2022年第二章食品热力学基础思考及练习题 .pdf

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1、学而不思则惘，思而不学则殆第二章 食品热力学基础思考及练习题第一节热力学概述一、概念题1、系统（或体系）：是指被划定的研究对象。2、环境：是指与系统（或体系）密切相关的部分。3、状态：是指系统的所有性质（物理性质和化学性质）的综合表现。4、状态性质：是指描述系统状态的宏观物理量。5、 广度性质（或容量性质）： 是指这种性质的数值与系统中所含物质的量成正比，具有简单加和性。6、强度性质：是指这种性质的数值与系统所含物质的量无关，不具有加和性。7、过程：是指系统从一个状态变到另一个状态的变化。8、途径：是指系统在变化过程中所经历的具体步骤。9、热力学平衡（状态 ) ：是指在一定的条件下，如果一个系

2、统与环境之间没有任何物质和能量交换， 所有的状态函数有确定值， 且不随时间而改变， 则称这个系统处于热力学平衡（状态)。10、热量（或热）：是指由于温度之差而在系统与环境之间传递的能量。11、功：是指除了热传递以外，其它各种形式传递的能量。12、热力学能（或内能）：是指系统内部所有粒子各种运动形态的能量的总和。13、自发过程：是指系统中无需环境施加影响就可以自动进行的过程。14、熵增原理： 是指在孤立热力系所发生的不可逆微变化过程中，熵的变化量永远大于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比。可用于度量过程存在不可逆性的程度。简言之：孤立系统中的一切实际过程都是熵的增加过程。15、自由能：在

3、热力学当中，自由能是指在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外作功的部分。二、填空题（不做）1、热力学是研究（宏观）系统在（能量）相互转换过程中所应遵循规律的科学。2、化学热力学主要解决化学变化的（方向）和（限度）问题，但不研究变化的（速率）和（机理）。3、热力学方法的特点是考察体系变化前后（起始状态）与（ 终了状态）之精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆间函数的改变量来做出方向和限度上的判断。4、热力学方法的局限性是研究（宏观）性质，不涉及（微观）行为。5、根据系统与环境间是否

4、有物质交换或能量交换把（热力学）系统分为（敞开系统） 、 【封闭（密闭）系统】和【孤立（隔绝）系统】等3 类。6、系统的热力学性质分为（广度）性质和（强度）性质。7、在热力学中可以将常遇到的过程按变化性质分为（简单物理变化过程）、 （相变化过程）和 ( 化学变化过程 )等 3 大类型。8、 由于系统内部粒子运动及粒子间相互作用的复杂性，内能的绝对值现在是 （无法确定的）。9、焓的定义式是（ H=U+pV ） 。10、热力学第一定律的数学表达式是（U=Q+W） ；如若体系发生了微小的变化，则写成（ dU= Q+ W ） ；其适用条件是（封闭体系）内的任何过程。11、热力学第一定律解决了变化过程的

5、（能量）问题，热力学第二定律解决了反应的（方向）和（限度）问题。12、自发过程的共同特征是（不可逆性） 。13、 热力学第二定律有多种表述方式， 但其实质是一样的， 都是指明了过程的（方向）和（限度）。14、物理学上的熵是指【热能除以温度所得的商（即热温商）】 ，标志（热量转化为功）的程度。15、熵的统计意义是（混乱度）的量度混乱度越大，则熵（越大）。16、热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为（零） 。或者绝对零度（ T=0K ）不可达到。17、将热力学第一、 第二定律相结合， 引入新的热力学函数， 定义【自由能 (G)】 ，提出了自由能判据，以达到只考虑（体系自身

6、）变化就能判断过程方向的目的。18、自由能的衡量是：在一个特定的热力学过程中，系统可对外输出的“（有用）能量” 。可分为 ( 亥姆霍兹 )自由能和（吉布斯）自由能。三、简答题1、热力学状态函数有何特征？参考答案：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆热力学函数或状态函数是描写系统状态的，具有两个重要特征：1)它只与系统当前的状态有关， 与这个状态是怎样变化得来的无关，即不提供历史信息。2)热力学函数的改变值只决定于系统开始时的状态（始态）和终了时的状态（终态） ，与变化所经历的具体途径无关。2

