相平衡习题课

《相平衡》习题课一、指出下列几个系统的组分数C、相数P和自由度数F：①N2(g)和O2(g)溶于水，且达到气液平衡；

②NH4Cl(s)在一个容器中部分分解且达到化学平衡；

③同②，但在容器中原来已有HCl(g)；

④固态CaCO3在一个预先抽空的容器中部分分解且达到化学平衡。解：①C＝3；P＝2；F＝3②C＝1；P＝2；F＝1③C＝2；P＝2；F＝2④C＝2；P＝3；F＝1二、氢醌的饱和蒸气压与温度的数据如下：根据上述数据计算：①氢醌的摩尔蒸发焓ΔvapHm、摩尔熔融焓ΔfusHm和摩尔升华焓ΔsubHm(假设摩尔相变焓均与温度无关)；②气、液、固三相平衡共存时的温度和压力；③氢醌在500K沸腾时的外压p。解：①ΔvapHm＝70.84kJ

mol-1ΔsubHm＝109.0kJ

mol-1ΔfusHm＝ΔsubHm－ΔvapHm＝(109.0kJ

mol-1)－(70.84kJ

mol-1)＝38.17kJ

mol-1②设三相点的温度为，三相点的压力为，在三相点时有，＝p*(l)＝p*(s)，＝2274.5Pa；＝444.4K③当氢醌在500K沸腾时，pex＝p*(l)，pex＝p*(l)＝19173.2Pa三、下图是碳的相图，试根据该图回答下列问题：①说明曲线OA、OB、OC三条线的物理意义；②说明O点的物理意义；③碳在25℃、100kPa下以什么状态稳定存在？④在2000K时，增加压力，使石墨转变成金刚石是一个放热反应，试从相图判断两者的摩尔体积Vm哪个大？⑤试从相图上估计2000K时，将石墨转变成金刚石需要多大压力？解：①OA线：碳的石墨晶型与金刚石晶型的两相平衡线；OB线：碳的石墨晶型与液态碳的两相平衡线；OC线：碳的金刚石晶型与的两相平衡线。②O点：碳的石墨晶型、金刚石晶型与液态碳的三相平衡点。③碳在25℃、100kPa下最稳定状态：石墨晶型。④由于OA线的(dp／dT)＞0，并且石墨转变成金刚石的＜0，根据克拉佩龙方程必定有

＜0，即Vm(石墨)＞Vm(金刚石)。⑤从相图上估计2000K时，将石墨转变成金刚石需要p＝5×108Pa四、A、B二组分系统在恒压下的气液平衡相图如下右图：①表明各相区及自由度数；②试说明a、b、c、d、e点温度的意义及自由度数；③将xB=0.3的溶液升温，问刚开始出现气相的组成是什么？④当系统点为O时，试在相图上作辅助线，指出有几相平衡共存，各相的组成及相对数量。解：①②③④五、苯酚(A)的熔点40℃，

-萘胺(B)的熔点50℃。该凝聚系统的相平衡数据如下：A和B形成一个等分子的相合熔点化合物，其熔点为28℃；xB=0.25为一个低共熔混合物，其低共熔点为17℃；xB=0.65为一个低共熔混合物，其低共熔点为23℃。①画出该系统的相图；②表明各相区，并指出其自由度数；③指出三相线及自由度数；④画出xB=0.60溶液的冷却曲线；⑤今有1kg上述混合物加热，冷却后最多能得到多少纯化合物。解：①③②设A和B形成一个等分子的相合熔点化合物C。三相线：和，条件自由度数f’均为0。③④⑤MA＝94.11g

mol-1，MB＝143.18g

mol-1n×(0.4×94.11＋0.6×143.18)g

mol-1＝1000gn＝8.094mol根据杠杆规则，设析出C的物质的量为xmol：(0.6－0.5)×x＝(0.65－0.6)×(8.094－x)x＝2.698w＝2.698mol×(94.11＋143.18)g

mol-1/2

＝320.1g①列表填写1至9各相区的相数、相的聚集态及成分和条件自由度数；

②以下各点(e点、f点和g点)的物理意义；

③将p点和q点的冷却曲线画在右图中。六、二元凝聚系统的熔点－组成图如下。请根据相图：pq②e点：相合熔点化合物A2B的熔点；f点：相合熔点化合物A2B、不相合熔点化合物AB2和液态低共熔混合物的相点；g点：不相合熔点化合物AB2的转熔反应的液态混合物的相点；③

七、

右图是A，B二组分凝聚系统定压相图。（1）

列表标明各区存在的相态及成分；（2）

用步冷曲线标明图中a，b

两点所代