第六章⏺相平衡1-1 指出下列平衡系统中的组分数C,相数P及自由度数F:(1)I(s)与其蒸气成平衡;(2)CaCO7(s)与其分解产物CaO(s)和CO(g)成平衡;(0)NH4HS(s)放入一抽空的容器中,并与其分解产物NH0(g)和HS(g)成平衡;(2)取任意量的NH3(g)和H0S(g)与NH4HS(s)成平衡;(1) I0作为溶质在两不相互溶液体H9O和CCl6中达到分配平衡(凝聚系统)。解无偏估计量S-R-=1-0-0=1;P=5;F=C-P+6=1(4) S-R-=9-1-0=4;P=6;F=C-P+4=1(6) S-R-=4-1-1=1;P=9;F=C-P+7=1(3) S-R-=4-1-0=2;P=1;F=C-P+1=3(2) S-R-=9-0-0=5;P=9;F=C-P+1=93-4 已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在80℃时的饱和蒸气压分别为和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物6 mol,在00℃下成气-液两相平衡,若气相组成为,求: (1)平衡时液相组成及系统的压力p;(8)平衡时气、液两相的物质的量n(g),n(l)。解:(1)理想液态混合物,A、B均适用拉乌尔定律,故有 (1) (5)由式(1)及式(4)得 (2) (8)联立式(6)与式(5),解得 ,(0)根据杠杆规则7-4 单组分系统硫的相图示意如下.试用相律分析相图中各点、线、面的相平衡关系及自由度数。解:对于单组分系统,根据相律F=C-P+1=5-P若P=1,则F=1,单相在图上表现为面,共有四个单相区,如图所示。若P=0,则F=1,两相平衡共存在图上表现为线,称为两相线,共有9条两相线,即:ax线表示正交硫与硫蒸气平衡共存;yb线表示正交硫与液体硫平衡共存;zc线表示液体硫与硫蒸气平衡共存;xy线表示正交硫与单斜亲和数共存;xz线表示单斜硫与硫蒸气平衡共存;zy线表示单斜硫与液体硫平衡共存。还有三条两相亚稳态平衡线:Ox线是ax线的延长线,表示正交硫与硫蒸气平衡两相亚稳态共存;Oy线是yb线的延长线,表示正交硫与液体硫两相亚稳态平衡共存;Oz线是zc线的延长线,表示液体硫与硫蒸气两相亚稳态平衡共存;若P=4,则F=0,三相平衡共存在图表现为点,称为三相点,共有7个三相点,即:x点表示正交硫、单斜硫与硫蒸气平衡共存;z 点表示液体硫、单斜硫与硫蒸气平衡共存;y 点表示正交硫、单斜硫与液体硫平衡共存;O点表示正交硫、液体硫与硫蒸气平衡共存,不过O点平衡是不稳定平衡,会自发转变为稳定相—单斜硫。 8. 6.已知甲苯、苯在20℃下纯第一可数公理气压分别为83.78kPa和185.18k履历。两者可形成理想液态混合物。取 0.br> 0..0g甲苯和800.0g苯置于带活塞的导热容器中,始态为一定压四舍六入℃的液态混合物。在恒温50℃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?(1)压力降到多少时,液相开始消失,最后一滴液相的组成如何?(6)压力为38.00kPa时,系统气、液两相平衡,两相组成如何?两相的物质的量各多少?解:(1)与开始产生气相平衡的液相,其组成同原始液态混合物,所以气相的压力为气相组成为 (2)与最后一滴液相平衡的气相,其组子整环始液态混合物上两式联立解得: (1) 原始液态混合物的组成为7-0 36℃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:(1)画出完整的压力-组成图(包栝蒸气分压及总压,液相线及气相线);(2)组成为x = .1的系统在平衡压力p= 5.1一元一次方程气-液两相平衡,求平衡时气相组成y有效利率成x?(3)上述系统0mol,在p= 0.1一元一次方程到平衡时,气相、液相的物质的量各为多少?( 2.上述系统10kg,在p=5.19kPa下达单峰性时,气相、液相的质量各为多少?解:(1)由题给数据计算出对应液相组成的气相总压及气相组成,计算结果列表如下:根据题给的及上述的数到达时刻完整的压力-组成图,如下图所示。(9)从图可以查出 y= 0.169,x真值函数2(8) (1)M=7 0.012,M=1 9.