7、、一个处于热力学平衡状态的系统，应同时满足哪些平衡？参考答案：一个处于热力学平衡状态的系统，应同时满足下列4 个平衡：1）热平衡：若系统内部无绝热壁存在，系统达平衡后各部分温度相等。2）力平衡：若系统内部无绝热壁存在，系统达力平衡后各部分压力相等。3）相平衡：若系统内存在有几个相，系统达相平衡后，相与相之间无物质转移。4）化学平衡：系统达化学平衡后，系统内无宏观化学反应进行，系统的组成不再随时间而改变。3、热力学第一定律如何表述？参考答案：表述一能量守恒定律在热力学体系中的应用称为热力学第一定律。在热力学中， 热力学第一定律通常表述为 “一个体系处于确定状态时， 体系的热力学能具有单一确定数值

8、； 当体系发生变化时， 热力学能的变化值取决于体系的始态与终态，而与变化的具体途径无关” 。表述二“第一类永动机 （不供给能量而可连续不断对外做功的机器叫第一类永动机）是不可能制造成功的” 。 （因为违反了能量守恒定律）4、如何理解热力学第一定律的数学表达式U=Q+W？参考答案：从 3 方面理解（即 3 种情况） ：1）如果单纯通过做功来改变物体的内能，内能的变化可以用做功的多少来度量，这时物体内能的增加（或减少) 量U就等于外界对物体（或物体对外界）所做功的数值，即 U=W ；2）如果单纯通过热传递来改变物体的内能，内能的变化可以用传递热量的精选学习资料 - - - - - - - - -

9、名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆多少来度量，这时物体内能的增加（或减少) 量U 就等于外界吸收（或对外界放出）热量 Q的数值，即 U=Q ；3）在做功和热传递同时存在的过程中，物体内能的变化，则要由做功和所传递的热量共同决定。在这种情况下，物体内能的增量U就等于从外界吸收的热量 Q和对外界做功 W之和。即 U=W+Q。5、何谓第二类永动机？第二类永动机不可能制成的原因是什么？参考答案：只从单一热源吸收热量， 使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机称为第二类永动机。 第二类永动机不可能制成， 表示机械能和内能的转化过程具有方向性。第二

10、类永动机不可能制成的原因：第二类永动机效率为100% ，虽然它不违法能量守恒定律， 但大量事实证明， 在任何情况下，热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的热量变成有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温物体，因此效率不会达到100% 。第二类永动机违法了热力学第二定律。6、简述亥姆霍兹自由能的判断。参考答案：在等温、等容， 且非体积功等于零的情况下，可采用亥姆霍兹自由能来判断一个过程的自发性。亥姆霍兹自由能的判断依据是：FT,V, W=00 式中：等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程。该公式表明：在等温、等容，且非体积功等于零的条件下， 体系自发地向亥姆霍兹自由能减小的方向进行

11、，直到降至该情况所允许的最小值为止，此时体系达到平衡。 即不可能发生亥姆霍兹自由能增加的过程。7、简述吉布斯自由能的判断。参考答案：在等温、等容， 且非体积功等于零的情况下，可采用吉布斯自由能来判断一个过程的方向和限度。吉布斯自由能的判断依据是：GT,V, W=0 0 式中：等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程。该公式表明：在等精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆温、等容，且不做非体积功的条件下， 体系自发地向吉布斯自由能减小的方向进行，直到降至该情况所允许的最小值为止，此时体系达到平

12、衡。 即不可能自动发生吉布斯自由能增加的过程。四、计算题在 273.15K 下纯水和冰处于平衡态，测得此时熔化热的数值为6020J/mol 。计算该状态下冰融化为水的过程的熵变。解：根据吉布斯自由能定义式G=H-TS 则： G= H-TeS 在常温、常压下，当体系达到平衡时，则有G=0 H=TeS 式中 Te为平衡状态时的温度、 H为熔化热因此，该状态下冰融化为水的过程的熵变为：S=H/Te=6020J/mol/273.15K 22J/ （molK）答：该状态下冰融化为水的过程的熵变为22J/ （molK） 。五、文献阅读与思考：热力学方法的特点与应用。第二节气体一、概念题1、道尔顿分压定律：

