1、第五章 相平衡 復(fù)習(xí)題及答案1某兩相在同一溫度下但壓力不等，這兩相能否達(dá)到平衡？ 答：不能：兩相達(dá)平衡時(shí)，必須滿足三個(gè)條件：(1)熱平衡(2)力學(xué)平衡(壓力平衡)(3)化學(xué)勢(shì) 相等。這三個(gè)條件缺一不可。兩相雖在同一溫度下，但壓力不等，兩相之間會(huì)有功的傳遞所以達(dá)不 到平衡，但如果存在滲透問題，卻可以達(dá)到滲透平衡，但力不平衡。2在一個(gè)密閉容器中，裝滿了溫度為 373.2K 的水，一點(diǎn)空隙也不留，這時(shí)水的蒸氣壓約為多少？是否 等于零？答：根據(jù)水的相圖，在373.2K時(shí)，要使水以液相穩(wěn)定存在，則水的蒸汽壓必須大于該溫度下水的平 衡蒸汽壓101325P©不等于零。3. 在298.2K和P

2、74;的壓力下，純水的蒸氣壓為P*,若增加外壓，這時(shí)P*是變大還是變小？答：由外壓與蒸汽壓的關(guān)系(P148 ln(Pg/Pg*) =Vm(l) /RT* (Pl-Pg*)。若外壓增加，(Pl-Pg*) >0, Pg>Pg*。即純水的蒸汽壓隨外壓增加而增加。4. 小水滴與水蒸氣壓混在一起，它們都有相同的組成和化學(xué)性質(zhì)，它們是否是同一相？ 答：不是同一個(gè)相，而是兩個(gè)相。雖然它們有相同的組成和化學(xué)性質(zhì)，但物理性質(zhì)不同，而體系中 具有完全相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的均勻部分才稱為相。5. 米粉和面粉，混合得十分均勻。再也無法彼此分開，這時(shí)混合體系有幾相？答：混合體系有兩個(gè)相。這種混合物貌似均

3、勻，實(shí)際上并不均勻。6. 金粉和銀粉混合后加熱，使之熔融然后冷卻，得到的固體是一相還是兩相？ 答：是一個(gè)相。因?yàn)榻鸱酆豌y粉加熱熔融，然后冷卻得到完全互熔的固熔體。即兩個(gè)組分在固態(tài)和 液態(tài)時(shí)彼此能以任意比例互熔，是原子與原子之間的均勻混合而為合金，物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全 均勻。7. 在一個(gè)真空容器中，分別使NH4HS (S)和CaCQ (S)加熱分解，兩種情況的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)是否都等 于 1？答：NH4HS (S) =NH3 (g) +H2S (g)S=3, R=1，R'=1, C=3-1-1=18純水在三相點(diǎn)處，自由度為零，在冰點(diǎn)時(shí)，自由度是否也等于零？為什么?答：純水在三相點(diǎn)處是純水的固

4、、液、氣三相平衡共存。因C=1，巾=3所以f=C+2-3=0,而在冰點(diǎn)題10時(shí)，是在空氣中冰和水及水蒸氣三相平衡共存。水中溶有空氣并達(dá)飽和， 此時(shí)的水已不是單組分體系，C1 C=2, f=2+2-3=lM0此時(shí)氣相總壓（包 括空氣和水蒸氣）為101325Pa由于水中溶有空氣及水面上的壓力增大（不 是飽和蒸汽壓而是飽和蒸汽壓與空氣的壓力）兩種效應(yīng)，使冰點(diǎn)溫度為 273.15K,體系仍有一個(gè)自由度，當(dāng)壓力改變時(shí)，冰點(diǎn)也隨著改變。9我們把固體CO2叫做干冰，是因?yàn)镃O2 （S）受熱直接變成CO2 （g）而沒有CO2 （I）出現(xiàn)，CO2有沒有液體？在什么條件下能看到?答：CO2的三相點(diǎn)為5.11*10

