第六章思考题和练习.ppt
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1、思考题六思考题六1:基本概念:基本概念1.何为相?何为不同相?何为相?何为不同相?2.不同气体混合、不同液体混合、不同固体混合时相数不同气体混合、不同液体混合、不同固体混合时相数P=?3.何为物种数何为物种数S、组分数组分数C?C=S-R-R中中R、R如何确定?如何确定?4.何为自由度何为自由度F?以水的气液平衡为例说明以水的气液平衡为例说明F的含义。的含义。5.何为相律?用相律何为相律?用相律F=C-P+2计算时,其中计算时,其中2的含义?何时的含义?何时 为为1或或0?课堂练习六课堂练习六11.以下情况以下情况C、P和和F各为几?各为几?(1)500K时,时,MgCO3(s)在真空容器中分
2、解为在真空容器中分解为MgO(s)和和CO2(g)(2)容器中以任意比例放入容器中以任意比例放入CO2(g)和和H2(g),达平衡:,达平衡:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)(3)反应同(反应同(2),放入相同物质的量的),放入相同物质的量的CO2(g)和和 H2(g)达平衡达平衡(4)I2(s)溶于溶于H2O(l)和苯(和苯(l)达分配平衡达分配平衡思考题六思考题六2:单组分相图:单组分相图1.坐标变量是什么?当系统为坐标变量是什么?当系统为G、L、S、G-L、G-S或或S-L时时 坐标变量的含义?坐标变量的含义?2.OC、OB和和OA线的名称?相态?自由度?线的特点(斜线的名称
3、?相态?自由度?线的特点(斜率为正或负?斜率大否?线的起点、终点?)。率为正或负?斜率大否?线的起点、终点?)。3.气、液、固区的位置?自由度?气、液、固区的位置?自由度?4.何为三相点?该点的自由度?何为三相点?该点的自由度?5.在图上任画一条水平线或垂直线,描述相变化。在图上任画一条水平线或垂直线,描述相变化。6.OC线:线:克克方程,求不同温度液体的饱和蒸汽压克克方程,求不同温度液体的饱和蒸汽压?OA和和OB线:克拉佩龙方程,解释冰的外压增大熔点降低线:克拉佩龙方程,解释冰的外压增大熔点降低 (雪崩的原因之一)。雪崩的原因之一)。课堂练习六2:1.教材P294:习题6.3思考题六思考题六
4、3:二元理想溶液的压力组成相图:二元理想溶液的压力组成相图1.坐标变量是什么?意义?图上标出哪个量的值?坐标变量是什么?意义?图上标出哪个量的值?2.液相线液相线ppA*+(pB*-pA*)xB:P、xB指定一个求另一个?指定一个求另一个?气相线气相线ppA*pB*/(pA*yB+pB*yA):P、yB指定一个求另一个?指定一个求另一个?pyBpB*xB:3.三个区的相态,自由度?三个区的相态,自由度?4.何为系统点?相点?结线?何为系统点?相点?结线?5.如何判断相邻同系物中哪个组分易挥发,饱和蒸汽压大?如何判断相邻同系物中哪个组分易挥发,饱和蒸汽压大?5.从物质挥发性和气相方程说明:易挥发
5、组分从物质挥发性和气相方程说明:易挥发组分yX,在气相富集在气相富集 难挥发组分难挥发组分yyB;在液相中增加在液相中增加 的含量时,与液相平衡的含量时,与液相平衡的蒸汽总压增加。的蒸汽总压增加。2.某某A-B理想溶液,某理想溶液,某T、某某p下气液平衡时下气液平衡时xB=0.40,yB=0.526(1)哪个组分易挥发?哪个组分易挥发?(2)现有几个总组成不同的溶液处于该)现有几个总组成不同的溶液处于该T,p,问相平衡情况?问相平衡情况?a.xM=0.45 b.xM=0.50 c.xM=0.40 d.xM=0.45 e.xM=0.30 f.xM=0.60 (3)系统系统a与系统与系统b有何相同
