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文档简介
第六章 相平衡 102 学时 本章应用热力学方法讨论相平衡体系的一般规律。学习一些典型相图的制法、分析与应用。相律与相图的分析及应用是本章的主要基本内容。相图分析着重于二组分凝聚体系。本章基本要求:1、明确相、组分数和自由度的概念,理解相律的推导过程及其在相图中的应用。2、热力学平衡条件对单组分体系的应用。 3、能看懂单组分、二组分系统的一些典型相图,并会应用相律来说明相图中点、线、区的意义,会使用相律和杠杆规则,了解系统在不同过程中发生的相变化规律。4、了解相图绘制的几种常用方法,要求能根据热分析数据绘出步冷曲线进而得出相图或由相图推测绘出步冷曲线。5、了解萃取和结晶分离的依据和原理,了解分配定律。了解相图在实际中的一些应用。6、对于三组分系统的相图,了解正三角形的组成表示法,了解三组分系统液液平衡相图或三组分系统液固平衡相图的特点。本章重点:相、组分、自由度相概念,相律的应用,克拉贝龙方程和克拉贝龙克劳修斯方程的应用,单组分系统PT相图分析与应用,热分析法与二组分凝聚系统TX相图分析与应用,步冷曲线绘制,双液系TX与PX相图的分析与应用,相点与物系点关系,杠杆规则的使用。本章难点:独立组分数确定与相律计算,物系点与相点的关系,二组分凝聚体系相图的相态分析,步冷曲线绘制,双液系相图的应用。基本概念及主要公式基本概念:相和相数组分数自由度数三相点相点和系统点恒沸混合物共轭溶液会溶温度共沸温度低共熔点热分析法步冷曲线转熔温度主要公式及原理:1、 吉布斯相律:F=C-P+2(1) 不论系统中S种物质是否在每一相均存在,都不影响相律的形式。(2) 相律中的“2”表示系统整体温度、压力均相同。(3) 相律中“2”表示外界条件中只考虑温度和压力的影响;相律普遍形式F=C-P+n(n指外界影响因素)。(4) 凝聚系统相律: F=C-P+(不考虑压力影响)。2、杠杆规则: (1) 杠杆规则用来计算两相平衡时相的数量。(2) 若用质量分数表示组成时,两相的量应是质量。(3) 杠杆规则适用于任意两相平衡。3、精馏原理:将液态混合物同时经多次部分气化和部分冷凝而使之分离的操作称为精馏,是多次简单蒸馏的组合。4、水蒸气蒸馏:利用共沸点低于各纯液体沸点原理,分离提纯不溶于水的高沸点有机物,可降低蒸馏温度,避免高沸点有机物的高温分解。思考题1 多相体系平衡的条件是什么?2 根据水的相图,对相区、两相平衡线、几个相点及其自由度进行分析。3 试对硫的相图进行粗略分析。4 如何根据实验数据从苯和甲苯的p-x图绘制T-x图?5 如何用热分析法绘二组分低共熔相图?6 形成稳定化合物的相图有何特点?7 形成不稳定化合物的相图有何特点? 8 有低共熔点的部分互溶固溶体的相图有何特点?9 有转熔温度的部分互溶固溶体的相图有何特点?10 单组分体系的三相点与低共熔点有何异同点?11 低共熔物能不能看作是化合物?12 水的三相点与冰点是否相同? 13 沸点和恒沸点有何不同? 14 恒沸混合物是不是化合物?15 恒沸点时的独立组分数究竟等于1,还是等于2 ?16 在二组分体系中,如何使用杠杆规则?17 说说相图在简单蒸馏中的应用?18 说说相图在精馏中的应用?19 说说相图在水蒸气蒸馏中的应用?20 说说相图在萃取中的应用?21 说说相图在区域熔炼中的应用?22 说说相图在重结晶中的应用?23 下列说法对吗?为什么?(1)在一给定的体系中,独立组分数是一个确定的数。(2)单组分体系的物种数一定等于1。(3)相律 适用于任何相平衡体系。(4)在相平衡体系中,如果每一相中的物种数不相等,则相律不成立。24 硫氢化铵的分解反应:(1)在真空容器中分解;(2)在充有一定氨气的容器中分解;两种情况的独立组分数是否一样? 25 试求下述体系的自由度并指出变量是什么?(1)压力下,液体水与水蒸气达平衡;(2)液体水与水蒸气达平衡;(3)25 和压力下,固体 NaCl 与其水溶液成平衡;(4)固态NH4HS与任意比例的 H2S 及 NH3 的气体混合物达化学平衡;(5)I2(s)与I2(g)成平衡。26 下列说法对吗?为什么?(1)杠杆规则只适用于TX 图的两相平衡区。两相的量可以物质的量或质量表示。 (2)通过精馏的方法总可以将二元互溶液系分离成两个纯组分。 (3)一般有机物可以用水蒸气蒸馏法提纯,当有机物质的饱和蒸气压和摩尔质量越大时,提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少,燃料越省。 (4)恒沸物是化合物。因为其组成不变。27热分析法绘制相图的原理是什么?如何从冷却曲线的形状来断别体系的相变情况?实验过程中应注意哪些问题?填空题1. 在25时,A,B,C三种物质(不发生化学反应)所形成的溶液与固相A和B、C组成的气相呈平衡,则体系的自由度f = 。 A,B,C三物质组成的体系能平衡共存的最大相数是 。 2在石灰窑中,分解反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2 (g)已平衡,则该体系的组分数C= ,相数P = ,自由度数f = 。3CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)和CO2(g)达到平衡时,此体系的相数是 ,组分数是 ,自由度数是 。4纯液体在其正常沸点下沸腾变为气体,下述各量中增加的量是 ,减少的量是 ,不变的量是 。A蒸气压 B摩尔气化热 C摩尔熵 D摩尔焓 E吉布斯自由能 F温度 G外压 H摩尔体积 I亥姆霍兹自由能5已知水的平均气化热为40.67kJmol-1,若压力锅允许的最高温度为423K,此时压力锅内的压力为 kPa.6在一透明的真空容器中装入足够量的纯液体,若对其不断加热,可见到 现象,若将容器不断冷却,又可见到 现象。7一个含有K+,Na+,NO3,SO42,四种离子的不饱和水溶液,其组分数为 。8已知温度T时,液体A的蒸气压为13330Pa,液体B的蒸气压为6665Pa,设A与B构成理想液体混合物,则当A在溶液中的摩尔分数0.5时,其在气相中的摩尔分数为 。9定温下水,苯甲酸,苯平衡体系中可以共存的最大相数为 。10二元液系相图中,共沸点的自由度数f = 。选择题 1水煤气发生炉中共有C(s),H2O(g),CO(g), CO2(g)及H2(g)五种物质,它们之间能发生下述反应:CO2(g)+ C(s) = 2CO(g) CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g) H2O(g) + C(s) = H2(g) + CO(g) 则此体系的组分数、自由度数为 。A5;3 B4;3 C3;3 D 2;22物质A与B可形成低共沸混合物E,已知纯A的沸点小于纯B的沸点,若将任意比例的A+B混合物在一个精馏塔中精馏,在塔顶的馏出物是 。A纯A B纯B C低共沸混合物 D都有可能3Clapeyron-Clausius方程可适用于 。AI2(s)= I2(g) BC(石墨)= C(金刚石) CI2(g,T1,P1)= I2(g,T2,P2) DI2(s) = I2(l)4将一透明容器抽成真空,放入固体碘,当温度为50时,可见到明显的碘升华现象,有紫色气体出现,若维持温度不变,向容器中充入氧气使之压力达到100p时,将看到容器中 。A紫色变深 B紫色变浅 C颜色不变 D有液态碘出现5在一定温度下,水在其饱和蒸气压下气化,下列各函数增量中 为零。A U BH CS DG 6在一定外压下,多组分体系的沸点 。A 有恒定值 B 随组分而变化 C 随浓度而变化 D 随组分及浓度而变化7压力升高时,单组分体系的沸点将 。A升高 B降低 C不变 D不一定8进行水蒸汽蒸馏的必要条件是 。A两种液体互不相溶 B 两种液体蒸气压都较大C 外压小于101kPa d两种液体的沸点相近9液体A与液体B不相混溶,在一定温度T,当有B存在并且达到平衡时,液体A 的蒸气压为 。A. 与体系中A的摩尔分数成比例 B等于T温度下纯A的蒸气压C. 大于T温度下纯A 的蒸气压 D 与T 温度下纯B 的蒸气压之和等于体系的总压力。10氢气和石墨粉在没有催化剂存在时,在一定温度和压力下不发生化学反应,体系的组分数是 。A2 B3 C4 D511上述体系中,有催化剂存在时可生成n种碳氢化合物,平衡时组分数为 。A2 B4 Cn + 2 D n12相律适用于 。A封闭体系 B敞开体系 C非平衡敞开体系 D已达平衡的多相敞开体系13某物质在某溶剂中的溶解度 。A 仅是温度的函数 B 仅是压力的函数 C 同是温度和压力的函数 D 除了温度压力外,还是其他因素的函数14在实验室的敞口容器中,装有单组分液体,如对其不断加热,则看到 。A沸腾现象 B三相共存现象 C临界现象 D升华现象15相图与相律之间的关系是 。A相图由相律推导得出 B相图由实验结果绘制得出,不能违背相律C相图决定相律 D相图由实验结果绘制得出,与相律无关16下述说法中错误的是 。A通过相图可确定一定条件下体系由几相构成B相图可表示出平衡时每一相的组成如何C相图可表示达到相平衡所需时间长短D通过杠杆规则可在相图上计算各相的相对含量17三组分体系的最大自由度数及平衡共存的最大相数为 。A3;3 B3;4 C4;4 D: 4;518NH4HS(s)的分解压力为1 pq时,反应NH4HS(s)= NH3(g)+ H2S(g)的标准平衡常数是 。A1 B1/2 C1/4 D1/819水的三相点附近其蒸发热为44.82 kJmol-1,熔化热为5.99 kJmol-1,则在三相点附近冰的升华热约为 。A38.83 kJmol-1 B50.81 kJmol-1C38.83 kJmol-1 D50.81 kJmol-120 在相图上,当物系点处于 点时,只存在一个相。A恒沸点 B熔点 C临界点 D最低共熔点21具有最低恒沸温度的某二组分体系,在其T-X相图的最低点有 。Af = 0;xg = xl Bf = 1;xg = xl Cf = 0;xg xl Df = 1;xg x2280时纯苯的蒸气压为0.991 pq,纯甲苯的蒸气压为0.382 pq,若有苯甲苯气液平衡混合物在80时气相中苯的摩尔分数为y苯=0.30,则液相组成x苯接近于 。 A0.85 B0.65 C0.35 D0.14判断题1. 在一个给定的体系中,物种数可以因分析问题的角度不同而不同,但独立组分数是一个确定的数。2自由度就是可以独立变化的变量。3I2(s)= I2(g)平衡共存,因S = 2, R = 1, R/ = 0所以C = 1。4单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。5在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对的量。6对于二元互溶液系,通过精馏方法总可以得到两个纯组分。7部分互溶双液系总以相互共轭的两相平衡共存。8恒沸物的组成不变。9相图中的点都是代表体系状态的点。10三组分体系最多同时存在4个相。11完全互溶双液系Tx图中,溶液的沸点与纯组分的沸点的意义是一样的。12 据二元液系的px图,可以准确判断该体系的液相是否是理想液体混合物。13 二元液系中若A组分对拉乌尔定律产生正偏差,那么B组分必定对Raoult定律产生负偏差。14 A、B两液体完全不互溶,那么当有B存在时,A的蒸气压与体系中A的摩尔分数成正比。计算题1 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)部分分解为NH3(g)和HCl(g)。 (2) 若在上述体系中额外再加入少量NH3(g)。(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。 2 在制水煤气的过程中,五种物质:H2O(g),C(s),CO(g),H2和CO2(g)相互建立如下三个平衡:H2O(g)+C(s)=H2(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g)CO2(g)+C(s)=2CO(g) 该体系的独立组分数为多少? 3. 已知Na2CO3(s)和H2O (l)可以组成的水合物Na2COH2O(s), Na2CO37H2O(s)和Na2CO310H2O(s) (1) 在101.325 kPa 与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的含水盐最多可有几种?(2) 在293.15 K时与水蒸气共存的含水盐最多可有几种? 4 在101.325kPa 时使水蒸气通入固态碘(I2)和水的混合物,蒸馏进行的温度为371.6 K,使馏出的蒸汽凝结,并分析馏出物组成。已知每0.10 kg水中有0.0819kg碘。试计算该温度时故态碘的蒸汽压 5 已知固体苯的蒸汽压在273.15 K时为3.27 kPa,293.15 K时为12.303 kPa,液体苯的蒸汽压在293.15 K时为10.021 kPa,液体苯的摩尔蒸发热为34.17 kJ/mol。求:(1) 303.15 K时液体苯的蒸汽压。(2) 苯的摩尔升华热。(3) 苯的摩尔熔化热。 6. NaCl-H2O所形成的二组分体系,在252 K时有一个低共熔点,此时冰,NaCl2H2O(固)和浓度为22.3%(质量百分数,下同)的NaCl水溶液平衡共存。在264K时不稳定化合物(NaCl2H2O)分解,生成无水NaCl和27%的NaCl 水溶液。已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时,溶解度略有增加)。 (1) 试绘出相图,并指出各部分存在的相平衡。(2) 若有1.00 kg 28%的NaCl 溶液,由433 K冷却到263 K,问在此过程中最多能析出多少纯NaCl? 7 Mg(熔点924K)和Zn(熔点692K)的相图具有两个低共熔点,一个为641 K(3.2% Mg,质量百分数,下同),另一个为620 K(49% Mg),在体系的熔点曲线上有一个最高点863 K(15.7% Mg)。(1) 绘出Mg和Zn的T-x图,并标明各区中的相。(2) 分别指出含80% Mg和30% Mg的两个混合物从973 K冷却到573 K的步冷过程中的相变,并根据相律予以说明。 (3) 绘出含49% Mg的熔化物的步冷曲线。 8. 固态和液态UF4的蒸汽压(单位:Pa)分别为 lnp(s)=41.67 - 10017K/T lnp(l)=29.43 - 5899.5K/T计算固,液,气三相共存时(三相点)的温度和压力。 9 某高原地区大气压力只有61.33kPa,如将下列四种物质在该地区加热,问哪种物质将直接升华。 物质 汞 苯 氯苯氩 三相点的温度,T/K234.28278.62550.2 93.0 压力 p/Pa1.60 4813 5.7 6.87 10电解LiCl制备金属锂时。由于LiCl熔点高(878 K),通常选用比LiCl难电解的KCl(熔点1048 K)与其混合。利用低共熔点现象来降低LiCl熔点,节约能源。已知LiCl(A)-KCl(B)物系的低共熔点组成为含w(B)=0.50,温度为629 K。而在723K时KCl含量w(B)=0.43时的熔化物冷却析出LiCl(s)。而w(B)=0.63时析出KCl(s)。 (1) 绘出LiCl-KCl的熔点-组成相图。 (2) 电解槽操作温度为何不能低于629 K。 11Pb(熔点600 K)和Ag(熔点1233 K)在578K时形成低共熔混合物。已知Pb熔化时吸热4858J/mol。设溶液是理想液体。试计算低共熔物的组成。 12某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示:(固体)(1)(液体)(2)试求其:(1)摩尔升华焓 (2)正常沸点 (3)三相点的温度和压力 (4)三相点的摩尔熔化熵13在海拔 4500m 的西藏高原上,大气压力只有 57.329kPa,水的沸点为 84,求水的气化热。14一冰溪的厚度为 400m,其比重为 0.9168,试计算此冰溪底部冰的熔点。设此时冰溪的温度为 -0.2,此冰溪能向山下滑动否?15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 下逐渐渐低压力,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,液相开始消失,最后一滴液相的组成如何?(3)压力为 92.00kPa 时,体系内气、液两相平衡,两相的组成如何?两相的物质的量各为多少?16四氢萘 C10H12 在 207.3、下沸腾。假定可以使用特鲁顿规则、即摩尔蒸发熵为 88JK-1mol-1。试粗略估计在下用水蒸气蒸馏四氢萘时,每 100g 水将带出多少克四氢萘?17热分析方法测得Ca,Mg二组分体系有如下数据: Wca00.10.190.460.550.650.790.901.00转折点温度T1/K/8837879739949237391028/水平线的温度T2/K9247877877879947397397391116(1)根据以上数据画出相图,在图上标出各相区的相态; (2)若相图中有化合物生成时,写出化合物的分子式(相对原子质量 Ca:40,Mg:24);(3)将含 Ca 为 0.40(质量分数)的混合物 700g 加热熔化后,再冷却至 787K 时,最多能得纯化合物若干克?18NaClH2O 所组成的二组分体系在 -21 时有一个低共熔点,此时冰。NaCl2H2O(s)和浓度为 W=0.223 的 NaCl 水溶液平衡共存。在 -9 时,不稳定化合物 NaCl2H2O 分解,生成无水 NaCl 和 W=0.27 的 NaCl 溶液。已知无水氯化钠在水中的溶解度受温度的影响很小,当温度升高时,略有增加。 (1)根据以上条件绘出 NaClH2O 系统的固液平衡相图,并标出各部分存在的相。 (2)若以冰盐水作致冷剂,能获得的最低温度是多少? (3)若需 -10 的冰盐水,应配制的 NaCl 水溶液的浓度为多少? (4)为了将含 2.5% 地 NaCl 的海水淡化,先将海水降温,使冰析出,将冰溶化而获得淡水。问冷到什么温度时获得的淡水最多? (5)若有 100g W =0.28 的 NaCl 溶液由 160 冷却,问当温度降到多少度时析出的 NaCl 最多,为多少克?19KNO3NaNO3H2O 体系在 5 时有一三相点,在这一点无水 KNO3 和无水 NaNO3 同时与一饱和溶液达到平衡。已知此饱和溶液含 KNO3 为 9.04%(重量),含 NaNO3 为 41.01%(重量)。如果有一 70g KNO3 和 30g NaNO3 的混合物,欲用重结晶方法回收纯 KNO3,试计算在 5 时最多能回收 KNO3 若干克?20已知水在100时的饱和蒸气压为101.3 kPa ,汽化热为40.68 kJmol-1,试计算(1)水在95时的饱和蒸气压。(2)水在106.3 kPa下的沸点。21 A、B两种液体形成理想溶液,在80容积为15升的空容器中加入0.3mol及0.5molB,混合物在容器内形成气液两相平衡,测得物系的压力为1.023105Pa,液体组成为含B的摩尔分数为x = 0.55,求两纯液体在80时的饱和蒸气压,设液体体积可忽略。22 25时,苯水乙醇体系的相互溶解度数据(%质量)如下: 苯0.10.41.34.49.212.817.520.030.0水80.070.060.050.040.035.030.027.720.5乙醇19.929.638.745.650.852.252.552.349.5苯40.050.053.060.070.080.090.095.0水15.211.09.87.54.62.30.80.2乙醇44.839.037.232.525.417.79.24.8(1)绘出三组分液-液平衡相同; (2)在 1kg 质量比为 42:58 的苯与水的混合液(两相)中,加入多少克的纯乙醇才能使系统成为单一液相,此时溶液的组成如何? (3)为了萃取乙醇,往 1kg 含苯 60%、乙醇 40%(质量)的溶液中加入 1kg 水,此时系统分成两层。上层的组成为:苯 95.7% ,水 0.2% ,乙醇 4.1% 。问水层中能萃取出乙醇多少克?萃取效率(已萃取出的乙醇占乙醇总量的百分数)多大?23 19492054K 之间,金属 Zr 的蒸气压方程为请得出 Zr 的摩尔升华焓与温度 T 的关系式。并估算 Zr 在溶点 2128K 时的摩尔升华焓和蒸气压。 1. (3)W(乙醇)=0.375g ;萃取效率:93.8% 典型例题分析1、 已知液体甲苯(A)和液体(B)在90时的饱和蒸气压分别为PA=54.22kPa和PB=136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为xB,0=0.3的甲苯-苯混合物5mol,在90下成气-液两相平衡,若气相组成为yB=0.4556求:(1)平衡时液相组成xB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)yA=1-0.4556=0.5444 PA=PA*xA=PA*(1-xB)=PyAPB=PB*xB=PyB (2) n(l)+n(g)=5mol n(l) (xB.0-xB)=n(g) (yB- xB.0)n(l) (0.3-0.2500)=5mol-n(l)(0.4556-0.3)n(l)=3.784moln(g)=(5-3.784)mol=1.216mol2、 单组分系统硫的相图如下图,试用相律分析图中各点、线、 面相平衡关系及自由度数。解:各面的自由度F:F=C-P+2=1-1+2=2各线的自由度F: F=C-P+2=1-2+2=1各点(b,c,f)的自由度F: F=C-P+2=1-3+2=0 各线的相平衡关系: ab: 正交硫 D 硫蒸气; bc: 正交硫 D 单斜硫;cd: 正交硫 D 液体硫; cf: 单斜硫 D 液体硫;fe: 液体硫 D 硫蒸气; fb: 单斜硫 D 硫蒸气。各点的相平衡关系:b: 正交硫 D 硫蒸气 D 单斜硫;c: 正交硫 D 液体硫 D 单斜硫;f: 单斜硫 D 液体硫 D 硫蒸气。3、 25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。xB10.10.20.40.60.80.950.981PA/kPa2.902.592.372.071.891.811.440.670PB/kPa01.081.792.652.892.913.093.133.17(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xB,0=0.3的系统在平衡压力p=4.16kPa下,气-液两相平衡,求平衡时气相组成xB;(3)上述系统5mol,在p=4.16kPa下达到平衡时,气相、液相的物质的量各为多少?气相中含丙酮和水的物质的量各为多少?(4)上述系统工程10kg,在p=4.16kPa下达到平衡时,气相、液相的质量各为多少?解: (1)完整的压力-组成图如图所示.(2)组成为xB,0=0.3的系统在平衡压力p=4.16kPa下,气-液两相平衡时,从图上可得知: xB=0.2 yB=0.429(3) n(l)+n(g)=5mol n(l)(0.3-0.2)= n(g) (0.429-0.3) n(l)=2.82mol n(g)=2.18molnB(g)=yBn(g)=0.4292.18 mol =0.94 molnA(g)= n(g)- nB(g)= (2.18-0.94) mol=1.24 mol(4) m(l)+m(g)=10kg MA=60.096 MB=18.015 n(l)(0.3-0.2)= n(g) (0.429-0.3) n(l)=119.01mol m(l)=51.68119.01=6.13kg m(g)=3.87kg4、 已知水-苯酚系统在30液-液平衡时共轭溶液的组成w(苯酚)为:L1(苯酚溶于水),8.75%;L2(水溶于苯酚),69.9% 。(1)在30,100g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) m(L1)+m(L2)=300gm(L1) (33.3%-8.75%)=m(L2) (69.9%-33.3%) m(L1) 24.55%=300g- m(L1) 36.6%m(L1)=179.6g m(L2)=(300-179.6)g=120.4g(2)m(L1)+m(L2)=400gm(L1) (50%-8.75%)=m(L2) (69.9%-50%) m(L1) 41.25%=400g- m(L1) 19.9% m(L1)=130.2g m(L2)=(400-130.2)g=269.8g、 液体H2O(A),CCl4(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下:t/405060708090pA/kPa7.3812.3319.9231.1647.3470.10pB/kPa28.842.360.182.9112.4149.6两液体成完全不互溶系统。(1).绘出H2O-CCl4系统气、液、固三相平衡时气相中H2O,CCl4的蒸气分压及总压对温度的关系曲线;(2).从图中找出系统在外压101.325kPa下的共沸点;(3)某组成为yB(含CCl4的摩尔分数)的H2O-CCl4气体混合物在101.325kPa下的恒压冷却到80时,开始凝结出液体水,求此混合物气体的组成;(4)上述气体混合物继续冷却至70时,气相组成如何;(5)上述气体混合物冷却到多少度时,CCl4也凝结成液体,此时气相组成如何?解:(1) 气相中H2O,CCl4的蒸气分压及总压对温度的关系曲线如下图所示.(2) 从图中可找出系统在外压101.325kPa下的共沸点为66.75。(3) 开始凝结出液体水,说明水蒸气与液体水两相平衡,此时:PA=47.34kPa yA= PA/P=47.34/101.325=0.467yB=1-0.467=0.533(4) 冷却至70时, CCl4仍然没有凝结成液体. PA=31.16 kPayA= PA/P=31.16/101.325=0.308 yB=1-0.308=0.692(5) 上述气体混合物冷却到66.75时,CCl4也凝结成液体,此时从图上可得到:PB=74.27kPa yB=74.27/101.325=0.733yA=1-0.733=0.2676、 A-B二组分液态部分
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