13、对于理想气体的混合气体，各组成气体分子的分子运动是相互不干扰的， 所以混合气体对容壁所显示的压力，应该等于各组分气体分压力之和。2、往复式压缩机：是指靠一个或几个作往复运动的活塞来改变压缩腔内部容积的容积式压缩机。3、余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。4、临界状态：是指纯物质的气、液两相平衡共存的极限热力状态。物质的气态和液态平衡共存时的一个边缘状态。5、超临界流体（简称SCF ）: 是指超临界温度（ Tc）和临界压力（ Pc）状态下的高密度流体。换言之：温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体。6、超

14、临界流体萃取 ( 简称 SCFE):是指用超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆取可溶组分的传质分离操作。 换言之，超临界流体萃取： 是指以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态下的流体所具有的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程。7、湿空气：大气是由干空气和水蒸汽组成的混合物，称为湿空气。8、绝对湿度：是指湿空气单位体积内水蒸气的含量。9、相对湿度：是指湿空气中水蒸气分压与同温度下水蒸气饱和压力的比值。10、湿含量（含湿量、湿度比）：是指湿空气中包含的

15、水蒸气质量与干空气质量之比值。11、干球温度 T：用温度计直接测得的湿空气的温度，称为湿空气的干球温度。12、湿球温度 Tw：将温度计的感温部分包上湿纱布，置于湿空气中达稳定后，温度计显示的温度称为湿空气的湿球温度。13、露点温度 ( 简称为露点 )Td：是指湿空气在湿度不变、亦即蒸汽压不变的情况下，冷却达到饱和状态时的温度。14、绝热饱和温度Ts：是指绝热饱和过程中，气、液两相最终达到的平衡温度称为绝热饱和温度。即在绝热条件下，水在湿空气中达到饱和时的温度。15、绝热饱和过程： 不饱和气体在与外界绝热的条件下和大量的液体接触，若时间足够长，使传热、传质趋于平衡，则最终气体被液体蒸汽所饱和，气

16、体与液体温度相等，此过程称为绝热饱和过程。16、湿空气的比体积：是指单位质量的干空气所形成的湿空气的体积。17、湿比热容（湿比热）：是指以单位质量的干空气为基准的湿空气的比热容。18、湿空气的焓（比焓）：是指以单位质量干空气形成的湿空气的比焓。二、填空题（不做）1、描写气体状态的基本参数是（温度） 、( 压强) 和（体积）。2、理想气体的基本参数P、V、T 三者之间的关系是（ pV=nRT ），该关系式称为（理想气体的状态方程）。3、真实气体与理想气体产生偏差的主要原因是（气体分子本身的体积的影响）和（分子间力的影响）。4、往复式压缩机的工作原理是通过循环地进行（吸气）、（压缩）、（排气）、(

17、 膨胀)过程，达到使气体压缩的目的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆5、理想压缩工作循环由 ( 吸气过程 ) 、( 压缩过程 ) 、（排气过程）和 ( 瞬时降压 )等 4 个过程组成，整个四步构成一个压缩循环。6、实际压缩循环是由（吸气）、（压缩）、( 排气) 与（余隙内气体膨胀）等4个过程组成。7、当湿空气的温度降低到（露点）以下，过饱和部分的水蒸气将以( 液态水 )的形式凝结出来。8、湿空气共有 4 个温度参数：（干球温度T ）、（湿球温度Tw） 、【露点温度(简称为露点 )Td】和

18、（绝热饱和温度Ts）。该 4 个温度参数都可用来确定空气状态。9、对一定状态的空气， 湿空气 4 个温度参数之间的关系是： 对不饱和空气 （T Ts = Tw Td） ；对饱和空气（ T = Ts = Tw = Td）。10、焓湿度图，即h-d 图，是以（焓 h）为纵坐标，以 ( 含湿量 d)为横坐标绘制而成的图。其在使用时，可不再进行复杂的计算， 直接在图上查取各参数数值。三、简答题1、何谓理想气体？参考答案 : 凡能满足以下 3 个条件的气体称为理想气体：1) 分子本身的体积忽略不计即气体分子只是一个质点，不占体积；2）分子相互没有作用力即气体分子之间及气体分子与器壁的碰撞没有能量的损失；

