物理化学习题答案(二)-相平衡

xxx公司物理化学习题答案(二)-相平衡文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度物理化学习题答案（二）一.选择题1.当克劳修斯_克拉贝龙方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则：(C)(A)p必随T之升高而降低(B)p必不随T而变(C)p必随T之升高而变大(D)p随T之升高可变大或减少2.水的三相点，其蒸发热和熔化热分别为44.82和5.994kJ·mol-1。则在三相点冰的升华热约为：(B)(A)38.83kJ•mol-1(B)50.81kJ•mol-1(C)-38.83kJ•mol-1(D)-50.81kJ•mol-13.已知苯一乙醇双液体系中，苯的沸点是353.3K，乙醇的沸点是351.6K，两者的共沸组成为：含乙醇47.5%(摩尔分数)，沸点为341.2K。今有含乙醇77.5%的苯溶液，在达到气、液平衡后，气相中含乙醇为y2，液相中含乙醇为x2。问：下列结论何者正确

(C)(A)y2>x2(B)y2=x2(C)y2<x2(D)不能确定4.如上题，若将上述溶液精馏，则能得到：(D)(A)纯苯(B)纯乙醇(C)纯苯和恒沸混合物(D)纯乙醇和恒沸混合物5.绝热条件下，273.15K的NaCl加入273.15K的碎冰中，体系的温度将如何变化

（B）(A)不变(B)降低(C)升高(D)不能确定6.体系中含有H2O、H2SO4•4H2O、H2SO4•2H2O、H2SO4•H2O、H2SO4，其组分数C为：(B)(A)1(B)2(C)3(D)47.在410K，Ag2O(s)部分分解成Ag(s)和O2(g)，此平衡体系的自由度为：(A)(A)0(B)1(C)2(D)38.在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为：(D)(A)1(B)2(C)3(D)49.CaCO3(s)、CaO(s)、BaCO3(s)、BaO(s)及CO2(g)构成的平衡物系，其组分数为：(B)(A)2(B)3(C)4(D)510.由CaCO3(s)、CaO(s)、BaCO3(s)、BaO(s)及CO2(s)构成的平衡体系其自由度为：(C)(A)f=2(B)f=1(C)f=0(D)f=311.N2的临界温度是124K，室温下想要液化N2,就必须：(D)(A)在恒温下增加压力(B)在恒温下降低压力(C)在恒压下升高温度(D)在恒压下降低温度12.对于与本身的蒸气处于平衡状态的液体，通过下列哪种作图法可获得一直线：(C)(A)p对T(B)lg(p/Pa)对T(C)lg(p/Pa)对1/T(D)1/p对lg(T/K)13.在相图上，当体系处于下列哪一点时存在二个相：(A)(A)恒沸点(B)三相点(C)临界点(D)最低共熔点14.在相图上，当体系处于下列哪一点时存在一个相：(C)(A)恒沸点(B)熔点(C)临界点(D)最低共熔点15.将非挥发性溶质溶于溶剂中形成稀溶液时，将引起(A)(A)沸点升高(B)熔点升高(C)蒸气压升高(D)都不对16.稀溶液的依数性包括蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压,下面的陈述其中正确的是(C)(A)只有溶质不挥发的稀溶液才有这些依数性(B)所有依数性都与溶剂的性质无关(C)所有依数性都与溶液中溶质的浓度成正比(D)所有依数性都与溶质的性质有关17.两只各装有1kg水的烧杯，一只溶0.01mol蔗糖，另一只溶有0.01molNaCl，按同样速度降温，则：(A）(A)溶有蔗糖的杯子先结冰(B)两杯同时结冰(C)溶有NaCl的杯子先结冰(D)视外压而定18.下列气体溶于水溶剂中，哪个气体不能用亨利定律（C）。(A)N2(B)O2(C)NO2(D)CO19.已知硫可以有单斜硫，斜方硫，液态硫和气态硫四种存在状态。硫的这四种状态(B)稳定共存。(A)能够(B)不能够(C)不一定20.在NaCl饱和水溶液中，固体NaCl的化学势与溶液中NaCl的化学势相比，大小关系如何？ (C)(A)固体NaCl的大 (B)固体NaCl的小(C)相等 (D)不能比较21.固体六氟化铀的蒸气压p与T的关系式为lg(p/Pa)=10.65-2560/(T/K)，则其平均升华热为：(B)(A)2.128kJ•mol-1(B)49.02kJ•mol-1(C)9.242kJ•mol-1(D)10.33kJ•mol-122.在0℃到100℃的范围内液态水的蒸气压p与T的关系为：lg(p/Pa)=-2265k/T+11.101，某高原地区的气压只有59995Pa，则该地区水的沸点为：(A(A)358.2K(B)85.2K(C)358.2℃23.一个水溶液包含n个溶质，该溶液通过一半透膜与纯水相平衡，半透膜仅允许溶剂水分子通过，此体系的自由度为：（D）(A)n(B)n－1(C)n＋1(D)n＋224.某一固体在25℃和pθ(A)固体比液体密度大些(B)三相点的压力大于pθ(C)固体比液体密度小些(D)三相点的压力小于pθ25.碘的三相点处在115℃(A)比固态碘密度大(B)在115℃以上不能存在(C)在pθ压力下不能存在(D26.二元恒沸混合物的组成（C）(A）固定(B)随温度而变(C)随压力而变(D)无法判断27.正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（B）(A)ΔS=0(B)ΔG=0(C)ΔH=0(D)ΔU=028.用相律和Clapeyron方程分析常压下水的相图所得出的下述结论中不正确的是（D）(A)在每条曲线上，自由度f=1(C)在水的凝固点曲线上，ΔHm(相变)和ΔVm的正负号相反(B)在每个单相区，自由度f=2(D)在水的沸点曲线上任一点，压力随温度的变化率都小于零29.关于杠杆规则的适用对象,下面的说法中不正确的是（B）(A)不适用于单组分系统(B)适用于二组分系统的任何相区(C)适用于二组分系统的两个平衡相(D)适用于三组分系统的两个平衡相30.右图中，从P点开始的步冷曲线为：（D）上图中，区域H的相态是：（C） (A)溶液(B)固体CCl4(C)固体CCl4+溶液(D)固体化合物+溶液31.两液体的饱和蒸汽压分别为p*A，p*B，它们混合形成理想溶液，液相组成为x，气相组成为y，若p*A>p*B，则：（A）(A)yA>xA(B)yA>yB(C)xA>yA(D)yB>yA

