题目
物理化学上册第五版天津大学出版社第六章 相平衡习题答案6-1指出下列平衡系统中的组分数 C,相数P及自由度数F:(1)12( S)与其蒸气成平衡;⑵CaCO3(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 NH 3(g)和H2S(g )成平衡;(4) 取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HSG)成平衡;(5) 12作为溶质在两不相互溶液体 出0和CC14中达到分配平衡(凝 聚系统)。解:(1) S-R-r =1-0-0=1 ; P=2; F=C-P+2=1(2) S-R-r =3-1-0=2; P=3; F=C-P+2=1(3) S-R-r =3-1-1 = 1; P=2; F=C-P+2=1(4) S-R-r =3-1-0=2; P=2; F=C-P+2=2(5) S-R-r =3-0-0=3; P=2; F=C-P+仁26.2已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在90.时的饱和蒸气压 分别为P; =54.22kPa和p; =136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。今有 系统组成为xbq=o.3的甲苯-苯混合物5 mol,在90C下成气-液两相平 衡,若气相组成为y; =0.4556,求:(1 )平衡时液相组成x;及系统的 压力p; (2)平衡时气、液两相的物质的量 n (g), n (I)。解:(1)理想液态混合物,A、B均适用拉乌尔定律,故有(4.上述系统10kg,在p=4.16kPa下达到平衡时,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 P = Pa・Pb及 气相组成yB =Pb/ p,计算结果列表如下:Xb0.10.20.40.60.80.950.981p/kP2.903.674.164.724.784.724.533.803.17ayB0.290.430.560.600.610.680.821415624根据题给的及上述的数据,画出完整的压力-组成图,如下图所示(2)从图可以查出 yB=0.429, xb =0.20.3 _0.2n =5 mol =2.18molg 0.429「0.2n =(5 -2.18)mol =2.82molnl(g)二 n (1.- y) =2.18(1 -0.429)mol =1.24molnA(g)二 ngyB =2.18 0.429mol =0.94mol(4) Ma=60.096, Mb=18.015, yB=0.429,Xb=0.2气相与液相的平均摩尔质量分别为⏺Mg yBM B =0.571 60.096 0.429 18.015= 42.043Mi 八 xBM B =0.8.60.096 0.2 1..015 = 51.680| m 亠 m| =10kgg m,二(0.429-0.3) - (0.3 -02)M g M i上两式联立可得m = 3.87kg, m, =10kg「叫=6.13kg6-6 1.1.325kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下:(1)画出气-液平衡的温度-组成图;(2)从图上找出组成为xB =0.800 的液相的泡点;(3)从图上找出组成为yB =0.800的气相的露点;(4) 105.0C时气- 液平衡两相组成是多少?(5. 9kg水与30kg醋酸组成的系统在105.0C达到平衡时,气、液 两相的质量各为多少?解: (1.根据题给的数据,画出在101.325kPa下水(A)-醋酸(B)系统气-液平衡的温度-组成图,如下图所示(2) 由图查得Xb=0.800的液相的泡点为1102C。(3) 由图查得yB=0.800的液相的露点为1128C。(4) 由图查得10.br>5.0C时气-液平衡两相的组成为 Xb=0.544,yB=0.417。(5) Ma=60.052, Mb=18.015, yB=0.417, Xb=544mi 二niMi =6.3 (0.544 60.052 0.456 18.015) 10;kg = 26.69kgmg =(39 -2.br>6.69)kg = 12.31kg6-7已知水-苯酚系统在30C液-液平衡时共轭溶液的组成 w(苯 酚)为:L1 (苯酚溶于水),8.75%; L2 (水溶于苯酚),69.9%。问:(1) 在30C、100g苯酚和200g水形成的系统达到液-液平衡时,两液相 的质量各为多少? ( 2)在上述系统中再加入100g苯酚,又达到相平 衡时,两液相的质量各为多少?