6、之处?不同之处?有何相同之处?不同之处?3.当系统点位于气相线时,相态为当系统点位于气相线时,相态为 ,只有一个,只有一个 (液(液滴,气泡),此时总组成等于滴,气泡),此时总组成等于 (气,液)相组成。恒温恒压(气,液)相组成。恒温恒压只需加一点只需加一点 (易挥发组分,难挥发组分),系统就变为气(易挥发组分,难挥发组分),系统就变为气相。相。思考题六思考题六4:杠杆规则,二元理想溶液的温度组成图:杠杆规则,二元理想溶液的温度组成图1.G-L平衡时,如何由总组成、气相组成和液相组成求两相平衡时,如何由总组成、气相组成和液相组成求两相物质的量之比?物质的量之比?2.坐标变量是什么?意义?图上标
7、出哪个量的值?坐标变量是什么?意义?图上标出哪个量的值?3.为何易挥发组分的饱和蒸汽压大,沸点低?为何易挥发组分的饱和蒸汽压大,沸点低?4.三个区的相态,自由度?三个区的相态,自由度?5.温度组成图与压力组成图的不同之处温度组成图与压力组成图的不同之处?相似之处?相似之处?6.何为泡点?露点?泡点线?露点线?何为泡点?露点?泡点线?露点线?7.在图中画一垂线,描述相变化。在图中画一垂线,描述相变化。课堂练习六课堂练习六41.某二元溶液某二元溶液G-L时,时,xB=0.35,yB=0.70,xM=0.45,(1)求求nG/nL,nG/n (2)n10mol时,求时,求nG和和nL2.泡点是将泡点
8、是将 (气,液)相混合物(气,液)相混合物 (升,降)温至刚(升,降)温至刚 (起泡沸腾,凝结出液体)时的温度。(起泡沸腾,凝结出液体)时的温度。泡点线就是温度组成图上的泡点线就是温度组成图上的 (气,液)相线,该线表示(气,液)相线,该线表示 泡点与泡点与 (气,液)相组成的关系。(气,液)相组成的关系。若系统点位于泡点线,恒压稍微若系统点位于泡点线,恒压稍微 (升,降)温,系统就变为升,降)温,系统就变为 单一单一 (气,液)相。(气,液)相。思考题六思考题六5:二元真实溶液的气液相图:二元真实溶液的气液相图1.正(负)偏差指蒸汽总压与谁相比?偏大还是偏小?正(负)偏差指蒸汽总压与谁相比?
9、偏大还是偏小?2.一般正(负)偏差在压力组成图上的特点?一般正(负)偏差在压力组成图上的特点?一般正一般正(负)偏差产生的原因?(负)偏差产生的原因?3.最大正(负)偏差在压力组成图上的特点?最大正(负)偏差在压力组成图上的特点?4.何为柯诺瓦洛夫吉布斯定律?何为柯诺瓦洛夫吉布斯定律?思考题六思考题六5:二元真实溶液的气液相图:二元真实溶液的气液相图5.为何组成为极值点组成的溶液不能通过气液平衡将两为何组成为极值点组成的溶液不能通过气液平衡将两 个组分相对分离?个组分相对分离?6.最大正(负)偏差系统在温度组成图上为何有最低(高)最大正(负)偏差系统在温度组成图上为何有最低(高)点?点?7.何
10、为最高(低)恒沸点?在相图上何为最高(低)恒沸点?在相图上F=?当当t,p为变量时为变量时F=?8.何为恒沸混合物?将其由液相恒压加热至沸腾时有何特点何为恒沸混合物?将其由液相恒压加热至沸腾时有何特点(其它组成的混合物由液相升温至沸腾有何不同)?(其它组成的混合物由液相升温至沸腾有何不同)?课堂练习六课堂练习六41.一般正偏差指溶液气液平衡时,蒸汽总压一般正偏差指溶液气液平衡时,蒸汽总压 (,=)x,沸点沸点 (恒定,由泡点变化至露点)。(恒定,由泡点变化至露点)。甲醇甲醇(A)-氯仿氯仿(B)系统的压力组成图(左)系统的压力组成图(左)温度组成图(右)温度组成图(右)0.20.40.6 0.