19、3）气体分子不断地做无规则的运动，均匀分布在整个容器。2、如何理解临界温度？参考答案：临界温度 Tc：使物质由气相变为液相的最高温度叫临界温度。该概念可以从 4 个方面理解： 1）物质处于临界状态时的温度；2）物质以液态形式出现的最高温度； 3）高于临界温度， 无论加多大压力都不能使气体液化。在临界温度时， 使气体液化所必须的最低压力叫临界压力Pc；4）临界温度越低，越难液化。3、简述超临界流体的基本性质。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆参考答案：超临界流体既不同于气态，也不同于液体，具

20、有十分独特的物理化学性质。如黏度、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感；黏度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体；其扩散系数大、黏度小、介电常数大等特点，使其分离效果较好，是很好的溶剂。4、超临界流体有何优点？参考答案：超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体，兼有气体液体的双重性质和优点：1）溶解性强密度接近液体，且比气体大数百倍，由于物质的溶解度与溶剂的密度成正比，因此超临界流体具有与液体溶剂相近的溶解能力。2）扩散性能好因黏度接近于气体，较液体小2 个数量级。扩散系数介于气体和液体之间，为液体的10-100 倍。具有气体易于扩散和运动

21、的特性，传质速率远远高于液体。3）易于控制在临界点附近，压力和温度的微小变化，都可以引起流体密度很大的变化，从而使溶解度发生较大的改变。（对萃取和反萃取至关重要）5、简述超临界流体萃取的基本原理。参考答案：该技术是利用流体在临界点附近某一区域内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能， 且它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术。四、论述题：1、试分析与超临界流体萃取原理有关的性质。答题要点：1）超临界流体的PVT性质稍高于临界点温度的区域，压力稍有变化，即引起密度的很大变化，这时，超临界流体密度已接近于该物质的液体密度，而此时的状态

22、仍为气态。 因此，超临界流体具有高的扩散性，与液体溶剂萃取相比，其过程阻力大大降低。2）超临界流体的传递性质精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆由于超临界流体的自扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体萃取相比，可以很快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现。3）超临界流体的溶解能力超临界流体的溶解能力， 与密度有很大关系，在临界区附近，操作压力和温度的微小变化，会引起流体密度的大幅度变化，因而也将影响其溶解能力。4）超临界流体的萃取选择性、超临界技术对萃取剂的要求：即提高萃取剂选择性的基

23、本原则有2 个：按相似相溶原则， 选用的超临界流体与被萃取物质的化学性质越相似，溶解能力就越大。从操作角度看， 使用超临界流体为萃取剂时的操作温度越接近临界温度，溶解能力也越大。、选择萃取剂的主要因素?本身为惰性，且对人体和原料应完全无害；?具有适当的临界压力，以减少压缩费用，具有低的沸点；?对所提取的物质要有较高的溶解度。、超临界 CO2作为萃取剂与常规的有机溶剂相比的优点因为无毒、无害，不易燃、易爆；低黏度、低表面张力、低沸点，合理的临界特性等。所以， CO2是食品工业中最吸引人的萃取剂，在食品工业中广泛应用。2、试论述超临界流体技术的优点及超临界流体萃取技术在食品工业中存在的主要问题。答

24、题要点：超临界流体技术的优点：1）超临界流体具有较高的扩散性，从而减小了传质阻力，这对多孔疏松的固态物质和细胞材料中的化合物的萃取特别有利；2）超临界流体对改变操作条件(如压力、温度 ) 特别敏感，这就提供了操作上的灵活性和可调性；3）超临界流体可在低温下进行，对分离热敏性物料尤为有利；4）超临界流体具有低的化学活泼性和毒性。超临界流体萃取技术在食品工业中存在的主要问题即在食品行业，采用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆该技术较难为人们所接受的原因：首先，包括高压设备在内的投资费用比较昂贵