5、1325Pa T=216.65K 臨界壓力為73*101325Pa臨界溫度Tc為304.25K從相圖看，在壓力在5.11戌以下加熱在216.65K-304.25K之間。CO2加熱均變成氣 體，沒有液體出現(xiàn)，而在三相點(diǎn)壓力以上，臨界壓力以下，加熱干冰均變成液體。10能否用市售的60烈性白酒經(jīng)反復(fù)蒸餾而得到100%的純乙醇？答：在P®條件下，H2O-C2H5OH相圖中，有最低恒沸點(diǎn)。95.57%勺60烈酒含乙醇為60%，該混 合物的物系點(diǎn)在M點(diǎn)左側(cè)，反復(fù)蒸餾的結(jié)果只能得到純水（塔底）和最低恒沸混合物（95.57%）， 而得不到100%的純乙醇。若采用減壓蒸餾，使壓力降低到恒沸點(diǎn)消失，貝阪

6、復(fù)蒸餾可得到100%勺乙醇11在低共熔點(diǎn)的二組分金屬相圖上，當(dāng)出現(xiàn)低共熔混合物時(shí)，這時(shí)有三相共存。 在低共熔點(diǎn)所在的水平線上。每點(diǎn)都表示有三相共存，那水平線的兩個(gè)端點(diǎn) 也有三相共存嗎？答：低共熔點(diǎn)所在的水平線叫三相線，又叫低共熔線，或稱共晶線，落在這條線上的體系，三個(gè)相 的狀態(tài)由水平線上的兩個(gè)端點(diǎn)和低共熔點(diǎn)來描述三相線上的兩個(gè)端點(diǎn)中的每一個(gè)端點(diǎn)只是代表一個(gè) 相，即為相點(diǎn)，只代表一個(gè)純組合，不存在三相共存。12討論純水在臨界點(diǎn)時(shí)的自由度等于多少？物系點(diǎn)和相點(diǎn)有何區(qū)別？答：確定平衡體系的狀態(tài)所需的獨(dú)立變量數(shù)稱體系的自由度，在臨界點(diǎn)的溫度以上，無論加多大壓力氣體均不能液化，而在臨界溫度時(shí)，使氣體液化

7、所需之最小壓力為臨界壓力，對(duì)某種物質(zhì)來說， 臨界溫度、臨界壓力為定值，是物質(zhì)本身的性質(zhì)，與外界溫度、壓力及外界物質(zhì)無關(guān)。在臨界點(diǎn)附 近,物質(zhì)呈乳濁現(xiàn)象，此時(shí)液相與氣相的差別完全消失為單相。因?yàn)榻?1所以f=1+0-仁Q說明 純水在臨界點(diǎn)的自由度為零。物系點(diǎn)是相圖中表示體系點(diǎn)組成的點(diǎn)。而表示某一個(gè)相的組成的點(diǎn)叫相點(diǎn)。在單相區(qū)，物系點(diǎn)與相點(diǎn)重合，而在多相區(qū)，物系點(diǎn)是虛的，相點(diǎn)則是實(shí)在的13證明若組成坐標(biāo)用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示時(shí)，杠桿規(guī)則仍然適用。答：證明：設(shè)物系點(diǎn)為C,它的總質(zhì)量為W,其中B的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 m，而氣相的質(zhì)量為Wg，其中含B的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為m2，設(shè)液相的質(zhì) 量百分?jǐn)?shù)為Wl其中含B的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為mi，W * m = Wg * m2 + Wl * mi， W = Wl + Wg,.Wl * m + Wg * m = Wg * m2 + Wl * mi.Wg * (m2 -m) = Wl * (m - m)14雙液系若形成共沸混合物，試討論在共沸點(diǎn)時(shí)組分?jǐn)?shù)，自由度和相數(shù)個(gè)為多少?答：完全互溶雙液系，在恒沸點(diǎn)時(shí)，不存在化