11、8 1.00.0ABp/kPa402060t=35g+lg+lglxB最大正偏差550.20.40.6 0.81.00.0ABxB3035404550t/思考题六思考题六6:二元液态部分互溶系统的溶解度图:二元液态部分互溶系统的溶解度图1.用苯酚和水的分子结构特点解释两种液体是互溶、不互溶还用苯酚和水的分子结构特点解释两种液体是互溶、不互溶还是部分互溶?是部分互溶?2.把苯酚不断加如水中,当总组成把苯酚不断加如水中,当总组成w酚酚w酚酚(水层),(水层),w酚酚(水(水层)层)w酚酚w酚酚(酚层)时,有何相变化?(酚层)时,有何相变化?3.何为共轭溶液?两共轭溶液是否纯液体?为什么?何为共轭溶
12、液?两共轭溶液是否纯液体?为什么?4.w酚酚(水层)(水层)w酚酚0.34,由两共轭液层升温至变为单一液相过由两共轭液层升温至变为单一液相过程中,程中,m(水层)水层)/m(酚层)酚层)(趋近(趋近0,趋近无穷大,基,趋近无穷大,基本不变),两液相组成逐渐本不变),两液相组成逐渐 (靠近但不相同,靠近至相靠近但不相同,靠近至相同),相界面同),相界面 (始终清晰,最终消失)。(始终清晰,最终消失)。5.当系统点位于水在苯酚的溶解度曲线上时,相态为当系统点位于水在苯酚的溶解度曲线上时,相态为 ,(水层,苯酚层)只有一滴。水层,苯酚层)只有一滴。6.当系统点位于临界会溶点时,相态为当系统点位于临界
13、会溶点时,相态为 ,相界面,相界面 。思考题六思考题六7:二元液态部分互溶系统的气液相图:二元液态部分互溶系统的气液相图1.在一定外压下对水正丁醇的共轭溶液加热,是两个液层依次在一定外压下对水正丁醇的共轭溶液加热,是两个液层依次分别气化,还是两个液层按确定的比例同时气化?分别气化,还是两个液层按确定的比例同时气化?2.为什么在一定外压下对水正丁醇的共轭溶液加热时,沸点比为什么在一定外压下对水正丁醇的共轭溶液加热时,沸点比纯水和纯正丁醇的沸点都低?纯水和纯正丁醇的沸点都低?答:两液层按确定比例同时气化,混合气体的总压等于外答:两液层按确定比例同时气化,混合气体的总压等于外压时就沸腾,此时两分压都
14、小于外压,与分压对应的温度是沸压时就沸腾,此时两分压都小于外压,与分压对应的温度是沸点,所以沸点低些。点,所以沸点低些。3.何为三相线?共沸温度?何为三相线?共沸温度?4.为何一定压力下,为何一定压力下,L1-L2-G平衡时,无论三个相的数量是多是平衡时,无论三个相的数量是多是少,温度及三个相的组成都不改变,为确定值?少,温度及三个相的组成都不改变,为确定值?思考题六思考题六7:二元液态部分互溶系统的气液相图:二元液态部分互溶系统的气液相图5.为何总组成等于三相线的气相组成时,由为何总组成等于三相线的气相组成时,由L1-L2加热气化,加热气化,两液层同时气化完?两液层同时气化完?6.为何总组成
15、不等于三相线的气相组成时,由为何总组成不等于三相线的气相组成时,由L1-L2加热气化,加热气化,其中一个液层先气化完,剩另一个液层与气相共存?其中一个液层先气化完,剩另一个液层与气相共存?7.在相图上过三相线的气相点画一垂线,系统沿此线由气相在相图上过三相线的气相点画一垂线,系统沿此线由气相降温,描述相变化。降温,描述相变化。8.在相图上三相线的气相点左(右)侧画一垂线,系统沿此在相图上三相线的气相点左(右)侧画一垂线,系统沿此线由气相降温,描述相变化。线由气相降温,描述相变化。9.当泡点高于会溶温度时,为何图中不出现三相线?当泡点高于会溶温度时,为何图中不出现三相线?课堂练习六课堂练习六7:
16、液态部分互溶系统的温度组成图:液态部分互溶系统的温度组成图1.于指定压力下加热共轭溶液于指定压力下加热共轭溶液L1-L2,从出现第一个气泡到从出现第一个气泡到一个液相消失(或两个液相同时消失),一个液相消失(或两个液相同时消失),T (恒定,改变),恒定,改变),三个相的组成三个相的组成xB(L1),xB(L2),yB均均 (恒定,改变),恒定,改变),L1-L2以以 (确定,任意)比例不断气化为气相,若已知确定,任意)比例不断气化为气相,若已知xB(L1),xB(L2),yB,写出该比例,写出该比例 。2.现有水现有水A-正丁醇正丁醇B系统,当水层正丁醇层系统,当水层正丁醇层G三相平衡三相平
17、衡时,各相组成时,各相组成wB分别为分别为0.15,0.80,0.60。总组成总组成wB介于介于0.15-0.60,由两共轭溶液升温,由两共轭溶液升温,(A.水层水层先消失先消失 B.醇层先消失醇层先消失 C.两液层同时消失)两液层同时消失)思考题六思考题六8:二元液态不互溶系统的气液相图:二元液态不互溶系统的气液相图1.何为共沸点?为何共沸点低于两个纯液体的沸点?何为共沸点?为何共沸点低于两个纯液体的沸点?2.当系统点处于相图上的三相线时,相态?当系统点处于相图上的三相线时,相态?F=?3.为何在指定外压下三相平衡时,温度及各相组成均恒定?为何在指定外压下三相平衡时,温度及各相组成均恒定?4
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