物理化学 第六章 第五版 高等教育出版社 天津大学 刘俊吉 周亚平 上册

第六章 相平衡

6.1 指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度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 = C – P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.

（2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C –P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1. （3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C – P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1. （4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C – P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2. （5）C = 3, P = 2, F = C – P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.

6.2 已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90 °C时的饱和蒸气压分别为和

。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为

求：

=

的甲苯-苯

混合物5 mol，在90 °C下成气-液两相平衡，若气相组成为（1） 平衡时液相组成

及系统的压力p。

（2） 平衡时气、液两相的物质的量

解： （1） 对于理想液态混合物，每个组分服从Raoult定律，因此

（2）系统代表点

，根据杠杆原理

6.3 单组分系统的相图示意如右图。

试用相律分析途中各点、线、面的相 平衡关系及自由度。 解：单相区已标于图上。 二相线（F = 1）：

三相点（F = 0）：

图中虚线表示介稳态。 6.4 已知甲苯、苯在90 °C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。两者可 形成理想液态混合物。取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90 °C的液态混合物。在恒温90 °C下逐渐降低压力，问 （1） 压力降到多少时，开始产生气相，此气相的 组成如何？

（2） 压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴 液相的组成如何？

（3） 压力为92.00 kPa时，系统内 气-液 两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各位多少？

解： 原始溶液的组成为

（1）刚开始出现气相时，可认为液相的组成不变，因此

（2）只剩最后一滴液体时，可认为气相的组成等于原始溶液的组成

（3）根据（2）的结果

由杠杆原理知，

6.5 25 °C丙醇(A) –水(B)系统气–液两相平衡时两组分蒸气分 压与液相组成的关系如下： 0 2.90 0 0.1 2.59 1.08 0.2 2.37 1.79 0.4 2.07 2.65 0.6 1.89 2.89 0.8 1.81 2.91 0.95 1.44 3.09 0.98 0.67 3.13 1 0 3.17 （1） 画出完整的压力-组成图（包括蒸气分压及总 压，液相线及气相线）； （2） 组成为气相组成

及液相组成

的系统在平衡压力。

下达到平衡时，气相、液相的物质的量各为多少？

下，气-液两相平衡，求平衡时

（3） 上述系统5 mol，在

气相中含丙醇和水的物质的量各为多少？

（4） 上述系统10 kg，在下达平衡时，气相、液相的质量各为多少？

解： （略）

6.6 101.325 kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。 100 0 0 102.1 0.300 0.185 104.4 0.500 0.374 107.5 0.700 0.575 113.8 0.900 0.833 118.1 1.000 1.000 （1） 画出气-液平衡的温度-组成图。 （2） 从图上找出组成为（3） 从图上找出组成为

的气相的泡点。 的液相的露点。

（4） 105.0 °C时气-液平衡两相的组成是多少？ （5） 9 kg水与30 kg醋酸组成的系统在105.0 °C达到平衡时，气-液两相的质量各位多少？ 解： （1） 气-液 平衡的温度-组成图为

（2） （3）

的气相的泡点为110.3 °C。 的液相的露点为112.7 °C。

，

。

（4）105.0 °C时气-液平衡两相的组成 （5）系统代表点