根据杠杆规则:m(LJ=30. - g =i79.6g, m(L) =300 g 一 179.6g =120.4g 69.9 _8.75(2)系统总组成 w苯酚二200/(200 20C) =50%根据杠杆规则: m(L」=30. - 竺 g =130.2g, m(L) =400 g _130.2g =269.8. 69.9 _8.756-8.-异丁醇系统液相部分互溶。在1.1.325.Pa下,系统的共沸 点为897C。气(G)、液(Li)、液(L2)三相平衡时的组成 w (异 丁醇)依次为:70%、8.7%、85.0%。今由350g水和150g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? ( 2)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:150/ (150+350) =30%(1)存在液(LJ、液(L2)二相平衡,根据杠杆规则,得m(LJ =500 699 =360g, m(L2) =500 g -360g =140 g8.br>5.0 -8.7(2)存在液(LJ、液(L2、二相平衡,根据杠杆规则,得m(G) =500 一 g =174g, m(L) =500g -174g =326g70.0—8.76-9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p295),指出四个区域内平衡的相。解:四个区域内平衡的相如图中标注6.10为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯, 在86.0kPa压力下用水 蒸气蒸馏。已知:在此压力下该系统的共沸点为 80C, 80C时水的 饱和蒸气压为47.3kPa。试求:(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);(2)欲蒸出100kg纯甲苯,需要消耗蒸气多少?解:(1) y 甲苯=p 甲苯/p= (86.0.47.3) /86.0=0.450⑵ 整二 m水皿 kgUm「23.9kg0.450 100勺0/92.1406-11液体H?O(A )、CC5( B)的饱和蒸气压与温度的关系如下:⏺⏺7.38 1.br>2.33 19.92 31.16 47.34 70.102.br>8.8 42.3 60.1 82.9. 112.4 149.6两液体成完全不互溶系统。(1)绘出出0- CCl4系统气、液、液三相平衡时气相中 巴0、CCI4的蒸气分压及总压对温度的关系曲线;(2)从图中找出系统在外压1.1.325kPa下的共沸点;(3)某组成为yB (含CCl4的摩尔分数)的H2O-CCI4气体混合物在1.1.325kPa下泠却到80C时,开始凝结出液体水,求此混合气体的组成;(4) 上述气体混合物 继续泠却至70 C时,气相组成如何? ( 5)上述气体混合物泠却到多少度时,CCI4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=Pa+Pb,绘出蒸气压对温度的关系曲线如下图:(2)由图查得共沸点为6..75C。(3) 开始凝结出水,表明Pa =47.34kPa,所以混合气体的组成为yB =Pb/P =(P - Pa)/ p =(1.1.325-47.34)/10..325=0.533(4)70C 时,pa =31.16kPa,所以yB 二 Pb/P =(P-Pa”P =(1.1.325-31.16)/10..325=0.692(5)根据题意,气、液、液三相平衡共存,惟有在共沸点下,所以 t=6..75C。此时气相组成为: y 二 p/P =74.27/1.1.325 =0.7336-12 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P296),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线表示A (s)与Li两相平衡共存;bd线表示B (s)与Li 两相平衡共存;dLe线表示Li与L2两液相平衡共存;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Li三相平衡共存,def线表示B (s)、液相Li及液相L?三相 平衡共存。有三个三相点即b、d、e点。6-i3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p297)。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)。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-i4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p385)。