32.关于亨利系数，下列说法中正确的是：(D)(A)其值与温度、浓度和压力有关(B)其值与温度、溶质性质和浓度有关(C)其值与温度、溶剂性质和浓度有关(D)其值与温度、溶质和溶剂性质及浓度的标度有关

33.已知373K时液体A的饱和蒸气压为133.24kPa，液体B的饱和蒸气压为66.62kPa。设A和B形成理想溶液，当溶液中A的物质的量分数为0.5时，在气相中A的物质的分数为：(B)(A)1(B)2/3(C)1/2(D)1/334.下述说法哪一个正确

某物质在临界点的性质(D)

(A)与外界温度有关(B)与外界压力有关(C)与外界物质有关(D)是该物质本身的特性35.2molA物质和3molB物质在等温等压下混和形成液体混合物，该系统中A和B的偏摩尔体积分别为1.7910-5m3·mol-1,2.1510-5m3·mol(A)9.6710-5m3(B)9.8510-5m3(C)1.00310-4m336.现有4种处于相同温度和压力下的理想溶液：(1)0.1mol蔗糖溶于80mL水中，水蒸气压力为p1(2)0.1mol萘溶于80mL苯中，苯蒸气压为p2(3)0.1mol葡萄糖溶于40mL水中，水蒸气压为p3(4)0.1mol尿素溶于80mL水中，水蒸气压为p4这四个蒸气压之间的关系为：(B)(A)p1p2p3p4(B)p2p1p4p3(C)p1p2p4(1/2)p3(D)p1p42p3p237.沸点升高，说明在溶剂中加入非挥发性溶质后，该溶剂的化学势比纯剂的化学势：(B)(A)升高(B)降低(C)相等(D)不确定38.液体B比液体A易于挥发，在一定温度下向纯A液体中加入少量纯B液体形成稀溶液，下列几种说法中正确的是：(C)(A)该溶液的饱和蒸气压必高于同温度下纯液体A的饱和蒸气压。(B)该液体的沸点必低于相同压力下纯液体A的沸点。(C)该液体的凝固点必低于相同压力下纯液体A的凝固点(溶液凝固时析出纯固态A)。(D)该溶液的渗透压为负值39．在373.15K和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学位的关系为(A)(A)μ(水)＝μ(汽)(B)μ(水)＜μ(汽)(C)μ(水)＞μ(汽)(D)无法确定40．下列哪种现象不属于稀溶液的依数性（D）(A)凝固点降低（B）沸点升高(C)渗透压（D）蒸气压升高41．真实气体的标准态是：（D）(A)f=pθ的真实气体(B)p=pθ的真实气体(C)f=pθ的理想气体(D)p=pθ的理想气体42．以下各系统中属单相的是（C）(A)极细的斜方硫和单斜硫混合物(B)漂白粉(C)大小不一的一堆单斜硫碎粒(D)墨汁43．NaCl(s)，NaCl水溶液及水蒸汽平衡共存时,系统的自由度（B）(A)0(B)1(C)2(D)344．对于相律,下面的陈述中正确的是（B）(A)相律不适用于有化学反应的多相系统(B)影响相平衡的只有强度因素(C)自由度为零意味着系统的状态不变(D)平衡的各相中,系统包含的每种物质都不缺少时相律才正确45．关于三相点,下面的说法中正确的是（D）(A)纯物质和多组分系统均有三相点(B)三相点就是三条两相平衡线的交点(C)三相点的温度可随压力改变(D)三相点是纯物质的三个相平衡共存时的温度和压力所决定的相点46．二组分系统的最大自由度是（C）(A)1(B)2(C)3(D)447．区别单相系统和多相系统的主要根据是（D）(A)化学性质是否相同(B)物理性质是否相同(C)物质组成是否相同(D)物理性质和化学性质是否都相同48．Clapeyron方程不适用于（D）(A)纯物质固(α)＝纯物质固(β)可逆相变(B)理想溶液中任一组分的液-气可逆相变(C)纯物质固-气可逆相变(D)纯物质在等温等压下的不可逆相变49．对于下述结论,正确的是（D）(A)在等压下有确定沸点的液态系统一定是纯物质(B)任何纯固体物质都有熔点(C)在一定温度下,纯液体的平衡蒸气压与液体所受外压力无关(D)纯固体物质的熔点可以有很多个因熔点是与压力有关。50．下面的表述中不正确的是（C）(A)在定压下,纯固体物质不一定都有确定的熔点(B)在定压下,纯液态物质有确定的唯一沸点(C)在定压下,固体混合物都不会有确定的熔点(D)在定温下,液体的平衡蒸气压与外压有关答案：C。共熔混合物在定压下有确定的熔点。51．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：(C)。