第五版物理化学第六章习题答案

1第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。（1）I2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。（5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。解：（1）C=1,P=2,F=C–P+2=1–2+2=1.（2）C=3–1=2,P=3,F=C–P+2=2–3+2=1.（3）C=3–1–1=1,P=2,F=C–P+2=1–2+2=1.（4）C=3–1=2,P=2,F=C–P+2=2–2+2=2.（5）C=3,P=2,F=C–P+1=3–2+1=2.6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90℃时的饱和蒸气压分别为=和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物5mol，在90℃下成气-液两相平衡，若气相组成为求：（1）平衡时液相组成及系统的压力p。（2）平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理2mol.nmol.nn)..(n)..(.nnn)xx(n)xy(lglgglll,Bo,Bgo,Bg,B78432161250303045560506.3单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度。6.4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℃下逐渐降低压力，问3（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？（3）压力为92.00kPa时，系统内气-液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各位多少？4566.6101.325kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。100102.1104.4107.5113.8118.100.3000.5000.7000.9001.00000.1850.3740.5750.8331.000（1）画出气-液平衡的温度-组成图。（2）从图上找出组成为的气相的泡点。（3）从图上找出组成为的液相的露点。（4）105.0℃时气-液平衡两相的组成是多少？（5）9kg水与30kg醋酸组成的系统在105.0℃达到平衡时，气-液两相的质量各为多少？解：（1）气-液平衡的温度-组成图为7（2）的气相的泡点为110.3℃。（3）的液相的露点为112.7℃。（4）105.0℃时气-液平衡两相的组成，。86.7已知水-苯酚系统在30℃液-液平衡时共轭溶液的组成为：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）系统代表点，根据杠杆原理6.8水-异丁醇系统液相部分互溶。在101.325kPa下，系统的共沸点为89.7℃。气(G)、液(L1)、液(L2)三相平衡时的组成依次为：70.0%；8.7%；85.0%。今由350g水和150g异丁醇形成的系统在101.325kPa压力下由室温加热，问：（1）温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？96.9恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图，指出四个区域内平衡的相。解：各相区已标于图上。l1,BinA.l2,AinB.6.10为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯，在86.0kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知：在此压力下该系统的共沸点为80℃，80℃时水的饱和蒸气压为47.3kPa。试求：（1）气相的组成（含甲苯的摩尔分数）；（2）欲蒸出100kg纯甲苯，需要消耗水蒸气多少千克？106.11液体H2O(A)，CCl4(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下：4050607080907.3812.3319.9231.1647.3470.1028.842.360.182.9112.4149.6两液体成完全不互溶系统。11（1）绘出H2O-CCl4系统气、液、液三相平衡时气相中H2O，CCl4的蒸气分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（含CCl4的摩尔分数）的H2O-CCl4气体混合物在101.325kPa下恒压冷却到80℃时，开始凝结出液体水，求此混合气体的组成；（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？126.12A–B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图，试指出各个相区的相平衡关系，各条线所代表的意义，以及三相线所代表的相平衡关系。136.13固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图。指出各相区的相平衡关系、各条线的意义并绘出状态点为a，b的样品的冷却曲线。解：单项区：1(A+B,液态溶液,l)4(A+B,固态溶液,s)二相区：2(l+s),3(l+s)上方曲线，液相线，表示开始有固溶体产生；下方曲线，固相线，表示液态溶液开始消失。冷却曲线如图所示6．15二元凝聚系统Hg－Cd相图示意如图指出各个相区的稳定相，三相线上的相平衡关系。质），再根据两个单相区（线）夹着的区域便为该两单相区的共存区。如本题的附图是由两个具有转熔型的、二组分固态部分互溶凝聚系统相图组合而成的，因此有固溶体单相区存在。141516176．23指出图中二组分凝聚系统相图内各相区的平衡相，指出三相线的相平衡关系。18