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Si与固熔 体S2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)。6-15二元凝聚系统Hg-Cd相图示意如附图(见教材 p297)。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: abc线:l a +P; def线:l = P+ y ( a B, 丫为不同组成的 固溶体)。6-16某A-B二组分凝聚系统相图如附图(见教材 p297)。(1)指 出各相区稳定存在的相;(2)指出图中的三相线。三相线上哪几个相 成平衡?三者之间的相平衡关系如何?( 3)绘出图中状态点 a b、 c三个样品的泠却曲线,并注明各阶段时的相变化。解:(1)各相区稳定存在的相如图所注。⏺(2)该图上有两条三相线,即efg线是a固熔体与丫固熔体和液 相L相平衡,hij线是液相L与丫固熔体和B固熔体相平衡。(3)图中状态点a、b、c三个样品的泠却曲线如图右所示,al, 组成为a的液态溶液降温,达到al点时开始析出丫固熔体,进入两 相平衡区,继续泠却达到a2时,开始析出第三相a固熔体,成三相 平衡,直至液体全部凝结成 a固熔体与丫固熔体后,即自a2后继续 泠却进入a固熔体与丫固熔体平衡区;组成为b的液态溶液降温,达 到bl点时开始析出丫固熔体和B固熔体,成三相平衡,继续泠却 B 固熔体消失,进入液体I和丫固熔体,当泠却达到b3时,直至液体 消失,然后进入丫固熔体单相区;组成为c的液态溶液降温,达到cl 点时开始析出B固熔体,进入两相平衡区,继续泠却达到 c2时,开 始析出第三相丫固熔体,成三相平衡,此后进入B固熔体与丫固熔体 两相平衡区。6-17某A-B二组分凝聚系统相图如附图(见 p297)。指出各相区 的稳定相,三相线上的相平衡关系。解:各相区的稳定相如6-17图中所标,a B为不同组成的、固⏺溶体。两条三相线上的相平衡关系为
物理化学上册第五版天津大学出版社第六章 相平衡习题答案6-1指出下列平衡系统中的组分数 C,相数P及自由度数F:(1)12( S)与其蒸气成平衡;⑵CaCO3(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 NH 3(g)和H2S(g )成平衡;(4) 取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HSG)成平衡;(5) 12作为溶质在两不相互溶液体 出0和CC14中达到分配平衡(凝 聚系统)。解:(1) S-R-r =1-0-0=1 ; P=2; F=C-P+2=1(2) S-R-r =3-1-0=2; P=3; F=C-P+2=1(3) S-R-r =3-1-1 = 1; P=2; F=C-P+2=1(4) S-R-r =3-1-0=2; P=2; F=C-P+2=2(5) S-R-r =3-0-0=3; P=2; F=C-P+仁2
6.2已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在9
0.时的饱和蒸气压 分别为P; =5
4.22kPa和p; =136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。今有 系统组成为xbq=
o.3的甲苯-苯混合物5 mol,在90C下成气-液两相平 衡,若气相组成为y; =0.4556,求:(1 )平衡时液相组成x;及系统的 压力p; (2)平衡时气、液两相的物质的量 n (g), n (I)。解:(1)理想液态混合物,A、B均适用拉乌尔定律,故有(
4.上述系统10kg,在p=4.16kPa下达到平衡时,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 P = Pa・Pb及 气相组成yB =Pb/ p,计算结果列表如下:Xb
0.1
0.2
0.4
0.6
0.8
0.95
0.981p/kP
2.90
3.67
4.16
4.72
4.78
4.72
4.53
3.80
3.17ayB
0.29
0.43
0.56
0.60
0.61
0.68
0.821415624根据题给的及上述的数据,画出完整的压力-组成图,如下图所示(2)从图可以查出 yB=
0.429, xb =0.2
0.3 _0.2n =5 mol =
2.18molg
0.429「0.2n =(5 -
2.18)mol =2.82molnl(g)二 n (
1.- y) =
2.18(1 -
0.429)mol =1.24molnA(g)二 ngyB =
2.18
0.429mol =0.94mol(4) Ma=6
0.096, Mb=1
8.015, yB=0.429,Xb=0.2气相与液相的平均摩尔质量分别为⏺Mg yBM B =
0.571 60.096 0.429 1
8.015= 4
2.043Mi 八 xBM B =
0.