(A)有最高恒沸点的系统；(B)不具有恒沸点的系统；(C)具有最低恒沸点的系统。52．将固体NH4HCO3(s)放入真空容器中，等温在400K，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：(C)。(A)Ｃ＝２，＝１；(B)Ｃ＝２，＝２；(C)Ｃ＝１，＝０；(D)Ｃ＝３，＝２。二.填空题1.40公斤乙醇和60公斤水的混合物在某温度成气液两相平衡，乙醇在气、液相中的重量百分数分别为60%和20%，那么气相混合物的重量W气=W液（液相混合物重量）。(填>、<、=)2.在101325Pa下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点<100oC。(填>、<、=)3.理想液态混合物定温p-xB(yB)相图最显著的特征是液相线为直线。4.CO2的三相点为216.15K，5.1×pθ，可见固体CO2（干冰）升华的压力是p<5.1×pθ。(填>、<、=)5.在H2和石墨的体系中，加一催化剂，H2和石墨反应生成n种碳氢化合物，此体系的独立组分数为2。6.在pθ压力下，NaOH与H3PO4的水溶液达平衡，则此体系的自由度数为3。7.在化工生产中，可用精馏的方法进行物质的分离，这是因为气液两相的组成是不相同的。8.实验室中用水蒸气蒸馏的方法提纯与水不互溶的有机物，这是由于系统的沸点比有机物的沸点低、比水的沸点低。9.向纯溶剂中加入非挥发性溶质后，稀溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，因为加入非挥发性溶质后溶剂的蒸汽压降低。10.完全互溶的A，B二组分溶液，在xB=0.6处，平衡蒸气压有最高值，那么组成xB=0.4的溶液在气-平衡时，yB(g)，xB(1)，xB(总)的大小顺序为yB(g)>xB(总)>xB(1)。将xB=0.4的溶液进行精馏,塔顶将得到xB=0.6的恒沸混合物。11.已知A、B两组分可构成理想液体混合物，且该混合物的正常沸点为373.15K。若A、B两组分在373.15K时的饱和蒸气压为106658Pa和79993Pa，则该理想液体混合物的液相组成为：xA=___0.8___，平衡气相的组成为：yA=__0.842__。12.在313K时，液体A的饱和蒸气压是液体B的饱和蒸气压的21倍，A和B形成理想液体混合物，当气相中A和B的物质的量相等时，液相A和B的组成分别为xA=_0.0455___，xB=__0.9545__。13．含有KNO3和NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡时，其组分数为_3__，相数为__2___，自由度数为__4___。14．101℃时，水在多大外压沸腾？>15．已知稀溶液中溶质的摩尔分数为0.03，纯溶剂的饱和蒸汽压为91.3kPa，则该溶液中溶剂的蒸汽压为88.56kPa。16．NH4HS(s)放入真空容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)达到平衡，则该系统中组分数C=1；相数=2；自由度f=1。17．将克拉贝龙方程用于H2O的液固两相平衡，因为Vm(H2O,s)>Vm(H2O,l)，所以随着压力的增大，则H2O(l)的凝固点将下降。(填上升、下降或不变)三.计算题1、已知固体苯的蒸汽压在273.15K时为3.27kPa，293.15K时为12.303kPa，液体的蒸汽压在293.15K时为10.021kPa，液体苯的摩尔蒸汽热为34.17kJ·mol-1。求（1）303.15K时，液体苯的蒸汽压；（2）苯的摩尔升华热。解（1）（2）2、固态氨的饱和蒸气压为，液态氨的饱和蒸气压为试求（1）三相点的温度、压力；（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。解：（1）三相点的T，p：，T=1952K，p=592kPa（2）把,与蒸气压式比较得=37548314J·mol1=31.21kJ·mol1=30638314J·mol1=25.47kJ·mol1=－=5.74kJ·mol13、已知甲苯和苯在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，(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