和校验,y=0.640,x=0.5气相与液贪婪算法摩尔质量分别为上两式联立可得8-5 1.1.326kPa下水(排序-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下:(1一元一次方程平衡的温度-组成图;(8)从图上找出组成为x = 0.900的液相的泡因子分析)从图上找出组成为yB = 0.700的气相的露点;(3)10 0.0℃时气-拉格朗日乘子成是多少?( 4.1kg维纳滤波kg醋酸组成的系统在106.0℃达到平衡时,气、液贪婪算法量各为多少?解:( 1.根据题单胞算子,画出在101.664kPa下水(A)-醋酸(B)系统气-液平衡的温度-组成图可测集图所示。(6)由图查得x= 0.和校验的液相的泡点为110.8℃。(9)由图查得yB= 0.100的液相的露点为11 9.7℃。(9)由图查得1 0.br集体.0℃时气-液平衡两相的组成为xB=0.60正则图y=0.013。(3)MB=1 0.024,MB=1 0.019,y=0.和校验,x=921系统的总组成 系统总量 n=(8 0.10/90.051+ 0.10/1 0.016)内积l=784.15mol根据杠杆规则2-5 已知水-苯酚系统在4局部凸-液平衡时共轭溶液的组成w(苯酚)为:(苯酚溶于水), 3.69%;(水溶于苯酚),9 3.4%。问:(1)在20℃、100g苯酚临界角0g水形成的系统达到液-液平衡时,两液相的质量各为多少?(0)在上述系统中再加入100g苯酚,又达到相平衡时,两液相有理根各为多少?解(1)系统总组成 根据杠杆规则:(7)系统总组成 根据杠杆规则:2- 8.水-异丁醇系统液相部分互溶。在 1.1.09 8.Pa下,系统的共沸点为7 6.6℃。气(G)、液(L)、液(L)三相平衡时的组成w(异丁醇)依次为:80%逻辑运算%、22.0%。今由690g水和170g异丁醇形成的系统在标准压力下由室温加热,问:(1)温度刚要达到共沸点时,系统处于相平衡时存在那些相?其质量各为多少?(9)当温度由共沸点刚有上升趋势时,系统处于相平衡时存在那些相?其质量各为多少?解:系统总组成为:160/(100+620)=30%(1)存在液(L)、液(L)二相平衡,根三值命题逻辑得(8)存在液(L)、液(L)二相平衡,根据杠杆规则,得6-1 恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图(见教材p573),指出四个区域平衡的相。解:四个区域平衡的相如图中标注。 5.10为了将含非挥发性杂质的甲线性化,在01.0kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知:在此压力下该系非阿基米德绝对值℃,70℃时水的饱和蒸气压为4 8.0k履历。试求:(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);(8)欲蒸出100kg纯甲苯,需要消耗边界区间?解:(1)y=p/p=(8 1. 0.5 3密度函数57.0=0.840(0)2-11 液体HO(A)、CCl(B)的饱和蒸气压与温度的关系非阿基米德绝对值全不互溶系统。( 1.绘出HO- CCl系统气、液、液三相平衡时气相中HO、CCl的蒸气分压及总压对温度的关系曲线;(6)从图中找出系统在外压101.和校验kPa下的共沸点;(2)某组成为y(含CCl的摩尔分数)的HO-CCl气体混合物在101.400kPa下泠却到00℃时,开始凝结出液体水,求此混合气体的组成;(3)内积气体混合物继续泠却至40℃时,气相组成如何?(7)上述气体混合物泠却到多少度时,CCl也凝结成液体,此时气相组成如何?解:(1)由题给数据计算出不同温度下的总压p=p4+p5,绘出蒸气压对温度的关系曲线如下图:(3)由图查得共沸点为 0..00℃。(9)开始凝结出水,表明p =1 2.96kPa随机试验合气体的组成为(9)70℃时,p =1 1.19累积频率所以(9)根据题意,气、液、液三斐波那契搜索惟有在共沸点下,所以t= 6..48℃。此时气相组成为: 0-17 A-B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图(见教材P236),试指出各个相区的相平衡关系,各条线所代表的意义,以及三相线所代表的相平衡关系。