25、。其次，超临界流体萃取过程虽是一个节能过程，但过程的经济性极大地取决于回收能量的能力或减少气体压缩所需的能量。由于缺少生物化合物在高压下的溶解度和相平衡数据，所以给设计工作带来一定的困难。在大多数情况下，需要通过实验来测定，获得必要的参数。总体来看， 作为新技术应用前景广阔、 潜力巨大，随着该技术本身的不断完善以及和其他高新技术的合理结合使用，将会越来越多在食品工业中应用。五、文献阅读与思考：超临界流体萃取在食品工业中的应用。第三节液体一、概念题1、定义式含义是：在一个均匀的混合物中，每一组分i 都有一个化学势 i，i可定义为该组分摩尔自由能 （即在自由能的独立变量和其他物质的量不变的情况下，

26、加入单位摩尔 ni的组分所引起的自由能的变化）。2、能斯特分配定律：在一定的温度、压力下，当溶质在共存的两个互不相溶的液体间成平衡时， 若所形成的溶液的浓度不大， 则溶质在两液相中的浓度之比为一常数。比例系数称为分配系数，符号为K。换言之，在一定的温度和压力条件下，元素在共存相间的分配达到平衡时，其活度比是一常数。其是在低浓度下，物质在不同相中的浓度分配定律。3、（稀）溶液的依数性 : 由于溶质的加入使得溶剂的化学势降低，从而导致体系的一些性质的变化：蒸汽压、沸点、凝固点、渗透压等。在理想的稀溶液中，所有这些变化其大小都与溶质的摩尔分数成正比，它们遵循同样的原理， 因此称它们为（稀）溶液的依数

27、性。换言之：稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的数值， 只与溶液中溶质的量有关， 与溶质的本性无关， 故称这些性质为（稀）溶液的依数性。4、液体的蒸汽压： 是指在一定温度下与液相处于平衡时蒸汽所具有的压力( 简称蒸汽压 ) 。jnpTiiinGG,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆5、拉乌尔（Raoult ）定律： 在一定温度下 , 难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压下降值与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的种类和本性无关。6、液体的沸点：是指液体的蒸汽压等于外界压强时的

28、温度。7、凝固点：是指在某外压时，物质的固、液两相蒸汽压相等并能共存时的温度。8、摩尔电导率：在相距为1m的两平行电极之间，放入含1mol 电解质的溶液，该溶液的电导称为摩尔电导率。9、渗透压力：是指为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需要的超额压力。二、填空题（不做）1、溶液是指一种或一种以上的物质以分子或离子形式分散于另一种物质中形成的(均一) 、（稳定）的（混合物）。2、物质的溶解，通常经过两个过程：一种是溶质分子或离子的扩散过程，这种过程是（物理）过程，需要( 吸收) 热量；另一种是溶质分子或离子和溶剂（水）分子作用， 形成溶剂（水合）分子（或水合离子） 的过程，

29、该过程是 ( 化学)过程，（放出 ) 热量。3、两种性质不同的溶液混合，混合物的体积（小于）两种液体体积之和。4、 溶液的沸点总是 （高于）纯溶剂的沸点，这一现象称之为溶液的沸点升高。溶液沸点升高是由溶液的蒸汽压（下降）引起。5、凝固点时，固态、纯溶剂液态的蒸发速度与汽态的凝聚速度( 相等)。6、强电解质溶液的电导率随浓度的增加而（增加），但增加到一定程度以后，随浓度的增加电导率反而( 下降) ；弱电解质溶液的电导率随浓度的变化（不明显）。7、影响活度系数的不仅是（浓度），离子的（价型）影响也很大。三、简答题1、简述化学势的应用。参考答案：化学势是决定物质变化方向和限度的强度性质。 1）在多相

30、平衡中的应用：?物质传递方向：从高化学势向低化学势传递；?限度： i 物质在各相中的化学势相等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆2）在化学平衡中的应用：=0: 反应达平衡； 0: 反应逆向自发。化学反应的方向：反应向化学势减小的方向进行；限度：反应前后化学势相等。2、理想溶液模型和理想气体模型有何区别？参考答案：1)理想气体分子间无作用力； 理想溶液的分子间存在作用力， 但只强调分子间的作用力相似。2）理想气体要求分子的体积为零；理想溶液不要求分子体积为零，但要求各种分子的大小、形状相