8.60.096 0.2
1..015 = 51.680| m 亠 m| =10kgg m,二(
0.429-0.3) - (0.3 -02)M g M i上两式联立可得m =
3.87kg, m, =10kg「叫=
6.13kg6-6
1.1.325kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下:(1)画出气-液平衡的温度-组成图;(2)从图上找出组成为xB =
0.800 的液相的泡点;(3)从图上找出组成为yB =
0.800的气相的露点;(4) 10
5.0C时气- 液平衡两相组成是多少?(
5. 9kg水与30kg醋酸组成的系统在105.0C达到平衡时,气、液 两相的质量各为多少?解: (
1.根据题给的数据,画出在101.325kPa下水(A)-醋酸(B)系统气-液平衡的温度-组成图,如下图所示(2) 由图查得Xb=
0.800的液相的泡点为1102C。(3) 由图查得yB=
0.800的液相的露点为1128C。(4) 由图查得1
0.br>5.0C时气-液平衡两相的组成为 Xb=0.544,yB=
0.417。(5) Ma=6
0.052, Mb=1
8.015, yB=0.417, Xb=544mi 二niMi =
6.3 (
0.544 60.052 0.456 1
8.015) 10;kg = 26.69kgmg =(39 -
2.br>6.69)kg = 12.31kg6-7已知水-苯酚系统在30C液-液平衡时共轭溶液的组成 w(苯 酚)为:L1 (苯酚溶于水),
8.75%; L2 (水溶于苯酚),6
9.9%。问:(1) 在30C、100g苯酚和200g水形成的系统达到液-液平衡时,两液相 的质量各为多少? ( 2)在上述系统中再加入100g苯酚,又达到相平 衡时,两液相的质量各为多少?根据杠杆规则:m(LJ=3
0. - g =i7
9.6g, m(L) =300 g 一 179.6g =120.4g 69.9 _
8.75(2)系统总组成 w苯酚二200/(200 20C) =50%根据杠杆规则: m(L」=3
0. - 竺 g =130.2g, m(L) =400 g _130.2g =26
9.
8. 69.9 _8.756-
8.-异丁醇系统液相部分互溶。在
1.1.32
5.Pa下,系统的共沸 点为897C。气(G)、液(Li)、液(L2)三相平衡时的组成 w (异 丁醇)依次为:70%、8.7%、85.0%。今由350g水和150g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? ( 2)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:150/ (150+350) =30%(1)存在液(LJ、液(L2)二相平衡,根据杠杆规则,得m(LJ =500 699 =360g, m(L2) =500 g -360g =140 g
8.br>5.0 -8.7(2)存在液(LJ、液(L2、二相平衡,根据杠杆规则,得m(G) =500 一 g =174g, m(L) =500g -174g =326g7
0.0—
8.76-9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p295),指出四个区域内平衡的相。解:四个区域内平衡的相如图中标注
6.10为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯, 在86.0kPa压力下用水 蒸气蒸馏。已知:在此压力下该系统的共沸点为 80C, 80C时水的 饱和蒸气压为4
7.3kPa。试求:(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);(2)欲蒸出100kg纯甲苯,需要消耗蒸气多少?解:(1) y 甲苯=p 甲苯/p= (8
6.
0.4
7.3) /86.0=0.450⑵ 整二 m水皿 kgUm「2
3.9kg
0.450 100勺0/9
2.1406-11液体H?O(A )、CC5( B)的饱和蒸气压与温度的关系如下:⏺⏺
7.38
1.br>2.33 1
9.92 31.16 47.34 7
0.10
2.br>8.8 42.3 6
0.1 82.