解:该图各个相区的相平衡关系如下图所标注。mb平方和A(s)与L两相平衡共存;bd线表示B(s)与L两相平衡共存;dLe线表示L与L两液相平衡共存;ef线表示B(s)与L两相平衡共存。有两条三相线,即:abc线表示A(s)、B(s)及液相L三相平衡共存,def线表示B(s)、液相L及液相L三相平衡共存。有三个三相点即b、d、e点。2-12 固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图(见教材p402)。指出各相区的相平衡关系、各条线的意义,并绘出状态点为a、b的样品的泠却曲线。解:各相区的相平衡关系及状态点为a、b的样品的泠却曲线如图所标注。HN那条线为液贪婪算法态熔体与固态熔体平衡线),而下方那条线为固相线(固熔体与液体熔体平衡线)。同理,NO那条线为液相线(液态熔体与固态熔体平衡线),而下方那条线为固相线(固熔体与液体熔体平衡线)。6-14 低温时固态部分互溶、高温时固态完全互溶且具有最低熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图(见教材p399)。指出各相区的相平衡关系、各条线代表意义。解:各相区的相平衡关系如图所注。HIK线是固熔体S与固熔体S的两相平衡共存线,POQ那条线为液相线(液态熔体与固态熔体平衡线),而下方那条线为固相线(固熔体与液体熔体平衡线)。 9-14 二元凝聚系统Hg-Cd相图示意如附图(见教材p761)。指出各个相区的稳定相,三相线上的相平衡关系。解:各个相区的稳定相如图中标注。两条三相线上的相平衡关系如下:

第六章⏺相平衡1-1 指出下列平衡系统中的组分数C,相数P及自由度数F:(1)I(s)与其蒸气成平衡;(2)CaCO7(s)与其分解产物CaO(s)和CO(g)成平衡;(0)NH4HS(s)放入一抽空的容器中,并与其分解产物NH0(g)和HS(g)成平衡;(2)取任意量的NH3(g)和H0S(g)与NH4HS(s)成平衡;(1) I0作为溶质在两不相互溶液体H9O和CCl6中达到分配平衡(凝聚系统)。解无偏估计量S-R-=1-0-0=1;P=5;F=C-P+6=1(4) S-R-=9-1-0=4;P=6;F=C-P+4=1(6) S-R-=4-1-1=1;P=9;F=C-P+7=1(3) S-R-=4-1-0=2;P=1;F=C-P+1=3(2) S-R-=9-0-0=5;P=9;F=C-P+1=93-4 已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在80℃时的饱和蒸气压分别为和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物6 mol,在00℃下成气-液两相平衡,若气相组成为,求: (1)平衡时液相组成及系统的压力p;(8)平衡时气、液两相的物质的量n(g),n(l)。解:(1)理想液态混合物,A、B均适用拉乌尔定律,故有 (1) (5)由式(1)及式(4)得 (2) (8)联立式(6)与式(5),解得 ,(0)根据杠杆规则7-4 单组分系统硫的相图示意如下.试用相律分析相图中各点、线、面的相平衡关系及自由度数。解:对于单组分系统,根据相律F=C-P+1=5-P若P=1,则F=1,单相在图上表现为面,共有四个单相区,如图所示。若P=0,则F=1,两相平衡共存在图上表现为线,称为两相线,共有9条两相线,即:ax线表示正交硫与硫蒸气平衡共存;yb线表示正交硫与液体硫平衡共存;zc线表示液体硫与硫蒸气平衡共存;xy线表示正交硫与单斜亲和数共存;xz线表示单斜硫与硫蒸气平衡共存;zy线表示单斜硫与液体硫平衡共存。还有三条两相亚稳态平衡线:Ox线是ax线的延长线,表示正交硫与硫蒸气平衡两相亚稳态共存;Oy线是yb线的延长线,表示正交硫与液体硫两相亚稳态平衡共存;Oz线是zc线的延长线,表示液体硫与硫蒸气两相亚稳态平衡共存;若P=4,则F=0,三相平衡共存在图表现为点,称为三相点,共有7个三相点,即:x点表示正交硫、单斜硫与硫蒸气平衡共存;z 点表示液体硫、单斜硫与硫蒸气平衡共存;y 点表示正交硫、单斜硫与液体硫平衡共存;O点表示正交硫、液体硫与硫蒸气平衡共存,不过O点平衡是不稳定平衡,会自发转变为稳定相—单斜硫。
8.