31、似。3、理想溶液具有和理想气体类似的4 个通性是什么 ? 参考答案：1） mixV=0，即形成理想溶液时，体系总体积不变。2） mixH=0 ，即各种分子对作用势能相同。3） mixS0，理想溶液的混合过程与理想气体的混合过程相类似, 分子的排列从有序到无序，因而是一熵增过程。4） mixG0 ，因为在等温等压下的理想溶液混合过程是一自发过程, 所以此过程的G小于零。4、简述溶液蒸汽压下降的原因。参考答案：溶液蒸汽压下降是指在水中加入一些难挥发的非电解质溶质，使之成为稀溶液（ 0.2mol/kg ），此时，原来表明的纯水分子所占据的部分液面被溶质分子所占据，而溶质分子几乎不会挥发。 因此，单位

32、时间内从表面逸出的水分子数量减少。 当蒸发与凝结重新达到平衡时， 溶液的蒸汽压低于同温度下纯水的蒸汽压，即溶液的蒸汽压下降。5、举例说明电导滴定的原理及优点。参考答案：原理：利用滴定过程中电导率变化的转折点来确定终点。优点: 不需要指示剂， 适用于有色、 混浊液体中的酸碱中和反应、 沉淀反应精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆等。实例: NaOH 滴定盐酸； NaOH 滴定醋酸。四、文献阅读与思考： 1 、 （稀）溶液的依数性的应用。 2 、电导测定的应用。第四节相平衡一、概念题1、相：是

33、指系统内部物理和化学性质完全均匀的部分。2、相变：是指物质从一个相流动到另一个相的过程，称为相变化，简称相变。3、相点：是指表示某个相状态（如相态、组成、温度等）的点。4、相平衡：是指多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变。5、相图：研究多相系统的状态如何随温度、压力和组成等强度性质变化而变化，并用图形来表示， 这种图形称为相图， 又称平衡状态图。 换言之，相图又称为（平衡）状态图，它是表示体系的成分、 外界环境和组成相与相之间的平衡关系的几何图形。6、相律：是指相平衡体系遵守的一般规律，即组分数、相数、自由度数之间的关系。7、相数：体系中包含的相的总数，用 表示。8、物种数：体系中所含的

34、化学物质的数目，用S 表示。9、 组分数： 用以确定体系中各相组成所需要的最少独立物种数，用符号 C表示。10、自由度 : 在不引起旧相消失和新相产生的前提下，（保持相的数目和类型不变），可以在一定范围内变动的独立变量数，用符号f 表示。11、 蒸馏： 是指利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将组分分离的传质过程。换言之，蒸馏：是指通过液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。12、挥发度：是指混合液中某组分的平衡分压与平衡时该组分的摩尔分率之比。13、相对挥发度： 是指两组分挥发度之比。 即易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。14、闪急蒸馏：亦称平衡蒸馏，简称闪蒸。是将液体

35、混合物加热后经受一次部分汽化的分离（单级蒸馏）操作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆15、简单蒸馏： 使混合液逐渐汽化并使蒸气及时冷凝以分段收集的分离操作。即一次部分汽化冷凝。二、填空题（不做）1、 由于各种气体均能无限混合， 所以体系中无论含有多少种气体都只能形成（一个）气相。由于不同液体的互溶程度不同，可以有一个液相、两个液相，一般不超过（三个）液相。形成固溶体时是( 一个) 固相，否则不论分散得多细，有几种固体物质就有 ( 几个) 固相。2、克拉贝龙方程是用（热力学）原理来解决纯

36、物质两相平衡时T，p 间关系。3、单组分系统最多只可能有（三个）相平衡共存。4、双变量体系的相图可用（平面直角）坐标系表示系统的相与温度、压力的关系。5、水的相图是描述水的状态如何随（温度T）、（压力 p ）而变化的图形，由实验测得。6、二组分系统最多只可能有（四个）相平衡共存。7、不同组分液体具有不同的（沸点），是蒸馏最基本的（理论）依据。在相同温度下，液体上方各个组分蒸气的 （分压）也有所不同， 是蒸馏最基本的 （操作）依据。8、混合物中各组分的挥发能力相差越大，精馏分离越（容易）；混合物中各组分的挥发能力相差越小，精馏分离越( 难) 。9、纯液体的挥发度，就是该液体的（饱和蒸汽压）。10

