相平衡方程

第六章 习题解答

6.1 指出下列平衡系统中的组分数C，相数P，及自由度数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＝1－2＋2＝1

（2）C＝2；（∵S＝3；R＝1，∴C＝3－1＝2）；P＝3；F＝2－3＋2＝1

（3）C＝S－R－R'＝3－1－1＝1（浓度限制条件，产物成NH3(g):H2S(g)=1:1）；P=2; F＝1

（4）C＝3－1＝2；P＝2；F＝2

（5）C＝3；P＝2；F＝C－P＋1＝3－2＋1＝2 （凝聚相可以不考虑压力的影响）

6.2 已知液体甲苯（A）和液体（B）在90℃时的饱和蒸气压分别为PA=54.22kPa和PB=136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。

今有系统组成为xB,0=0.3的甲苯-苯混合物5mol

第四章 相平衡

§4.1 引言

4.1.1 相图 1、定义

用图解的方法来研究（表达）由一种或数种物质所构成的相平衡系统的性质与条件之间的函数关系。我们把表示这种关系的图叫做相平衡状态图，简称相图。 性质：如沸点、熔点、蒸汽压、溶解度等； 条件：温度、压力及组成等。 2、分类

多组分多相系统相平衡的研究有着重要的实际意义。

在金属冶炼、人工合成、分离技术（如溶解、蒸馏、结晶、萃取、凝结等）方面，都运用到关相平衡的知识。

4.1.2 相与相律 1、相律

研究多相平衡系统中，相数、独立组分数与描述该平衡系统的变数之间的关系。它只能作定性的描述，而不能给出具体的数值。 2、相（phase）

系统内部化学组成、物理和化学性质完全均匀的部分称为相。

相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。

4.1.3 多相系统平衡的一般条件

在一个封闭的多相系统中，相与相之间可以有热的交换、功的传递和物质的交流。 对具有?个相系统的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡： （1）热平衡 （2）力学平衡 （3）相平衡 （4）化学平衡

1、热平衡条件

设系统有?，? 两个相构成，在系统的组成、总体积和热力学能

物理化学习题二

《相平衡、化学势与化学平衡》部分

一 判断题

1、二组分完全互溶双液系理想溶液，若PA> PB则YA

??vBuB?0B的化学反应一定不能进行。( )

3、一个含有K、Na、NO及SO4离子的不饱和水溶液，其组分数K为4。( ) 4、拉乌尔定律和亨利定律既适合于理想溶液，也适合于稀溶液。( )

5、在水的三相点，物种数S和组分数C相等，都等于1，自由度数等于F=0。( )

6、定温、定压及W=0时,化学反应达平衡,反应物的化学势之和等于产物的化学势之和。( ) 7、由CaCO3(s)、CaO(s)、BaCO3(s)、及CO2（g）构成的平衡物系的自由度为0。( ) 8、I2（s）= I2（g）平衡共存，因S = 2， R = 1， R= 0所以C = 1。( ) 9、对于放热反应A?2B?C，提高转化率的方法只能降低温度或减小压力。（ ）

010、下列反应的平衡常数K为：C?O2?CO2为k10；2CO?O2?CO2为K2；C?1O2?CO为

0/

/

++3-2-

2000，则三个平衡常数间的关系为：k3。（ ） K3?k10/k200011、某化学反应?rHm?0，?rSm?0，则反应的标准平衡

第四章 相平衡

一、思考题

1．指出下列平衡体系中的物种数、组分数、相数和自由度数： （1） Ca(OH)2（s）==CaO（s）+H2O（g） 答：3，2 ，3，1；

（2） CaSO4的饱和水溶液。 答：2，2，2，2；

（3） 5克氨气通入1升水中，在常温常压下与蒸气平衡共存。 答：3，2，2，2

2．回答下列问题：

（1）在下列物质共存的平衡体系中，有哪几个独立反应？

（a）C(s)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)、H2O(l)、O2(g)

答：C(s)+1/2 O2(g)==CO(g)；C(s)+O2(g)== CO2(g)；H2(g) +1/2 O2(g)== H2O(l) （b）C(s)、CO(g)、CO2(g)、Fe (s)、Fe O(s) (g)、Fe 3O4(s)、Fe 2O3(s) 答：C(s)+ O2(g)==CO2(g)； Fe (s)+ CO2(g)==Fe O(s) + CO2(g)

Fe (s)+ Fe 2O3(s)==3 Fe O(s)； Fe (s)+Fe 3O4(s) ==4 Fe O(s) （2）判断下列结论正确与否

（a）1mol NaCl溶于1升水中在298

第四章 相平衡

一、思考题

1．指出下列平衡体系中的物种数、组分数、相数和自由度数： （1） Ca(OH)2（s）==CaO（s）+H2O（g） 答：3，2 ，3，1；

（2） CaSO4的饱和水溶液。 答：2，2，2，2；

（3） 5克氨气通入1升水中，在常温常压下与蒸气平衡共存。 答：3，2，2，2

2．回答下列问题：

（1）在下列物质共存的平衡体系中，有哪几个独立反应？

（a）C(s)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)、H2O(l)、O2(g)

