1、第四章 相平衡思考題答案一、 是非題1、2、3、4、5、6、二、 選擇題1、A 2、D 3、D 4、A 5、C 6、B三、 填空題1、 f =C-P+2 , 2 , 3 , 1 2、,3、，恒沸混合物習題解答1. 指出下列平衡系統中的物種數、組分數、相數和自由度數。（1）NH4HCO3（s）在真空容器中，部分分解成 NH3（g），CO2（g）和H2O（g）達平衡；（2）Ag2O（s）在真空容器中部分分解為Ag（s）和O2（g），達平衡；（3）純水與蔗糖水溶液在只允許水分子通過的半透膜兩邊達滲透平衡；（4）101.325 kPa下NaOH 水溶液與 H3PO4水溶液混合。解：（1）S=4(NH4

2、HCO3（s）, NH3（g），CO2（g）和H2O（g）)R =1(NH4HCO3（s）= NH3（g）+CO2（g）+H2O（g）)R=1 (p(NH3）=p(CO2）=p(H2O）C= S-R-R =4-1-1 =2P= 2f=C-P+2=2-2+2 = 2（2）S=3( Ag2O（s）,Ag（s）,O2（g）)R =1 (Ag2O（s）= Ag（s）+O2（g）)R=0C= S-R-R =3-1 =2P=3f=C-P+2=2-3+2 = 1（3）S=2(水,蔗糖)C=2P=2f=C-P+2=2-2+2=2(4）S=3(NaOH,H3PO4,水)或S=6 (Na+,OH-,H+,PO43

3、-,H2PO4-,HPO42-)C=3P=1f=C-P+1=32. 硫酸與水可形成H2SO4H2O（s），H2SO42H2O（s），H2SO44H2O（s）三種水合物，問在101325Pa的壓力下，能與硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有幾種？解：硫酸與水可形成三種水合物，則有下列三種反應H2SO4+H2O=H2SO4H2O(s)H2SO4+2H2O=H2SO42H2O(s)H2SO4+4H2O=H2SO44H2O(s)S=5,R=3則 C=5-3=2在一定壓力下，f =C-P+1,當自由度最小時，則相數最大，即f=0, C-P+1=0則 P=3已經存在硫酸水溶液和冰兩相，所以能與硫酸水

4、溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多只有1種.3. 固態氨的飽和蒸氣壓與溫度的關系有 液態氨的飽和蒸氣壓與溫度的關系為 試求：（1）氨的三相點的溫度和壓力；（2）氨的氣化熱，升華熱和熔化熱。解：(1)三相點時，固態氨的飽和蒸氣壓與液態氨的飽和蒸氣壓相等，則有下式成立 三相點時的蒸氣壓為： 解得 p =5932Pa(2)根據克克方程可得： kJmol-1 kJmol-1根據氨的汽化熱，升華熱和熔化熱三者之間的關系可有下式成立：則 =31.21-25.47=5.74 kJmol-14. 在303 K時，以60g水和40g酚混合，此時系統分為兩層，在酚層中含酚為70，在水層中含水92，試計算酚層和水層各

5、有若干克？ 解：設酚層為m1克，水層為m2克 物系點：酚=40，水=60酚層：酚=70，水=30 水層：酚=8，水=92 m1+m2 = 100g根據杠桿規則可知： m1( 60-30)=m2(92-60)由此可得：m1=51.6克，m2=48.4克 5. 水和一有機物構成完全不互溶的混合物系統，在外壓為9.79104Pa下于90.0沸騰。餾出物中有機液的質量分數為0.70。已知90.0時，水的飽和蒸氣壓為7.01104Pa，試求：（1）90.0時該有機液體的飽和蒸氣壓； （2）該有機物的摩爾質量。 解：（1）該系統是完全不溶的雙液系，則 (2)根據題意已知： 則 對于完全不互溶的雙液系則有：

6、 所以 6. 25丙醇（A）-水（B）系統氣、液兩相平衡時，兩組分蒸氣分壓與液相組成的關系如下：00.10.20.40.60.80.950.981.02.902.592.372.071.891.811.440.67001.081.792.652.892.913.093.133.17（1）畫出完整的壓力-組成圖（包括蒸氣分壓及總壓，液相線及氣相線）；（2）組成為的系統平衡壓力kPa下氣、液兩相平衡，求平衡時氣相組成及液相組成；（3）上述系統5mol，在kPa下達平衡時，氣相、液相的量各為多少摩爾？氣相中含丙酮和水各多少摩爾？（4）上述系統10kg，在kPa下達平衡時，氣相、液相的量各為多少千克？

7、解：(1)根據題中的要求,則還需要不同液相組成所對應的系統總壓力p和氣相組成即， ，利用題中數據計算結果如下表所示：00.100.200.400.600.800.950.981.02.902.592.372.071.891.811.440.67001.081.792.652.892.913.093.133.172.903.674.164.734.787.424.533.803.1700.29430.43030.56030.60460.61650.68210.82371.00根據表中的數據便可畫出圖，如圖所示。圖中最上端的曲線為液相組成與總壓力關系曲線，稱為液相線。而在液相線之下并與液相線在c點

8、處相切的曲線為總壓力與氣相組成的關系曲線，稱氣相線。由圖可知，丙酮與水組成的平衡系統產生極大的正偏差。圖中下部的兩曲線分別表示丙酮和水的蒸氣分壓與液相組成的關系曲線。（2）系統組成為的氣-液兩相平衡系統，在總壓力為4.16kPa時，其氣-液兩相之組成可由（1）中所列的表中查的：，。（3）已知系統的物質的量n=5mol,系統的總組成，在總壓力為4.16kPa時，氣、液兩相的組成已在（2）中列出。因此利用杠桿規則便可求出氣、液兩相的量，其示意圖如下所示： 聯立兩式可得： mol mol因氣相中B的組成，所以氣相中B的物質的量為：=2.170.430=0.935mol =2.17-0.935=1.235mol(4)因系統的壓力，溫度與（3）相同，所以氣、液兩相的組成不變。 氣相及液相的平均摩爾質量分別為：=0.5760.069+0.4318.015=42.01gmol-1=0.8060.069+0.2018.015=51.68gmol-1由杠桿規則可得： 整理可得液相的質量為： =6.153kg 氣相的質量為：=10-6.153=3.847 kg7. 已知101.3kPa下，苯和甲苯的沸騰溫度和汽化熱分別為80.2，30.69 kJmol-1和110.6，31.97kJmol-1。今以苯和甲苯組成理想溶液，