相图习题

例1 已知NaHCO3(s)热分解反应为 2NaHCO3==Na2CO3(s)+CO2(g)+ H2O(g)

今将NaHCO3(s)，Na2CO3(s)，CO2和H2O(g)按任意比例混合，放入一个密闭容器中，试计算当反应建立平衡时系统的C，φ 及f。 [题解]：R'=0，R=1，S=4 C = S – R – R' = 4 – 1 – 0 = 3 φ = 3

f = C–φ +2 = 3 – 3 + 2 = 2

[导引]：因NaHCO3(s)，Na2CO3(s)，CO2和H2O(g)按任意比例混合，不存在浓度限制条件，所以R'=0。

例2 请应用相律论证下列结论的正确性： (1)纯物质在一定压力下的熔点为定值； (2)纯液体在一定温度下有一定的蒸气压。 [题解]：(1)C=1 ，φ =2 ，

因压力一定， f =C－φ +1=1－2+1=0 故熔点为定值； (2)C=1，φ =2，

因T一定， f =C－φ +1=1－2+1=0 故蒸气压为定值。

[导引]：准确理解自由度数的含义。

例3 在高温下，CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)。

(1) 在一定压力的CO2气中加热CaCO3(s)，实验表明加热过程中,在一定温度范围内CaCO3不会分解。

(2) 若??/span>CO2气的压力恒定,实验表明只有一个温度使CaCO3(s)和CaO(s)的混合物不发生变化。

请根据相律说明上述实验事实。

[题解]：系统的物种数S=3，有一个化学反应平衡式

CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)

R = 1，R′ = 0，C = S-R-R′ = 3-1 = 2 p一定下，f ′= C－f +1 = 3－f

(1)在一定压力的CO2气中加热CaCO3(s)，系统存在两相，由相律知f ′=1，这表明温度可在一定范围内变

化而不会产生新相，即CaCO3(s)不会分解。

(2)此系统存在三相，据相律f ′=0，故温度为定值。 [导引]：准确理解涉及化学平衡系统自由度数的含义。 一、 是非题

下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。 √ √ √

×

3. 依据相律,恒沸温合物的沸点不随外压的改变而改变。

×

2. 依据相律,纯液体在一定温度下,蒸气压应该是定值。

×

1. 相是指系统处于平衡时,系统中物理性质及化学性质都均匀的部分。

二、 选择题

选择正确答案的编号：

1. (选自南开大学2000年考研试题 )一个水溶液共有S种溶质，相互之间无化学

反应。若使用只允许

水出入的半透膜将此溶液与纯水分开，当达到渗透平衡时，水面上的外压是pW，溶液面上的外压是ps，

则该系统的自由度数为：

(A) f = S； (B) f = S + 1； (C) f = S + 2； (D) f = S + 3；(Ｅ)以上答案均不正确

AE2. NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2 S(g)达平衡时有：

(A)C=2，f=2，f =2； (B) C=1，f=2，f =1； (C) C=1，f=3，f =2； (D) C=1，f=2，f =3；

(Ｅ)以上答案均不正确。

3. 已知硫可以有单斜硫，正交硫，液态硫和气态硫四种存在状态。硫的这四种

状态____稳定共存。

(A) 能够； (B) 不能够； (C) 不一定；(Ｄ)以上答案均不正确。

4.硫酸与水可形成H2SO4×H2O(s)，H2SO4×2H2O(s)，H2SO4×4H2O(s)三种水合物，

问在101 325Pa的压

力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？

(A) 3种； (B) 2种； (C) 1种； (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存；(Ｅ)以上答案均不正确。

5. 将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到400 K，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f为： (A) Ｃ＝2，f ＝2； (B) Ｃ＝2，f ＝2； (C) Ｃ＝2，f ＝0； (D) Ｃ＝3，f ＝2； (Ｅ)以上答案均不正确。

6 .某系统存在C(s)、H2O(g)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)五种物质，相互建立了下述