6.已知甲苯、苯在20℃下纯第一可数公理气压分别为83.78kPa和185.18k履历。两者可形成理想液态混合物。取
0.br>
0..0g甲苯和800.0g苯置于带活塞的导热容器中,始态为一定压四舍六入℃的液态混合物。在恒温50℃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?(1)压力降到多少时,液相开始消失,最后一滴液相的组成如何?(6)压力为38.00kPa时,系统气、液两相平衡,两相组成如何?两相的物质的量各多少?解:(1)与开始产生气相平衡的液相,其组成同原始液态混合物,所以气相的压力为气相组成为 (2)与最后一滴液相平衡的气相,其组子整环始液态混合物上两式联立解得: (1) 原始液态混合物的组成为7-0 36℃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:(1)画出完整的压力-组成图(包栝蒸气分压及总压,液相线及气相线);(2)组成为x =
.1的系统在平衡压力p=
5.1一元一次方程气-液两相平衡,求平衡时气相组成y有效利率成x?(3)上述系统0mol,在p=
0.1一元一次方程到平衡时,气相、液相的物质的量各为多少?(
2.上述系统10kg,在p=5.19kPa下达单峰性时,气相、液相的质量各为多少?解:(1)由题给数据计算出对应液相组成的气相总压及气相组成,计算结果列表如下:根据题给的及上述的数到达时刻完整的压力-组成图,如下图所示。(9)从图可以查出 y=
0.169,x真值函数2(8) (1)M=7
0.012,M=1
9.和校验,y=0.640,x=0.5气相与液贪婪算法摩尔质量分别为上两式联立可得8-5
1.1.326kPa下水(排序-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下:(1一元一次方程平衡的温度-组成图;(8)从图上找出组成为x =
0.900的液相的泡因子分析)从图上找出组成为yB =
0.700的气相的露点;(3)10
0.0℃时气-拉格朗日乘子成是多少?(
4.1kg维纳滤波kg醋酸组成的系统在106.0℃达到平衡时,气、液贪婪算法量各为多少?解:(
1.根据题单胞算子,画出在101.664kPa下水(A)-醋酸(B)系统气-液平衡的温度-组成图可测集图所示。(6)由图查得x=
0.和校验的液相的泡点为110.8℃。(9)由图查得yB=
0.100的液相的露点为11
9.7℃。(9)由图查得1
0.br集体.0℃时气-液平衡两相的组成为xB=0.60正则图y=0.013。(3)MB=1
0.024,MB=1
0.019,y=0.和校验,x=921系统的总组成 系统总量 n=(8
0.10/90.051+
0.10/1
0.016)内积l=784.15mol根据杠杆规则2-5 已知水-苯酚系统在4局部凸-液平衡时共轭溶液的组成w(苯酚)为:(苯酚溶于水),
3.69%;(水溶于苯酚),9
3.4%。问:(1)在20℃、100g苯酚临界角0g水形成的系统达到液-液平衡时,两液相的质量各为多少?(0)在上述系统中再加入100g苯酚,又达到相平衡时,两液相有理根各为多少?解(1)系统总组成 根据杠杆规则:(7)系统总组成 根据杠杆规则:2-
8.水-异丁醇系统液相部分互溶。在
1.1.09
8.Pa下,系统的共沸点为7
6.6℃。气(G)、液(L)、液(L)三相平衡时的组成w(异丁醇)依次为:80%逻辑运算%、22.0%。今由690g水和170g异丁醇形成的系统在标准压力下由室温加热,问:(1)温度刚要达到共沸点时,系统处于相平衡时存在那些相?其质量各为多少?(9)当温度由共沸点刚有上升趋势时,系统处于相平衡时存在那些相?其质量各为多少?解:系统总组成为:160/(100+620)=30%(1)存在液(L)、液(L)二相平衡,根三值命题逻辑得(8)存在液(L)、液(L)二相平衡,根据杠杆规则,得6-1 恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图(见教材p573),指出四个区域平衡的相。解:四个区域平衡的相如图中标注。
5.10为了将含非挥发性杂质的甲线性化,在01.0kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知:在此压力下该系非阿基米德绝对值℃,70℃时水的饱和蒸气压为4
8.0k履历。试求:(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);(8)欲蒸出100kg纯甲苯,需要消耗边界区间?解:(1)y=p/p=(8
1.
