物化第五章相平衡思维导图

第五章、相平衡练习题

练习题

1、区别单相系统和多相的主要依据是系统内各部分 （A）化学性质是否相同

（B）化学性质和物理性质是否相同 （C）物理性质是否相同

（D）化学性质是否相同，且有明显的界面存在 答案：A BCD

2、某温度下CaCO3分解达到化学平衡时，系统的相数Ф为 （A） 1 （B）2 （C）3 （D）4 答案：A BCD

3、某温度下NH4HCO3(s)分解达到化学平衡时，系统的相数Ф为 （A）1 （B）2 （C）3 （D）4 答案：A BCD

4、Fe(s),FeO(s),CO2(g),CO(g),C(石墨)构成的化学平衡系统,其相数Ф为 （A）2 （B）3 （C）4 （D）5 答案：A BCD

5、由1molNH3(g)和1molH2S(g)组成的混合系统,其独立组分数C为 （A）1

第五章 相平衡练习题

一、判断题：

1． 在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，

但独立组分数是一个确定的数。 2．单组分系统的物种数一定等于1。 3．自由度就是可以独立变化的变量。 4．相图中的点都是代表系统状态的点。

5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有

一个唯一确定的值。

6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。 7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。

8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。 9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。。

10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。

11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对 拉乌尔定律产生负偏差。 12．恒沸物的组成不变。

13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A 的摩尔分数成正比。 14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。 15．三组分系统最多同时存在5个相。

二、单选题：

1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是：

第五章 相平衡

一、基本公式和内容提要

基本公式

1. 克劳修斯—克拉贝龙方程

dp?相Hm?（克拉贝龙方程，适用于任何纯物质的两相平衡） dTT?相Vm

dlnp?相Hm（克劳修斯—克拉贝龙方程，适用与其中一相为气相，且服从?2dTRT理想气体状态方程的两相间平衡）

2.特鲁顿(Trouton)规则

?vapHmTb3.相律

??vapSm?88J?mol?1?k?1（Tb为该液体的正常沸点）

f+Φ=C+n C=S-R-R′ f+Φ=C+2 (最普遍形式)

f* +Φ=C+1 (若温度和压力有一个固定，f* 称为“条件自由度”)

*4. Ehrenfest 方程

Cp2?Cp1dp（Cp，?为各相的恒压热容，膨胀系数） ?dTTV(?1??2)基本概念

1． 相：体系中物理性质和化学性质完全均匀的部分，用Φ表示。相的数目叫相数。 2． 独立组分数C＝S－R－R′，S 为物种数，R 为独立化学反应计量式数目，R′ 为同一相中

独立的浓度限制条件数。

3． 自由度：指相平衡体系中相数保持不变时，所具有独立可变的强度变量数，用字母 f 表

示。 单组分体系相图

相图是用几何图形来描述多相平衡系统宏观状态与 T、

一、选择题：

1．对于化学平衡，以下说法中不正确的是( ) (A) 化学平衡态就是化学反应的限度

(B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化

(C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 2．下面的叙述中违背平衡移动原理的是( ) (A) 升高温度平衡向吸热方向移动

(B) 增加压力平衡向体积缩小的方向移动

(C) 加入惰性气体平衡向总压力减少的方向移动 (D) 降低压力平衡向增加分子数的方向移动

3．已知反应2NH3=N2+3H2，在等温条件下，标准平衡常数为0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应1/2+3/2H2=NH3的标准平衡常数为( ) (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1

4．反应2C(s)+O2(g)=2CO(g), 其?rGm/(J?mol-1)=-232600-167.7T/K，若温度升高，则( )

??K?G(A) rm变负，反应更完全 (B) p变大，反应更完全 ?K(C) p变小，反应更不完全

第五章多组分系统与相平衡问答题

（一、多组分系统热力学）

1、什么叫理想混合物？理想混合物模型的微观特征是什么？什么叫理想稀溶液？理想稀溶液

模型的微观特征是什么？

2、固体糖可顺利溶解在水中，试比较固体糖的化学势与糖水中的化学势哪个高？

3、重结晶制取纯盐的过程中，析出NaCl固体的化学势与母液中NaCl的化学势哪个高？

4、马拉松运动员沿途准备的饮料应该是那一种

A 白开水

B 含适量的维生素的等渗饮料

C 20%葡萄糖饮料

D 高脂肪、高蛋白、高能量饮料

5、298K，0.01mol/kg糖水的渗透压为∏1, 0.01mol/kg食盐水的渗透压为∏2，则∏1与∏2的关

系如何？

6、0.450克化合物溶于30克水中，（水的冰点降低常数k f=1.86），凝固点降低了0.150℃,该

化合物的分子量是多少？

7、在一恒温抽空得玻璃罩中，封入两杯液面相同的糖水（A）和纯水(B)，经历若干时间后，

两杯液面的高度将如何变化？

8、关于偏摩尔量，下面叙述不正确的是

(A)偏摩尔量的数值可以是正数、负数和零。

(B)溶液中每一种广度性质都有偏摩尔量，而且都不等于其摩尔量。

(C)除偏摩尔吉布斯自由能外，其它偏摩尔量都不等于化学势。

(D)溶液中各组分的偏摩尔量之间符合吉布斯——杜亥姆关系

物理化学答案——第五章-相平衡[1]

