物理化学 傅献彩 第五章 相平衡 - 图文

△solHm=8.314×1.3248/(1/273-1/293)=44.05kJ.mol-1 (3) 苯(s)==苯(l)==苯(g) △solHm=△fusHm+△vapHm

△fusHm=△solHm-△vapHm =44.06-34.17=9.89 kJ.mol-1

杠杆规则：

对一定温度、压力下的A、B两组分系统中的α、β两相平衡，杠杆规则可表示为

m(?)wB(?)?wB?m(?)wB?wB(?)

即：当组成以质量分数表示时，两相的质量反比于系统点到两个相点的线段的长度。

若组成以摩尔分数表示时，两相的物质的量反比于系统点到两个相点的线段的长度。即

n(?)xB(?)?xB?n(?)xB?xB(?)

11、在298K时，纯水的饱和蒸气压为3167.4Pa，若在外压为101.3kPa的空气中，求水的饱和蒸气压为多少？空气在水中的溶解的影响可略不计。 解：lnpg/pg*=Vm(l)/RT(pe-pg*)

lnpg/3167.4= 18×10-3/1000/(8.314×298)×(101300-3167.4)=7.13×10-4

pg/3167.4=1.00713，pg=3169.7Pa 13、根据所示碳的相图，回答如下问题： (1) 曲线OA，OB，OC分别代表什么意思？ (2) 指出O点的含义；

(3) 碳在常温、常压下的稳定状态是什么？ (4) 在2000K时，增加压力，使石墨转变为 金刚石是一个放热反应，试从相图判断两者的摩尔体积哪个大？

(5) 试从相图上估计，在2000K时，将石墨转变为金刚石至少要加多大压力？ 解：(1) OA代表C(金)(2) O点代表C(金)

C(石)；OB代表C(石)C(石)

C(l)；OC代表C(金)

C(l)；

C(l)三相平衡点；

(3) 碳在常温、常压下的稳定状态是石墨；

(4) dp/dT=△Hm/T△Vm >0，△H <0, △V =V金-V石<0，V石>V金 (5) 压力p>50×108Pa。 相图总结：

（2）二组分系统

完全不互溶体系：

部分互溶体系：

共同特点：

17、在298K时，水(A)与丙醇(B)的二组分液相系统的蒸气压与组成的关系如下表所示，总蒸气压在xB=0.4时出现极大值：

xB pB /Pa 0 0 0.05 1440 4533 0.20 1813 4710 0.40 1893 4786 0.60 2013 4653 0.80 2653 4160 0.90 2584 3668 1.00 2901 2901 p总/Pa 3168 (1) 画出p-x-y图，并指出各点、线和面的含义和自由度；

(2) 将xB=0.56的丙醇水溶液进行精馏，精馏塔的顶部和底部分别得到什么产

品？

(3) 若以298K时的纯丙醇为标准态，求xB=0.20的水溶液中丙醇的相对活度和活度因子。

解：(1) 水(A)-丙醇(B)的 p-x-y图

OA线是指水(A)的气相冷凝线，f*=1；OB线是指丙醇(B)的气相冷凝线，f*=1； OC线是指水(A)的液相气化线，f*=1；OD线是指丙醇(B)的液相气化线，f*=1； OCA区域是指水(g)和溶液的两相区，f*=1； ODB区域是指丙醇(g)和溶液的两相区，f*=1； COD线以上是液相区，f*=2； AOB线以下是气相区，f*=2； O点是指最低恒沸点，f*=0

(2) 精馏塔的顶部得到组成为0.4的最低恒沸混合物，底部得到纯丙醇； (3) pB*=2901Pa，pB=1813Pa， pB= pB*ax,B，ax,B= pB/ pB*=0.625

ax,B=γx,BxB，γx,B=ax,B/xB=0.625/0.20=3.12

18、在标准压力100kPa下，乙醇(A)和乙酸乙酯(B)二元液相系统的组成与温度的关系如下表所示：

T/K xB yB 351.5 349.6 346.0 0 0 344.8 345.0 348.2 350.3 0.058 0.290 0.538 0.640 0.900 1.000 0.120 0.400 0.538 0.602 0.836 1.000 乙醇(A)和乙酸乙酯(B)二元液相系统有一个最低恒沸点。根据表中数据： (1) 画出乙醇(A)和乙酸乙酯(B)二元液相系统的T-x-y图；

(2) 将纯的乙醇和纯的乙酸乙酯混合后加到精馏塔中，经过足够多的塔板，在精

馏塔的顶部和底部分别得到什么产品？

解：(1) 乙醇(A)和乙酸乙酯(B)二元液相系统的T-x-y图

OA线是指乙醇(A)的气相冷凝线，f*=1； OB线是指乙酸乙酯(B)的气相冷凝线，f*=1； OC线是指乙醇(A)的液相气化线，f*=1； OD线是指乙酸乙酯(B)的液相气化线，f*=1； OCA区域是指乙醇(A)和溶液的两相区，f*=1； ODB区域是指乙酸乙酯(B)和溶液的两相区，f*=1； COD线以下是液相区，f*=2； AOB线以上是气相区，f*=2； O点是指最低恒沸点，f*=0

(2) 当组成xB>0.538时，精馏塔的顶部得到组成为0.538的最低恒沸混合物，