答：C(s)+1/2 O2(g)==CO(g)；C(s)+O2(g)== CO2(g)；H2(g) +1/2 O2(g)== H2O(l) （b）C(s)、CO(g)、CO2(g)、Fe (s)、Fe O(s) (g)、Fe 3O4(s)、Fe 2O3(s) 答：C(s)+ O2(g)==CO2(g)； Fe (s)+ CO2(g)==Fe O(s) + CO2(g)

Fe (s)+ Fe 2O3(s)==3 Fe O(s)； Fe (s)+Fe 3O4(s) ==4 Fe O(s) （2）判断下列结论正确与否

（a）1mol NaCl溶于1升水中在298

6. 2 分 (2392) 2392

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)

体系的组分数 C 和自由度数 f 为： ( C ) (A) C= 2， f= 1 (B) C= 2， f= 2 (C) C= 1， f= 0 (D) C= 3， f= 2

S = 4

C= S - R - R' = 4 - 1 - 2 = 1 f*= C+ 1 -Φ= 1 + 1 - 2 = 0 7. 2 分 (2613) 2613

已知苯―乙醇双液体系中,

第五章 相平衡 答案

第五章 相平衡 答案

一、选择题 ( 共69题 )

1. 2 分 (2328) (D) 2. 2 分 (2329) (C) 3. 2 分 (2333) （B） 4. 2 分 (2384) (A) 5. 5 分 (2390)

[答] (D) R = S - N = 5 - 3 = 2 ( S 为物质种数，N 为元素数 ) C= S - R - R' = 5 - 2 - 0 = 3

Φ= 4 ( 三固，一气 ) f = C+ 2 -Φ= 3 + 2 - 4 = 1

河北化工医药职业技术学院教案

二、气液相平衡关系

平衡状态：在一定压力和温度下，当吸收和解吸速率相等时，气液两相达到平衡。 相平衡关系：吸收过程中气液两相达到平衡时，吸收质在气相和液相中的浓度关系 1．气体在液体中的溶解度 （图8-1）

平衡时溶质在气相中的分压称为平衡分压，用符号pA表示；溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度；它们之间的关系称为相平衡关系。

结论：①在相同的吸收剂、温度和分压下，不同溶质的溶解度不同;②分压一定时，温度越低，则溶解度越大。较低的温度有利于吸收操作;③温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。较高的分压有利于吸收操作;④加压和降温对吸收操作有利。 2．亨利定律 （1）亨利定律

亨利定律内容：在总压不太高，温度一定的条件下，稀溶液上方溶剂的平衡分压pA与溶质在液相中的摩尔分数xA成正比，比例系数为亨利系数E。

即： pA?ExA 形式一 E——亨利系数， Pa

讨论：①E的来源：实验测得，查手册

②E的影响因素：溶质、溶剂、T。物系一定时， T??E?③亨利系数表示气体溶解的难易程度。E大的，溶解度小，难溶气体；E小的，溶解度大，易溶气体。 （2）亨利定律的其它形式

① 溶质在液相中的浓

物理化学 第六章 相平衡 习题

一、选择题

1. 若A和B能形成二组分理想溶液，且TB*>TA*，则A和B在达平衡的气、液相中的物质的量分数（ ）。

(A) yA>xA，yBxB；(C) yA>xA，yB>xB；(D) yA

2. 液态完全互溶的两组分A、B组成的气液平衡系统中，在外压一定下，于该气液平衡系统中加入组分B(l)后，系统的沸点下降，则该组分在平衡气相中的组成yB（ ）它在液相中的组成xB。

(A)大于 (B)小于 (C)等于 (D)无法确定

3. 在温度T下，CaCO3(s)，CaO(s)及CO2的平衡系统压力为p，已知它们之间存在CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)反应，若往该平衡系统中加入CO2(g), 当重新达到平衡时，系统的压力（ ）。

(A)变大； (B)变小； (C)不变； (D)可能变大也可能变小。

4. A(低沸点)与B(高沸点)两种纯液体组成的液态完全互溶的气液平衡系统。在一定温度下，将B(l) 加入平衡系统中时，测得系统的压力增大，说明此系统（ ）。

(A)一定具有最大正偏差；

相平衡练习题

1. 在定压下，NaCl晶体和蔗糖晶体与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度F?：

(a) C=3， F?=1 (b) C=3， F?=2 (c) C=4， F?=2 (d) C=4， F?=3 答a；C＝3（NaCl、蔗糖和H2O）；P＝3（NaCl晶、蔗糖晶体，混合水溶液） F?＝C－P＋1＝3－3＋1＝1

注意：如果上述题目改为：在定压下，NaCl晶体和蔗糖晶体与它们的过饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度F? 相律还是否适用？

2. Na2CO3可形成三种水合盐，Na2CO3?H2O, Na2CO3?7H2O 及Na2CO3?10H2O，常压下将Na2CO3(s)??投入其水溶液中，待达三相平衡时，一相是Na2CO3水溶液，一相是

Na2CO3(s)??，则另一相是：(D)

（a）冰 （b）Na2CO3?10H2O(s) （c） Na2CO3?7H2O (s) （d） Na2CO3?H2O (s) 3. 假设A、B二组分混合物可以形成理想液态混合物，则下列叙述中不正确的是：(A) （a）A、B分子间的作用力很微弱 （b）A、B