37、、当相对挥发度 1 时，VA VB，A组分较 B组分易（挥发），则 越大，气相组成 y 与液相组成 x 相差越大，混合液分离越 （容易）。当相对挥发度 = 1时，VA=VB，A组分与 B组分挥发度相同。则气相组成y 与液相组成 x( 相同) ，混合液不可能用（精馏）方法分离。11、蒸馏的优点是不需使用系统组分以外的其它（溶剂）, 从而保证不会引入新的（杂质）。12、蒸馏按方式分为 ( 简单蒸馏 ) 、( 平衡蒸馏 ) 、( 精馏) 和（特殊精馏）。13、在精馏分离时添加溶剂或盐类，这类分离操作称为（特殊）精馏；在精馏时混合液各组分之间发生化学反应的，称之为（反应）精馏。精选学习资料 - - -

38、 - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆14、萃取的基本原理是利用化合物在两种互不相溶或微溶的溶剂中( 溶解度 ) 或( 分配系数 ) 的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。三、简答题1、相图有何用途？参考答案：通过相图，可知某个温度、压力下，一系统处于相平衡时存在着哪几相？通过相图，可知各相的组成如何？通过相图，可知各相的量之间有何关系？通过相图，可知当条件发生变化时系统内部原来的平衡破坏而趋向一新的平衡时，相变化的方向和限度。2、何谓相律？其表达公式是什么

39、？应如何表述？参考答案：相律：是指相平衡体系遵守的一般规律，即组分数、相数、自由度数之间的关系。表达公式： f =C - + 2 文字表述：只受温度和压力影响的平衡系统的自由度数等于系统的组分数减去相数再加二。3、简述对相律（ f =C - + 2 ）的理解。参考答案：适用于已达到相平衡的体系。若指定了T 或 p ：f = C - + 1 若 T、p 均已指定： f = C - 单相时自由度最大；平衡共存的相越多，自由度越小min=1，f 具有最大值； f min=0，具有最大值。局限性：相律只能对多相平衡体系作定性的描述；变量的具体数值及变量之间的定量关系，相律无法给出。4、蒸馏与蒸发有何区

40、别？参考答案 : 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页学而不思则惘，思而不学则殆蒸馏：溶质和溶剂都具有挥发性。塔顶和塔底都有可能是产品。蒸发：溶剂挥发，溶质不挥发。蒸发产品是被浓缩了的溶液。5、萃取与蒸馏有何区别？参考答案：1）概念不同利用混合物中一种溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来，这种方法叫做萃取。利用物质沸点的不同， 加热使液体混合物中沸点低的液体变为气体挥发出来，再冷凝为液体，除去难挥发或不挥发杂质的方法，叫做蒸馏。2）应用不同萃取用于分离混合液中两

41、组分挥发度相差很小（纯态沸点差小于3）的场合。蒸馏一般用于分离沸点相差较大的液体混合物。四、计算题已知 Na2CO3（s）与 H2O可以生成的水合物Na2CO3H2O(s) 、Na2CO37H2O(s) 、Na2CO310H2O(s) 。试指出，在标准压力（ 101.325kPa）下，与 Na2CO3的水溶液、冰 H2O(s) 平衡共存的水合物最多可以有几种？解：因 C=S-R-R因为 S=5 R=3 R = 0（水与 Na2CO3均为任意量）所以 C=SR-R= 5-3 0 = 2 因为压力已固定，有f =C-+1，因为 f = 0 时，最大，所以 0=C- +1=2-+1=3- ， =3 这三个相中，除 Na2CO3的水溶液（液相）及冰H2O(s) 外，还有一个相，这就是 Na2CO3(s) 的水化物。即最多只能有一种Na2CO3(s) 的水化物与 Na2CO3水溶液及冰平衡共存。答略五、文献阅读与思考： 有关相平衡基本知识在食品工业中的应用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页