9. 112.4 149.6两液体成完全不互溶系统。(1)绘出出0- CCl4系统气、液、液三相平衡时气相中 巴0、CCI4的蒸气分压及总压对温度的关系曲线;(2)从图中找出系统在外压
1.1.325kPa下的共沸点;(3)某组成为yB (含CCl4的摩尔分数)的H2O-CCI4气体混合物在
1.1.325kPa下泠却到80C时,开始凝结出液体水,求此混合气体的组成;(4) 上述气体混合物 继续泠却至70 C时,气相组成如何? ( 5)上述气体混合物泠却到多少度时,CCI4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=Pa+Pb,绘出蒸气压对温度的关系曲线如下图:(2)由图查得共沸点为
6..75C。(3) 开始凝结出水,表明Pa =4
7.34kPa,所以混合气体的组成为yB =Pb/P =(P - Pa)/ p =(
1.1.325-4
7.34)/1
0..325=0.533(4)70C 时,pa =3
1.16kPa,所以yB 二 Pb/P =(P-Pa”P =(
1.1.325-31.16)/1
0..325=0.692(5)根据题意,气、液、液三相平衡共存,惟有在共沸点下,所以 t=
6..75C。此时气相组成为: y 二 p/P =7
4.27/
1.1.325 =
0.7336-12 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P296),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线表示A (s)与Li两相平衡共存;bd线表示B (s)与Li 两相平衡共存;dLe线表示Li与L2两液相平衡共存;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Li三相平衡共存,def线表示B (s)、液相Li及液相L?三相 平衡共存。有三个三相点即b、d、e点。6-i3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p297)。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)。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-i4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p385)。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Si与固熔 体S2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)。6-15二元凝聚系统Hg-Cd相图示意如附图(见教材 p297)。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: abc线:l a +P; def线:l = P+ y ( a B, 丫为不同组成的 固溶体)。6-16某A-B二组分凝聚系统相图如附图(见教材 p297)。(1)指 出各相区稳定存在的相;(2)指出图中的三相线。三相线上哪几个相 成平衡?三者之间的相平衡关系如何?( 3)绘出图中状态点 a b、 c三个样品的泠却曲线,并注明各阶段时的相变化。解:(1)各相区稳定存在的相如图所注。⏺(2)该图上有两条三相线,即efg线是a固熔体与丫固熔体和液 相L相平衡,hij线是液相L与丫固熔体和B固熔体相平衡。(3)图中状态点a、b、c三个样品的泠却曲线如图右所示,al, 组成为a的液态溶液降温,达到al点时开始析出丫固熔体,进入两 相平衡区,继续泠却达到a2时,开始析出第三相a固熔体,成三相 平衡,直至液体全部凝结成 a固熔体与丫固熔体后,即自a2后继续 泠却进入a固熔体与丫固熔体平衡区;组成为b的液态溶液降温,达 到bl点时开始析出丫固熔体和B固熔体,成三相平衡,继续泠却 B 固熔体消失,进入液体I和丫固熔体,当泠却达到b3时,直至液体 消失,然后进入丫固熔体单相区;组成为c的液态溶液降温,达到cl 点时开始析出B固熔体,进入两相平衡区,继续泠却达到 c2时,开 始析出第三相丫固熔体,成三相平衡,此后进入B固熔体与丫固熔体 两相平衡区。6-17某A-B二组分凝聚系统相图如附图(见 p297)。指出各相区 的稳定相,三相线上的相平衡关系。解:各相区的稳定相如6-17图中所标,a B为不同组成的、固⏺溶体。两条三相线上的相平衡关系为
6.2已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在9
0.时的饱和蒸气压 分别为P; =5
4.22kPa和p; =136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。今有 系统组成为xbq=
o.3的甲苯-苯混合物5 mol,在90C下成气-液两相平 衡,若气相组成为y; =0.4556,求:(1 )平衡时液相组成x;及系统的 压力p; (2)平衡时气、液两相的物质的量 n (g), n (I)。解:(1)理想液态混合物,A、B均适用拉乌尔定律,故有(
4.上述系统10kg,在p=4.16kPa下达到平衡时,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 P = Pa・Pb及 气相组成yB =Pb/ p,计算结果列表如下:Xb
0.1
0.2
0.4
0.6
0.8
0.95
0.981p/kP
2.90
3.67
4.16
4.72
4.78
4.72
4.53
3.80
3.17ayB
0.29
0.43
0.56
0.60
0.61
0.68
0.821415624根据题给的及上述的数据,画出完整的压力-组成图,如下图所示(2)从图可以查出 yB=
0.429, xb =0.2
0.3 _0.2n =5 mol =
2.18molg
0.429「0.2n =(5 -
2.18)mol =2.82molnl(g)二 n (
1.- y) =
2.18(1 -
0.429)mol =1.24molnA(g)二 ngyB =
2.18
0.429mol =0.94mol(4) Ma=6
0.096, Mb=1
8.015, yB=0.429,Xb=0.2气相与液相的平均摩尔质量分别为⏺Mg yBM B =
0.571 60.096 0.429 1
8.015= 4
2.043Mi 八 xBM B =
0.
