = 6 , R = 2 , C= 6 - 2 = 4 f = 4 - 3

24、 + 2 = 3 37. 2 分 (2307)2307答 相平衡体系的自由度数就是体系在不改变相的形态和相数时,可以独立变更的强度性质的最大数目。 (1分) 38. 2 分 (2366)2366 答：（1）面： 相区AOC为气相区，COB为液相区，BOA为固相区。即。 （2）线： I. 三条实线（分别是两个相区的交界线），在线上，是两相平 衡，温度和压力只有一个是独立变量。 OC线是气液平衡线，又称为蒸发曲线； OB线是液固平衡线，又称为熔化曲线； OA线是气固平衡线，又称为升华曲线。 II. 两条虚线EF和GH表示定压下升温时白磷的相变化情况。 在恒定情况下升温，白磷将由固态变成气态，即白磷

25、升华； 在恒定情况下升温，白磷将由固态熔化为液态，然后再蒸发为气态。 由此可见，若要实现升华操作，必须将体系的压力控制在低于三相点的 压力。 （3）点： O点是三相点，在该点三相平衡共存，即， p=21.20 Pa。 C点是临界点，高于此温度时，无论加多大压力，白磷的气体均不能被液化。 （10分）三、计算题 ( 共 8题 100分 )39. 15 分 (2369)2369 答：根据克拉贝龙方程：dp/dT=DfusHm/(DfusVmT)，当温度变化范围不太大时，DfusHm和DfusVm均可视作常数，在和间对上式积分得 DfusHmln(T2/T1)/ DfusVm （1） （4分） 如果令

26、，或，当很小时，则 故（1）式可写成：p(T2)=p(T1)+ DfusHm(T2-T1)/ (DfusVmT1) （2）（4分） DfusHm=DfusH M （1分） DfusVM(H2O) （3分） 故p(272.65K)=p(273.15K)+ DfusHm(T2-T1)/(DfusVm T1)=6.84 MPa（3分）40. 15 分 (9426)9426 答：根据题给数据绘制相图。 A w B （3分） （1）由相图看出最高绘溶点的温度为46°C 。 （1分） （2）加入B使体系的状态到达点时，体系开始变浑浊，算得加入B的质量为58.73 g。 （3分） （3）10

27、76;C时，在100 g A中逐渐加入B，加100 g B时，两共轭溶液的组成分别为： w=0.37 , w=0.90。 根据杠杆规则算出, 层溶液的质量分别为：m()=150.9 g , m()=49.1 g 。 （3分） （4）经计算，至少应向100 g A中加入900 g B，才能使A层消失。 （2分） （5）两共轭溶液的组成分别为：w=0.53 , w=0.84 它们的质量比为：m():m()=3.43 （2分） （6）从相图可见，加热至大约37°C时，体系由浑浊变清。 （1分）41. 10 分 (2663)2663答 (1) 根据题给数据，作出相图如下。 (3分) (2)

28、题中物系点 a 的各摩尔分数是： (2分) xM= 0.047 ， x乙= 0.121 ， x水= 0.832 (3) 连结 Wa，交曲线于 a1a2 (5分) a1点中：x水= n水/(n水+ n甲+ n乙) n水= 7.45 mol 体系从 a 点移至 a1点需加水：m水 = 84.3 g 同理：a2点中，n水= 0.23 mol，体系从 a 点移至 a2点需加水 45.86 g 42. 15 分 (2354)2354 答：（1） （2分） （2） （2分） 独立浓度关系为1 电中性关系为1 （2分） 独立化学平衡关系式 （2分） 所以，组分数 （0.5分） （3）物种数 （2分） 独立化

29、学平衡关系式 （2分） 电中性条件 （2分） 所以，组分数 （0.5分）43. 15 分 (9427)9427 答：（1）根据题给数据，绘制相图如下。 H2O w(C6H5OH) C6H5OH （6分） （2）T=339.1K，组成 （3分） （3）根据杠杆规则求得： 酚层质量)=71.8 g 水层质量)=28.2 g （4分） 水层中水的质量)=26.0 g 水层中酚的质量)=2.2 g （2分）44. 10 分 (9410)9410答 He是单原子气体,只有平动运动有贡献(电子不激发) q=qt=(2pmkT/h2)3/2×V (2分) St,m=(5/2)R+Rln(2pmkT/h2)3/2×V (2分) St,m=R(5/2)+ln(2pmkT2/h2)3/2×V2 -R(5/2)+ln(2pmkT