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一、基本公式和内容提要

基本公式

1. 克劳修斯—克拉贝龙方程

m m

H dp dT T V ?=?相相（克拉贝龙方程，适用于任何纯物质的两相平衡） 2ln m H d p dT RT

?=相（克劳修斯—克拉贝龙方程，适用与其中一相为气相，且服从理想气体状态方程的两相间平衡）

2.特鲁顿(Trouton)规则

1188vap m

vap m b

H S J mol k T --?=?≈??（T b 为该液体的正常沸点）

3.相律 f+Φ=C+n C=S-R-R ′

f+Φ=C+2 (最普遍形式)

f* +Φ=C+1 (若温度和压力有一个固定，f * 称为“条件自由度”)

*4. Ehrenfest 方程

2112()

p p C C dp dT TV αα-=-（C p ，α为各相的恒压热容，膨胀系数） 基本概念

1． 相：体系中物理性质和化学性质完全均匀的部分，用Φ表示。相的数目叫相数。

2． 独立组分数C ＝S －R －R ′，S 为物种数，R 为独立化学反应计量式数目，R ′ 为同一相中

独立的浓度限制条件数。

3． 自由度：指相平衡

物理化学习题解答(五)

2、指出如下各系统的组分数、相数和自由度各为多少？ (1) NH4Cl(s)在抽空容器中，部分分解为NH3(g)，HCl(g)达平衡；

(2) NH4Cl(s)在含有一定量NH3(g)的容器中，部分分解为NH3(g)，HCl(g)达平衡； (3) NH4HS(s)与任意量的NH3(g)和H2S(g)混合，达分解平衡。 (4) 在900K时，C(s)与CO(g)，CO2(g)，O2(g)达平衡。 解： NH4Cl(s)==NH3(g)+HCl(g)

(1) S=3，R=1，R/=1，C=S-R-R/=1，Ф=2，f=C+2-Ф=1 (2) S=3，R=1，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+2-Ф=2 (3) S=3，R=1，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+2-Ф=2 (4) S=4，R=2，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+1-Ф=1

3、在制水煤气的过程中，有五种物质：C(s)，CO(g)，CO2(g)，O2(g)和H2O(g)建立如下三个平衡，试求该系统的独立组分数。

C(s) + H2O(g) == H2(g) + CO(g) (1) CO2(

第五章 多组分系统热力学与相平衡

（一）主要公式及其适用条件

*1、拉乌尔定律 pA?pAxA

*式中pA是与溶液在同一温度下纯A液体的饱和蒸气压。此式适用于理想液态混合物中的任一组分

或理想稀溶液中的溶剂A。

2、亨利定律 pB?kx,BxB

式中kx,B为溶液的组成用摩尔分数x表示时溶质B的亨利系数，其值与溶质、溶剂的性质及温度有关。亨利定律也可以cB、bB等表示，但相应的亨利系数的大小和单位皆不相同。此式只适用于理想稀溶液中的性质。

?3、理想液态混合物中任一组分B的化学势表示式 ?B??B?RTlnxB

?在理想液态混合物的温度下，p=p?=100kPa的纯B(l)的状态定为B的标准态，相应的化学势?B称

为B的标准化学势。

4、理想稀溶液化学势的表示式

?（1）溶剂A ?A??A?RTlnxA

温度为T、p=p?=100kPa下，纯（A）的状态定为溶剂的标准状态。 （2）溶质B

??????B??B,x?RTlnxB??B,c?RTln(cB/c)=?B,b?RTln(bB/b)

?同一种溶质B在温度T、p=p?=100kPa下，用不同的组成表示化学势时，标准状态

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

第五章 相平衡

1. Fe(s)、FeO(s)、Fe3O4(s)与CO(g)、CO2(g)达到平衡时,其独立化学平衡数 R、组分数 C 和自由度数 f 分别为： ( ) 参考答案: D

(A) R = 3；C= 2；f= 0 (B) R = 4；C= 1；f= -1 (C) R = 1；C= 4；f= 2 (D) R = 2；C= 3；f= 1

2. FeCl3和 H2O 能形成 FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O， FeCl3·2H2O 四种水

合物,则该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数 F分别为： ( ) 参考答案: C (A) C= 3，φ = 4 (B) C= 2，Φ = 4 (C) C= 2，Φ = 3 (D) C= 3，Φ= 5

3. 硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在 101 325 Pa 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? ( ) 参考答案: C (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。

4.