8.60.096 0.2
1..015 = 51.680| m 亠 m| =10kgg m,二(
0.429-0.3) - (0.3 -02)M g M i上两式联立可得m =
3.87kg, m, =10kg「叫=
6.13kg6-6
1.1.325kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下:(1)画出气-液平衡的温度-组成图;(2)从图上找出组成为xB =
0.800 的液相的泡点;(3)从图上找出组成为yB =
0.800的气相的露点;(4) 10
5.0C时气- 液平衡两相组成是多少?(
5. 9kg水与30kg醋酸组成的系统在105.0C达到平衡时,气、液 两相的质量各为多少?解: (
1.根据题给的数据,画出在101.325kPa下水(A)-醋酸(B)系统气-液平衡的温度-组成图,如下图所示(2) 由图查得Xb=
0.800的液相的泡点为1102C。(3) 由图查得yB=
0.800的液相的露点为1128C。(4) 由图查得1
0.br>5.0C时气-液平衡两相的组成为 Xb=0.544,yB=
0.417。(5) Ma=6
0.052, Mb=1
8.015, yB=0.417, Xb=544mi 二niMi =
6.3 (
0.544 60.052 0.456 1
8.015) 10;kg = 26.69kgmg =(39 -
2.br>6.69)kg = 12.31kg6-7已知水-苯酚系统在30C液-液平衡时共轭溶液的组成 w(苯 酚)为:L1 (苯酚溶于水),
8.75%; L2 (水溶于苯酚),6
9.9%。问:(1) 在30C、100g苯酚和200g水形成的系统达到液-液平衡时,两液相 的质量各为多少? ( 2)在上述系统中再加入100g苯酚,又达到相平 衡时,两液相的质量各为多少?根据杠杆规则:m(LJ=3
0. - g =i7
9.6g, m(L) =300 g 一 179.6g =120.4g 69.9 _
8.75(2)系统总组成 w苯酚二200/(200 20C) =50%根据杠杆规则: m(L」=3
0. - 竺 g =130.2g, m(L) =400 g _130.2g =26
9.
8. 69.9 _8.756-
8.-异丁醇系统液相部分互溶。在
1.1.32
5.Pa下,系统的共沸 点为897C。气(G)、液(Li)、液(L2)三相平衡时的组成 w (异 丁醇)依次为:70%、8.7%、85.0%。今由350g水和150g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? ( 2)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:150/ (150+350) =30%(1)存在液(LJ、液(L2)二相平衡,根据杠杆规则,得m(LJ =500 699 =360g, m(L2) =500 g -360g =140 g
8.br>5.0 -8.7(2)存在液(LJ、液(L2、二相平衡,根据杠杆规则,得m(G) =500 一 g =174g, m(L) =500g -174g =326g7
0.0—
8.76-9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p295),指出四个区域内平衡的相。解:四个区域内平衡的相如图中标注
6.10为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯, 在86.0kPa压力下用水 蒸气蒸馏。已知:在此压力下该系统的共沸点为 80C, 80C时水的 饱和蒸气压为4
7.3kPa。试求:(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);(2)欲蒸出100kg纯甲苯,需要消耗蒸气多少?解:(1) y 甲苯=p 甲苯/p= (8
6.