三个平衡：

H2O(g)+C(s) ＝ H2(g) + CO(g) CO2(g)+H2(g) ＝ H2O + CO(g) CO2(g) + C(s) ＝ 2CO(g) 则该系统的独立组分数C为：

(A) 3； (B) 2； (C) 1； (D) 4；(Ｅ)以上答案均不正确。 三、 填空题 在以下各小题的“

”处填上答案。

AAAA1. 在抽空的容器中放入NH4HCO3(s)，发生反应NH4HCO3(s) = NH3 (g) + CO2 (g) + H2O (g)

且达到平衡，则这个系统的组分数(独立)=

；自由度数=

。

2. (选自清华大学1999年考研试题) AlCl3 溶于水后水解并有Al(OH)3沉淀生成.此系统的组分数为

,自由度数为

。

3. 将CaCO3(s)、CaO(s)和CO2(g)以任意比例混合，放入一密闭容器中，一定温度下建立化学平衡，则系统 的组分数C=

；相数f =

；条件自由度数f '=

。

4.CH4(g)与H2O(g)反应，部分转化为CO(g)和CO2(g)及H2(g)，并达平衡，则系统的S =

；R

=

；R′=

；C= ；f =

；f =

。 5 .已知NaHCO3(s)热分解反应为2NaHCO3 == Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g).今将NaHCO3(s)，Na2CO3(s)，

CO2和H2O(g)按任意比例混合，放入一个密闭容器中，当反应建立平衡时系统的R′=

；C = ；f = 一、是非题

1. (√ ) 2. ( √ ) 3. (× ) 二、选择题

1.( D ) 2. ( A ) 3. ( B ) 4. ( C ) 5. ( C ).6. ( A ) 三、填空题 1 .1 2. 3 3 3 .2 3 0 4. 5 2 0 3 1 4 5. 0 3 3 2

1一个相平衡系统最少的相数f = ? 最小的自由度数f = ?

2.指出下列相平衡系统中的化学物质数S，独立的化学反应式数R，组成关系数R’，组分数C，相数f及自由度数f：

；f '=

。

(i)NH4HS(s)部分分解为NH3(g)和H3S(g)达成平衡； (ii)NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达成平衡；

(iii)NaHCO3(s)部分分解为Na2CO3(s)、H2O(g)及CO2(g)达成平衡； (iv)CaCO3(s)部分分解为CaO(s)和CO2(g)达成平衡；

(v)蔗糖水溶液与纯水用只允许水透过的半透膜隔开并达成平衡； (vi)CH4(g)与H2O(g)反应,部分转化为CO(g)、CO2(g)和H2(g)达成平衡。 1. f = 1，f = 0；

2. (i)S = 3，R = 1，R’ = 1，C =1 ，f = 2，f = 1。 (ii)S = 3，R = 1，R’ = 0，C =2 ，f = 2，f = 2。 (iii)S = 4，R = 1，R’ = 1，C =2 ，f = 3，f = 1。 (iv)S = 3，R = 1，R’ = 0，C =3 ，f = 1，f = 4。 一、 是非题

下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。 √ √

× ×

1. 双组分相图中恒沸混合物的组成随外压力的不同而不同。 2. 不可能用简单精馏的方法将二组分恒沸混合物分离为两个纯组分。

二、 选择题

选择正确答案的编号：

1.若A(l)与B(l)可形成理想液态混合物,温度T时,纯A及纯B的饱和蒸气压p*Ｂ

＞p*A,则当混合物的组

成为0＜xＢ＜1时,则在其蒸气压-组成图上可看出蒸气总压p与p*A，p*Ｂ的相对大小为 (A) p＞p*Ｂ; (B)p＜p*A; (C)p*A＜p＜p*Ｂ；(D)以上答案均不正确

AA2.(选自南开大学1999年考研试题 ) 对于恒沸混合物，下列说法中错误的是：

(A) 不具有确定组成； (B)平衡时气相组成和液相组成相同； (C)其沸点随外压的变化而变化； (D)与化合物一样具有确定组成； (Ｅ)以上答案均不正确。

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