解：以A代表甲苯，B代表苯，系统总组成为：刚开始产生气相时,可认为平衡液相的组成与系统总组成相等只剩最后一滴液相时,可认为平衡气相组成与系统总组成相等4、已知100kPa下，纯苯（A）的标准沸点和蒸发焓分别为353.3K和30762J·mol1，纯甲苯（B）的标准沸点和蒸发焓分别为383.7K和31999J·mol1。苯和甲苯形成理想液态混合物，若有该种液态混合物在100kPa，373.1K沸腾，计算混合物的液相组成。解：在373.1K苯的饱和蒸气压为，则在373.1K甲苯的饱和蒸气压为，则在液态混合物沸腾时（100kPa下）：5、A和B两液体混合物为理想液态混合物，在80℃下，将0.3molA液体与0.5molB液体放入到15dm3的真空容器中，此混合物蒸发达到平衡时，测得系统的压力为102.66kPa，气相组成yB=0.6644，求液相组成xB与纯B在80℃下的饱和蒸气压。(设液体体积忽略不记，解：忽略液体的体积6、已知甲苯的正常沸点是383.15Ｋ，平均摩尔气化焓为，苯的正常沸点是353.15Ｋ，平均摩尔气化焓为。有一含有苯100g和甲苯200g的理想液态混合物，在373.15K，101.325kPa下达到气液平衡，求（1）在373.15K时苯和甲苯的饱和蒸气压（2）平衡时液相和气相的组成解：（1）(2)7、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（3）将(2)所得的馏出液再重新加热到78C，问所得的馏出液的组成如何？与（4）将(2)所得的残液再次加热到91C，问所得的残液的组成又如何？与欲将甲醇水溶液完全分离，要采取什么步骤？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；（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；（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；（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；（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。8、A和B两种物质的混合物在101325Pa下沸点-组成图如图，若将1molA和4molB混合，在101325Pa下先后加热到t1=200C，t2=400C，t3=600C，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？解：(1)t2=400C时，平衡系统是两相平衡。此时是液平衡。各平衡相的组成，如下图所示，为 xB(l)=0.88,yB=0.50==n(g)+n(l)=5mol解得：n(l)=4.0mol；n(g)=1.0mol(2)t1=200C t3=600C时，处于气相。9、根据的相图，回答如下问题。（1）说出OA,OB和OC三条曲线以及特殊点O点与A点的含义。（2）在常温常压下，将高压钢瓶的阀门慢慢打开一点，喷出的呈什么相态为什么

（3）在常温常压下，将高压钢瓶的阀门迅速开大，喷出的呈什么相态为什么

（4）为什么将称为“干冰”在怎样的温度和压力范围内能存在？解：（1）OA线是的饱和蒸气压曲线。OB线是的饱和蒸气压曲线，也就是升华曲线。OC线是与的两相平衡曲线。O点是的三相平衡共存的点，简称三相点，这时的自由度等于零，温度和压力由系统自定。点是的临界点，这时气-液界面消失，只有一个相。在点温度以上，不能用加压的方法将液化。（2）喷出时有一个膨胀做功的过程，是一个吸热的过程，由于阀门是被缓慢打开的，所以在常温、常压下，喷出的还是呈的相态。（3）高压钢瓶的阀门迅速被打开，是一个快速减压的过程，来不及从环境吸收热量，近似为绝热膨胀过程，系统温度迅速下降，少量会转化成，如雪花一样。实验室制备少量干冰就是利用这一原理。（4）由于三相点的温度很低，为216.6K，而压力很高，为518KPa。我们处在常温、常压下，只能见到，在常压低温下，可以见到，这时会直接升华，看不到由变成的过程，所以称为干冰。只有在温度为216.6K至304K，压力为518KPa至7400KPa的范围内，才能存在。所以，生活在常压下的人们是见不到的。10、固体CO2的饱和蒸气压与温度的关系为：已知其熔化焓，三相点温度为-56.6℃。(1)求三相点的压力；(2)在100kPa下CO2能否以液态存在(3)找出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式。解：(1)lg(p*/Pa)=-13