相平衡练习题

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都遵守拉乌尔定律

（c）液态混合物的蒸气压介于A、B的蒸气压之间 （d）可以用重复蒸馏的方法使A、B完全分离。

4．自由度为零，意味着：(C)

（a）体系独立组分数C等于相数 P （b）体系的状态不变 （c）确定体系相平衡所需的最少强度变量数为零 （d）三相共存 5． 在一定压力下，A和B能形成最低恒沸物C，设恒沸物的组成为x，则对组成为xB(xB>x)的混合物进行普通精馏，最后得到

a. A和B b. A和C c. B和C d.无法确定

6. 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，则该系统的组分数C，相数P及自由度数F依次为

a.3，2，1 b. 2，3，1 c.1，2，2 d. 1，2，1

例1在101.325 kPa下，A~B系统的相图如 图所示。由相图回答：

（1）系统中x（A）﹦0.68时：开始沸腾的温度约为 79 ℃，最初馏出物中B的摩尔分数

图16

1

约为 0.6 。蒸馏到最后一滴液体时，溶液中B的摩尔分数约为 0.1 。 （2）如将组成为xB﹦0.85的A~B混合液进行精馏，则在塔顶得到 ，在塔釜得到纯B 答7.（1）79℃,0.6,0.1； (2)xB?0.7的恒沸物，纯B

例2NaCl~H2O所组成的二组分系统，在-21℃时有一个低共熔点，此时冰、

NaCl~2H2O(s)和（质量百分比）浓度为23.3%的NaCl水溶液平衡共存。在-9℃时不稳

定化合物NaCl?2H2O(s)分解，生成无水NaCl和27%的NaCl水溶液。已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大（当温度升高时，溶解度略有增加） （1）试绘出相图，并标出各部分存在的相态

（2）若有1000克28%的NaCl溶液，由160℃冷却到-10℃，问此过程中最多能析出多少纯NaCl?

（1）不稳定化合物NaCl?2H2O(s)中NaCl的质量分数为：

/W WNaClN?a2Cl2HO=58.5/9?4100%.52=61.9%

相图及各部分存在的相态见图23

－21℃时有三相平衡线：

(H2O(s)+NaCl?2H2O(s)?l (xNaCl=0.223));

-9℃

时

有

三

相

平

衡

线

：

图23

(NaCl(s)+NaCl?2H2O(s)? l (xNaCl=0.27));?? 例3 苯 (A) 和二苯基甲醇 (B) 的正常熔点分别为 6℃

和 65℃，两种纯态物不互溶，低共熔点为1℃，低共熔液中含 B 为 0.2 (摩尔分数)，A 和 B 可形成不稳定化合物AB2（即AB2熔融时固液相组成不一致），它在 30℃ 时分解。

(1) 根据以上数据画出苯-二苯基甲醇的 T~X示意图； (2) 标出各区域的相态； (3) 说明含 B 的摩尔分数为 0.8 的不饱和溶液在冷却过程中的变化情况。

[答] (1) 图如下。 (2) 各区域的相态在下图中标出。 (3) 含 B 为0.8 的不饱和溶液为 P (如图) 冷却到 P1时有纯固相B析出，继续冷却固相不断析出，溶液组成沿 P1D 曲线变化，当冷到 30℃ 时，发生下列反应：溶液 (组成为 D) + 固相 B → 固体 AB2 (不稳定化合物)。此时，体系三相平衡，F*= 0，温度不能改变，随温度不断冷却，固体 AB2不断增加，液相量不断减少，直到溶液全部消

2

失，剩下固体 B 和 AB2，温度又不断下降，步冷曲线如下：

化学平衡练习题

1.反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)在973K时压力平衡常数Kp?0.71，若

此时各物质分压为pCO=100kPa, pH2O=50kPa, pCO2?pH2=10kPa，则（A）

(a) 反应向右进行 (b) 反应向左进行

(c) 反应处于化学平衡状态 (d) 反应进行的方向难以确定 2．某实际气体反应，用逸度表示的平衡常数Kf?随下列哪些因素而变：（C）

(a) 系统的总压力 (b) 催化剂 (c) 温度 (d) 惰性气体的量

?3．根据某一反应的?rGm值，下列何者不能确定：（D）

? (a) 标准状态下自发变化的方向 (b) 在?rGm所对应的温度下的平衡位置

(c) 在标准状态下系统所能作的最大非膨胀功 (d) 提高温度反应速率的变化

趋势

4．增大压力能使平衡向产物方向移动的反应是：(C)

(a)CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g) (b) CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g) (c)1.5H2(g)+0.5N2(g)?NH3(g)

(d)CH3COOH(l)+C2H5OH(l)=H2O(l)+C2H5COOCH3(l)

5. 对任意一化学反应，等压热效应与等容热效应的关系为Qp?QV???B(g)RT（式

3

中?B(g)为反应中气体的计量系数）故：(D)

（a）Qp?Qv ( b) Qp?Qv (c ) Qp?Qv (d) Qp不一定大于Qv 6．下列说法中, 不正确的是：(C)

（a） ??G/???T,P表示完成 1mol化学反应吉布斯自由能的变化 （b） 若??G/???T,P ＜0, 该反应能自发向右进行 （c） 若??G/???T,P =1, 该反应系统处于平衡状态 （d） 若??G/???T,P＞0, 该反应的ΔrGm＞0

7.PCl5的分解反应是 PCl5(g) ＝PCl3(g) + Cl2(g) ，在450K达到平衡时，PCl5(g)有 45% 分解，在573K达到平衡时，有 97% 分解，则此反应为：(B)

（a） 放热反应 （b） 吸热反应

（c） 即不放热也不吸热 （d） 这两个温度下的平衡常数相等

8. 某实际气体反应A(g) =B (g) + C (g)在400K和100kPa下达平衡, 当温度不变、压力增至10000kPa时, 若各气体的逸度系数依次为1.2、0.8和1.9，则平衡向________移动。 9. 对于反应C6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g)，惰性气体的存在对产物的生成是____的。

10.常压下， 2NH3(g)+H2S(g) = (NH4)2S(s)的△H<0,则该反应

a.任意温度下自发 b. 较高温度下自发 c.较低温度下自发 d.任意温度下不自发

11．影响实际气体反应的Kθp数值的因素是

a. 温度和压力 b.只有温度 c.只有压力 d. 有无惰性气体

例1. 已知700℃时反应 CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) 的标准平衡常数为K?＝0.71，试问：(1) 各物质的分压均为1.5p?时，此反应能否自发进行？

(2) 若增加反应物的压力，使pCO?10p?,pH2O?5p?,pCO2?pH2?1.5p?，该反应能否自发进行？

解：已知反应的标准平衡常数和参加反应的各物质的分压比(即Jp)，欲判断反应的方向，应用化学反应的恒温方程可以解决此问题。

(1) ?rGm??RTlnK??RTlnJp??RTln0.71+RTln[(1.5?1.5)/(1.5?1.5)]

0 = 2.77? kJ?1mo; l >反应不能自发进行

(2) ?rGm??RTlnK??RTlnJp

= ?8.314?973?ln0.71+8.314?973ln[(1.5?1.5)/(10?5)] =?22.3 kJ?mol?1<0; 反应能自发进行

讨论：此题也可以通过直接比较Jp与K?大小来判断反应的方向。

例2. 总压101.325kPa，反应前气体含 SO2 6%、O212% (物质的量分数)其余为惰性气体Ar，问在什么温度下，反应 SO2(g)+1/2O2(g)?SO3(g) 达到平衡时，有

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