0.4
7.3) /86.0=0.450⑵ 整二 m水皿 kgUm「2
3.9kg
0.450 100勺0/9
2.1406-11液体H?O(A )、CC5( B)的饱和蒸气压与温度的关系如下:⏺⏺
7.38
1.br>2.33 1
9.92 31.16 47.34 7
0.10
2.br>8.8 42.3 6
0.1 82.
9. 112.4 149.6两液体成完全不互溶系统。(1)绘出出0- CCl4系统气、液、液三相平衡时气相中 巴0、CCI4的蒸气分压及总压对温度的关系曲线;(2)从图中找出系统在外压
1.1.325kPa下的共沸点;(3)某组成为yB (含CCl4的摩尔分数)的H2O-CCI4气体混合物在
1.1.325kPa下泠却到80C时,开始凝结出液体水,求此混合气体的组成;(4) 上述气体混合物 继续泠却至70 C时,气相组成如何? ( 5)上述气体混合物泠却到多少度时,CCI4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=Pa+Pb,绘出蒸气压对温度的关系曲线如下图:(2)由图查得共沸点为
6..75C。(3) 开始凝结出水,表明Pa =4
7.34kPa,所以混合气体的组成为yB =Pb/P =(P - Pa)/ p =(
1.1.325-4
7.34)/1
0..325=0.533(4)70C 时,pa =3
1.16kPa,所以yB 二 Pb/P =(P-Pa”P =(
1.1.325-31.16)/1
0..325=0.692(5)根据题意,气、液、液三相平衡共存,惟有在共沸点下,所以 t=
6..75C。此时气相组成为: y 二 p/P =7
4.27/
1.1.325 =
0.7336-12 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P296),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线表示A (s)与Li两相平衡共存;bd线表示B (s)与Li 两相平衡共存;dLe线表示Li与L2两液相平衡共存;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Li三相平衡共存,def线表示B (s)、液相Li及液相L?三相 平衡共存。有三个三相点即b、d、e点。6-i3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p297)。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)。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-i4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p385)。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Si与固熔 体S2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)。6-15二元凝聚系统Hg-Cd相图示意如附图(见教材 p297)。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: abc线:l a +P; def线:l = P+ y ( a B, 丫为不同组成的 固溶体)。6-16某A-B二组分凝聚系统相图如附图(见教材 p297)。(1)指 出各相区稳定存在的相;(2)指出图中的三相线。三相线上哪几个相 成平衡?三者之间的相平衡关系如何?( 3)绘出图中状态点 a b、 c三个样品的泠却曲线,并注明各阶段时的相变化。解:(1)各相区稳定存在的相如图所注。⏺(2)该图上有两条三相线,即efg线是a固熔体与丫固熔体和液 相L相平衡,hij线是液相L与丫固熔体和B固熔体相平衡。(3)图中状态点a、b、c三个样品的泠却曲线如图右所示,al, 组成为a的液态溶液降温,达到al点时开始析出丫固熔体,进入两 相平衡区,继续泠却达到a2时,开始析出第三相a固熔体,成三相 平衡,直至液体全部凝结成 a固熔体与丫固熔体后,即自a2后继续 泠却进入a固熔体与丫固熔体平衡区;组成为b的液态溶液降温,达 到bl点时开始析出丫固熔体和B固熔体,成三相平衡,继续泠却 B 固熔体消失,进入液体I和丫固熔体,当泠却达到b3时,直至液体 消失,然后进入丫固熔体单相区;组成为c的液态溶液降温,达到cl 点时开始析出B固熔体,进入两相平衡区,继续泠却达到 c2时,开 始析出第三相丫固熔体,成三相平衡,此后进入B固熔体与丫固熔体 两相平衡区。6-17某A-B二组分凝聚系统相图如附图(见 p297)。指出各相区 的稳定相,三相线上的相平衡关系。解:各相区的稳定相如6-17图中所标,a B为不同组成的、固⏺溶体。两条三相线上的相平衡关系为
题目解答
答案
■ 6,19 Rffl 』 q ■ — =