题目
在 100 kPa 的压力下,I2(s)在H2O(l)和 CCl4(l)两个完全不互溶的液相中达到分配平衡。设平衡时I2(s)已不存在,则该系统组分数和条件自由度数为( )A. C= 2,f*= 1B. C= 2,f*= 2C. C= 3,f*= 2D. C= 3,f*= 3
在 100 kPa 的压力下,I2(s)在H2O(l)和 CCl4(l)两个完全不互溶的液相中达到分配平衡。设平衡时I2(s)已不存在,则该系统组分数和条件自由度数为( )
A. C= 2,f*= 1
B. C= 2,f*= 2
C. C= 3,f*= 2
D. C= 3,f*= 3
题目解答
答案
C. C= 3,f*= 2
解析
组分数(C)的确定:系统中独立化学成分的数目。本题中存在I₂(s)、H₂O(l)、CCl₄(l)三种物质,且它们无法相互转化,因此C=3。
*条件自由度数(f)**的计算:
- 相数(Φ):系统中存在两个不互溶的液相(H₂O层和CCl₄层),因此Φ=2。
- 相律公式:在恒压条件下,自由度公式为 $f^* = C - \Phi + 1$。
代入得 $f^* = 3 - 2 + 1 = 2$。
组分数分析
系统包含以下独立组分:
- I₂:虽然在两个液相中溶解,但化学本质相同,计为1个组分。
- H₂O:作为溶剂,独立存在。
- CCl₄:作为另一溶剂,独立存在。
因此,组分数 $C=3$。
相数分析
系统中存在两个完全不互溶的液相:
- H₂O层:含溶解的I₂。
- CCl₄层:含溶解的I₂。
无固态I₂存在,也无气相参与平衡,因此相数 $\Phi=2$。
条件自由度计算
在恒压(100 kPa)条件下,自由度公式为:
$f^* = C - \Phi + 1 = 3 - 2 + 1 = 2.$
因此,条件自由度数 $f^*=2$。