物理化学测验(相平衡).doc

此文档收集于网络，如有侵权，请 联系网站删除物理化学测验（四）一、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。1、硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三种水合物，问在101325 Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？( ) (1) 3种； (2) 2种； (3) 1种； (4) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。2、组分A(高沸点)与组分B(低沸点)形成完全互溶的二组分系统，在一定温度下，向纯B中加入少量的A，系统蒸气压力增大，则此系统为：( )。（1） 有最高恒沸点的系统；（2） 不具有恒沸点的系统；（3） 具有最低恒沸点的系统。3、设反应 aA(g ) = yY(g) + zZ(g),在101.325 kPa、300 K下，A的转化率是600 K的2倍，而且在300 K下系统压力为101 325 Pa的转化率是2101 325 Pa的2 倍，故可推断该反应（ ）。 （1）平衡常数与温度，压力成反比； （2）是一个体积增加的吸热反应 ； （3）是一个体积增加的放热反应； （4）平衡常数与温度成在正比，与压力成反比。 4、某反应A(s) = Y(g) + Z(g)的DrG与温度的关系为DrG= (45 000110 T/K) J mol -1 ， 在标准压力下, 要防止该反应发生，温度必须 ： ( ) 。 (1) 高于 136 ； (2) 低于184 ； (3) 高于184 ； (4) 低于136 ； (5) 高于136 而低于 184 。5、将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，等温在400 K，NH4HCO3 按下式分解并达到平衡： NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)系统的组分数C和自由度数为：( )。()， ；()， ；()， ； ()， 。6、 已知等温反应 CH4(g) = C(s) + 2H2(g) CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) 若提高系统总压力，则平衡移动方向为（ ）。 （1）向左 ，向右 ； （2）向右，向左； （3）和都向右。二、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题7分 ) 在323 K时，下列反应中NaHCO3(s)和CuSO4-5H2O(s)的分解压力分别为4 000 Pa和6052 Pa： 反应 2NaHCO3(s) =Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 反应 CuSO4-5H2O(s) =CuSO4-3H2O(s) + 2H2O(g) 求： (1) 反应和的K和K； (2) 将反应，中的四种固体物质放入一真空容器中，平衡后CO2的分压力为多少（T=323 K）？三、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题11分 ) 已知反应在800 K时进行： A (s) + 4B (g) = 3Y (s) + 4Z (g) 有关数据如下： 物质 A(s) B(s)Y(s)Z(s)-1116.7100-241.84151.46130.5827.15188.74193.0028.3330.8836.02 （1）计算下表中的数据温度 K298 K800 K（2）800 K时，将A(s)和Y(s)置于体积分数分别为w(B)=0.50, w(Z)=0.40, w(惰性气体)=0.10的混合气体中，上述反应将向哪个方向进行？（p=100 kPa）四、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题13分 )溴苯与水的混合物在101.325 kPa下沸点为95.7C,试从下列数据计算馏出物中两种物质的质量比.(溴苯和水完全不互溶)t / C92 100p*(H2O) / kPa75.487 101.325假设水的蒸发焓DvapHm与温度无关，溴苯、水的摩尔质量分别为157.0 gmol-1，18.02 gmol-1。五、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题8分 )在p=101.3 kPa，85时，由甲苯(A)及苯(B)组成的二组分液态混合物即达到沸腾。该液态混合物可视为理想液态混合物。试计算该理想液态混合物在101.3 kPa及85沸腾时的液相组成及气相组成。已知85时纯甲苯和纯苯的饱和蒸气压分别为46.00 kPa和116.9 kPa。六、(本小题12分) 根据图(a)，图(b)回答下列问题 （1） 指出图(a)中，K点所代表的系统的总组成，平衡相数及平衡相的组成；（2） 将组成x(甲醇)=0.33的甲醇水溶液进行一次简单蒸馏加热到85 C停止蒸馏，问馏出液的组成及残液的组成，馏出液的组成与液相比发生了什么变化？通过这样一次简单蒸馏是否能将甲醇与水分开？（3） 将(2)所得的馏出液再重新加热到78 C，问所得的馏出液的组成如何？与(2)中所得的馏出液相比发生了什么变化？（4） 将(2)所得的残液再次加热 到91 C，问所得的残液的组成又如何？与(2)中所得的残液相比发生了什么变化？欲将甲醇水溶液完全分离，要采取什么步骤？七、(本小题9分) A和B两种物质的混合物在101 325Pa下沸点-组成图如图，若将1 molA和4 molB混合，在101325 Pa下先后加热到t1=200 C，t2=400 C，t3=600 C，根据沸点-组成图回答下列问题：（1）上述3个温度中，什么温度下平衡系统是两相平衡？哪两相平衡？各平衡相的组成是多少？各相的量是多少(mol)？ （2）上述3个温度中，什么温度下平衡系统是单相？是什么相？八、问答题。( 本 大 题9分 )已知 CaF2 - CaCl2 相图，欲从CaF2 - CaCl2系统中得到化合物CaF2 CaCl2的纯粹结晶。试述应采取什么措施和步骤？ 九、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题10分 ) 已知下列两反应的K值如下： FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g) K1 Fe3O4(s) + CO(g) = FeO(s) + CO2(g) K2 K1 K2 873 973 0.871 1.15 0.678 1.77而且 两反应的 SnB=0 试求： (1) 在什么温度下Fe(s) , FeO(s), Fe3O4(s), CO(g)及CO2(g)全部存在于平衡系统中；(2) 此温度下 =？物理化学测验（四）答案一、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。1、解：（3） （2分）2、解：(3) (2分)3、解：（3） （2分）4、解：(2) （2分）5、解：(3) （2分）6、解：（1） （2分）二、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题7分 )解：(1)对于反应，p(H2O)= p(CO2)= p(总） 则 K=410-4对于反应，p(H2O)=p(总)则 K=3.6610-3 （3分） (2) 四种固体物质放入一真空容器中在323 K下达反应平衡后，系统有如下特性： 温度不变，反应和的K不变（不考虑气体的非理想性）； 对于反应，K不变，p(H2O)亦不变，故p(H2O)=6 052 Pa； 对于反应和，在同一容器内达平衡时，水蒸气只能有一个分压力p(H2O)，它既满足反应的K，也同时满足反应的K，故对于反应，p(H2O)=6 052 Pa，因此，我们有： K=/(p)2=410-4则 p(CO2)=661 Pa （7分）即甲苯含量为 w (甲苯)=0.80 (质量分数)。 （8分）三、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题8分 )解：（1） 温度 K298K800K149.35114.4162.693.90100.939.292.0710-182.7210-3 （4分） （2）J=0.410 J K，A 0，故反应向左进行。 （8分）四、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题13分 )解：ln= ln=解出：95.7C时p*(水)=86.5 kPa ；p*(溴苯)=(103.325-86.65) kPa=14.68 kPa ， （5分） = = m (水) ：m (溴苯) =1.68：1 。 （10分）五、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题8分 ) 解： 由该液态混合物可视为理想液态混合物，各组分均符合拉乌尔定律，故 p=+ ()xB xB= xA=1 xB=0.220 （3分）气相组成，由式 yB yA=1 yB=0.100 （8分）六、(本小题12分)解： （1）如图(a)所示，K点代表的总组成x(CH3OH)=0.33时，系统为气、液两相平衡, L点为平衡液相, x(CH3OH)=0.15，G点为平衡气相，y(CH3OH)=0.52； (3分)（2）由图(b)可知，馏出液组成yB,1=0.52，残液组成xB,1=0.15。经过简单蒸馏，馏出液中甲醇含量比原液高，而残液比原液低，通过一次简单蒸馏，不能使甲醇与水完全分开； (6分)（3）若将(2)所得的馏出液再重新加热到78，则所得馏出液组成yB,2=0.67，与(2)所得馏出液相比，甲醇含量又高了； (7分)（4）若将(2)中所得残液再加热到91，则所得的残液组成xB,2=0.07，与(2)中所得的残相比，甲醇含量又减少了； (9分) （5）欲将甲醇水溶液完全分离，可将原液进行多次反复蒸馏或精馏。 (12分)七、(本小题9分)解：(1)t2=400C时，平衡系统是两相平衡。此时是液-气两相平衡。各平衡相的组成，如下图所示，为xB(l) =0.88 , yB=0.50 = n(g)+n(l)=5 mol 解得：n(l)= 4.0mol；n(g)=1.0 mol （6分） (2) t1=200 C时，处于液相； t 3 =600 C时，处于气相。 （9分）八、问答题。( 本 大 题9分 )解：必须选定溶液的组成在含CaCl2 约为 w(CaCl2)= 0.600.80 之间。今假定选组成为a 之溶液，从a冷却下来与FD 线相交，当越过FD线后便有固相CaF2 CaCl2析出，溶液组成沿FD 线改变，待温度降到GDH（即三相点温度）线以上一点点时，将固体从溶液中分离，即可得到纯粹的CaF2 CaCl2 结晶。 （9分）九、计算题。请计算下列各题。( 本 大 题10分 )解：(1) K1=p(CO2)/p(CO) K2=p(CO2)/p