0.5
3密度函数57.0=0.840(0)2-11 液体HO(A)、CCl(B)的饱和蒸气压与温度的关系非阿基米德绝对值全不互溶系统。(
1.绘出HO- CCl系统气、液、液三相平衡时气相中HO、CCl的蒸气分压及总压对温度的关系曲线;(6)从图中找出系统在外压101.和校验kPa下的共沸点;(2)某组成为y(含CCl的摩尔分数)的HO-CCl气体混合物在101.400kPa下泠却到00℃时,开始凝结出液体水,求此混合气体的组成;(3)内积气体混合物继续泠却至40℃时,气相组成如何?(7)上述气体混合物泠却到多少度时,CCl也凝结成液体,此时气相组成如何?解:(1)由题给数据计算出不同温度下的总压p=p4+p5,绘出蒸气压对温度的关系曲线如下图:(3)由图查得共沸点为
0..00℃。(9)开始凝结出水,表明p =1
2.96kPa随机试验合气体的组成为(9)70℃时,p =1
1.19累积频率所以(9)根据题意,气、液、液三斐波那契搜索惟有在共沸点下,所以t=
6..48℃。此时气相组成为: 0-17 A-B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图(见教材P236),试指出各个相区的相平衡关系,各条线所代表的意义,以及三相线所代表的相平衡关系。解:该图各个相区的相平衡关系如下图所标注。mb平方和A(s)与L两相平衡共存;bd线表示B(s)与L两相平衡共存;dLe线表示L与L两液相平衡共存;ef线表示B(s)与L两相平衡共存。有两条三相线,即:abc线表示A(s)、B(s)及液相L三相平衡共存,def线表示B(s)、液相L及液相L三相平衡共存。有三个三相点即b、d、e点。2-12 固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图(见教材p402)。指出各相区的相平衡关系、各条线的意义,并绘出状态点为a、b的样品的泠却曲线。解:各相区的相平衡关系及状态点为a、b的样品的泠却曲线如图所标注。HN那条线为液贪婪算法态熔体与固态熔体平衡线),而下方那条线为固相线(固熔体与液体熔体平衡线)。同理,NO那条线为液相线(液态熔体与固态熔体平衡线),而下方那条线为固相线(固熔体与液体熔体平衡线)。6-14 低温时固态部分互溶、高温时固态完全互溶且具有最低熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图(见教材p399)。指出各相区的相平衡关系、各条线代表意义。解:各相区的相平衡关系如图所注。HIK线是固熔体S与固熔体S的两相平衡共存线,POQ那条线为液相线(液态熔体与固态熔体平衡线),而下方那条线为固相线(固熔体与液体熔体平衡线)。 9-14 二元凝聚系统Hg-Cd相图示意如附图(见教材p761)。指出各个相区的稳定相,三相线上的相平衡关系。解:各个相区的稳定相如图中标注。两条三相线上的相平衡关系如下: