【精编】物理化学习题答案(二)-相平衡.pdf

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1、物理化学习题答案（二）一.选择题1.当 克 劳 修 斯 _ 克 拉 贝 龙 方 程 应 用 于 凝 聚 相 转 变 为 蒸 气 时，则：(C)(A)p 必随 T 之升高而降低 (B)p 必不随 T 而变(C)p 必随 T 之升高而变大 (D)p 随 T 之升高可变大或减少2.水的三相点，其蒸发热和熔化热分别为和mol-1。则在三相点冰的升华热约为：(B)(A)kJ?mol-1(B)kJ?mol-1(C)kJ?mol-1(D)kJ?mol-13.已知苯一乙醇双液体系中，苯的沸点是，乙醇的沸点是，两者的共沸组成为：含乙醇%(摩尔分数)，沸点为。今有含乙醇%的苯溶液，在达到气、液平衡后，气 相 中

2、含 乙 醇 为y2，液 相 中 含 乙 醇 为x2。问：下 列 结 论 何 者 正 确(C )(A)y2 x2 (B)y2=x2 (C)y2 p*B，则：（A）(A)yA xA(B)yA yB(C)xA yA(D)yB yA32.关于亨利系数，下列说法中正确的是：(D)(A)其值与温度、浓度和压力有关(B)其值与温度、溶质性质和浓度有关(C)其值与温度、溶剂性质和浓度有关(D)其值与温度、溶质和溶剂性质及浓度的标度有关33.已知 373K时液体 A的饱和蒸气压为，液体B的饱和蒸气压为。设A 和 B形成理想溶液，当溶液中A 的物质的量分数为时，在气相中A的物质的分数为：(B)(A)1(B)2/3

3、(C)1/2 (D)1/334.下述说法哪一个正确某物质在临界点的性质(D)(A)与外界温度有关 (B)与外界压力有关 (C)与外界物质有关 (D)是该物质本身的特性35.2mol A物质和 3mol B 物质在等温等压下混和形成液体混合物，该系统中A和 B的偏摩尔体积分别为10-5m3mol-1,10-5m3mol-1,则混合物的总体积为：(C)(A)10-5m3(B)10-5m3 (C)10-4m3 (D)10-5m336.现有 4 种处于相同温度和压力下的理想溶液：(1)蔗糖溶于 80mL水中，水蒸气压力为p1(2)萘溶于 80mL苯中，苯蒸气压为p2(3)葡萄糖溶于 40mL水中，水蒸

4、气压为p3(4)尿素溶于 80mL水中，水蒸气压为p4这四个蒸气压之间的关系为：(B)(A)p1p2p3p4 (B)p2p1p4p3 (C)p1p2p4(1/2)p3(D)p1p42p3p237.沸点升高，说明在溶剂中加入非挥发性溶质后，该溶剂的化学势比纯剂的化学势：(B)(A)升 高(B)降 低(C)相 等(D)不确定38.液体 B比液体 A易于挥发，在一定温度下向纯A液体中加入少量纯B液体形成稀溶液，下列几种说法中正确的是：(C)(A)该溶液的饱和蒸气压必高于同温度下纯液体A的饱和蒸气压。(B)该液体的沸点必低于相同压力下纯液体A的沸点。(C)该液体的凝固点必低于相同压力下纯液体A的凝固点

5、(溶液凝固时析出纯固态 A)。(D)该溶液的渗透压为负值39在和 101325Pa?下水的化学势与水蒸气化学位的关系为(A )(A)(水)(汽)(B)(水)(汽)(C)(水)(汽)(D)无法确定40下列哪种现象不属于稀溶液的依数性（D）(A)凝固点降低（B）沸点升高 (C)渗透压（D）蒸气压升高41真实气体的标准态是：（D）(A)f=p的真实气体 (B)p=p的真实气体 (C)f=p的理想气体(D)p=p的理想气体42以下各系统中属单相的是（C）(A)极细的斜方硫和单斜硫混合物 (B)漂白粉 (C)大小不一的一堆单斜硫碎粒 (D)墨汁43NaCl(s)，NaCl水溶液及水蒸汽平衡共存时,系统的

6、自由度（B）(A)0 (B)1 (C)2 (D)344对于相律,下面的陈述中正确的是（B）(A)相律不适用于有化学反应的多相系统 (B)影响相平衡的只有强度因素(C)自由度为零意味着系统的状态不变 (D)平衡的各相中,系统包含的每种物质都不缺少时相律才正确45关于三相点,下面的说法中正确的是（D）(A)纯物质和多组分系统均有三相点 (B)三相点就是三条两相平衡线的交点(C)三相点的温度可随压力改变 (D)三相点是纯物质的三个相平衡共存时的温度和压力所决定的相点46二组分系统的最大自由度是（C）(A)1 (B)2 (C)3 (D)447区别单相系统和多相系统的主要根据是（D）(A)化学性质是否相

7、同 (B)物理性质是否相同 (C)物质组成是否相同 (D)物理性质和化学性质是否都相同48 Clapeyron 方程不适用于（D）(A)纯物质固()纯物质固()可逆相变 (B)理想溶液中任一组分的液-气可逆相变(C)纯物质固-气可逆相变 (D)纯物质在等温等压下的不可逆相变49对于下述结论,正确的是（D）(A)在等压下有确定沸点的液态系统一定是纯物质 (B)任何纯固体物质都有熔点(C)在一定温度下,纯液体的平衡蒸气压与液体所受外压力无关(D)纯固体物质的熔点可以有很多个因熔点是与压力有关。50下面的表述中不正确的是（C）(A)在定压下,纯固体物质不一定都有确定的熔点 (B)在定压下,纯液态物质

8、有确定的唯一沸点(C)在定压下,固体混合物都不会有确定的熔点 (D)在定温下,液体的平衡蒸气压与外压有关答案：C。共熔混合物在定压下有确定的熔点。51组分 A(高沸点)与组分 B(低沸点)形成完全互溶的二组分系统，在一定温度下，向纯 B中加入少量的 A，系统蒸气压力增大，则此系统为：(C )。(A)有最高恒沸点的系统；(B)不具有恒沸点的系统；(C)具有最低恒沸点的系统。52将固体 NH4HCO3(s)放入真空容器中，等温在400 K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡：NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)系统的组分数C和自由度数为：(C )。(A)，；(B)，；(C

9、)，；(D)，。二.填空题1.40公斤乙醇和 60 公斤水的混合物在某温度成气液两相平衡，乙醇在气、液相中的重量百分数分别为60%和 20%，那么气相混合物的重量W气 =W液（液相混合物重量）。(填、=)2.在 101325Pa下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点 、=)3.理 想 液 态混 合 物 定 温p-xB(yB)相图 最 显 著的 特 征 是 液相 线 为直线。4.CO2的三相点为，p，可见固体 CO2（干冰）升华的压力是p 、xB(总)xB(1)。将 xB=的溶液进行精馏,塔顶将得到 xB=的恒沸混合物。11.已知 A、B两组分可构成理想液体混合物，且该混合物的正

10、常沸点为。若A、B 两组分在时的饱和蒸气压为106658Pa和 79993Pa，则该理想液体混合物的液相组成为：xA=，平衡气相的组成为：yA=。12.在 313K时，液体 A的饱和蒸气压是液体B的饱和蒸气压的 21 倍，A和 B形成理想液体混合物，当气相中A和 B的物质的量相等时，液相A和 B的组成分别为 xA=，xB=。13含有 KNO3和 NaCl的水溶液与纯水达渗透平衡时，其组分数为_3_，相数为_2_，自由度数为 _4_。14101时，水在多大外压沸腾 。(填、Vm(H2O,l)，所以随着压力的增大，则H2O(l)的凝固点将下降。(填上升、下降或不变)三.计算题1、已知固体苯的蒸汽压

11、在时为，时为，液体的蒸汽压在时为，液体苯的摩尔蒸汽热为 mol-1。求（1）时，液体苯的蒸汽压；（2）苯的摩尔升华热。解（1）3vapm2112(303.15 C)34.17 10(303.2293.2)ln0.4623(293.15 C)8.314 293.2 303.2HTTppRTT(303.15 C)ln0.462310.02kPa(303.15 C)15.90kPapp，（2）31subm318.314273.2293.212.30 10lnJ mol293.2273.23.27 1044.12kJ molH2、固态氨的饱和蒸气压为3754ln(/kPa)21.01/KpT，液态氨的

12、饱和蒸气压为3065ln(/kPa)17.47/KpT试求（1）三相点的温度、压力；（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。解：（1）三相点的T，p：3754306321.0117.47/K/KTT，T=1952 K3754ln(/kPa)21.011.778195.2p，p=592 kPa（2）把lnHpCRT,与蒸气压式比较得subm3754KHRsubmH=3754 8314 Jmol1=kJ mol1vapmH=3063 8314 Jmol1=kJ mol1fusmH=submHvapmH=kJmol13、已知甲苯和苯在90下纯液体的饱和蒸气压分别为 kPa 和，两者可形成理想液态混合物

13、。取200.0g 甲苯和 200.0g 苯于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下 90的液态混合物。在恒温90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(2)压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何解：以 A代表甲苯，B代表苯，系统总组成为：AABB()/200/92200/784.7380molnmMmM总AAA,0B,0/200/920.4588()4.73800.5412mMxnx总(1)刚开始产生气相时,可认为平衡液相的组成与系统总组成相等AABB()(54.220.4588136.120.5412)kPa98.54kPapp xp x总AAA

14、B/()54.220.4588/98.540.2524,0.7476yp xpy总(2)只剩最后一滴液相时,可认为平衡气相组成与系统总组成相等AA,0AAAABBABAABB0.4588/()0.6803,0.3197()80.40kPayxp xp xp xxxpp xp x解得对应总压总4、已知 100kPa 下，纯苯（A）的标准沸点和蒸发焓分别为和30762Jmol1，纯甲苯（B）的标准沸点和蒸发焓分别为和31999Jmol1。苯和甲苯形成理想液态混合物，若有该种液态混合物在100kPa，沸腾，计算混合物的液相组成。解：在 苯 的 饱 和 蒸 气 压 为*,2Ap，则5557033531

15、1373131483076212.ln*,*,AAppPapA521074331.*,在甲苯的饱和蒸气压为*,2Bp，则28500738311373131483199912.ln*,*,BBppPapB521075200.*,在液态混合物沸腾时（100kPa下）：ABAABBAAxpxpxpxpp12222*,*,*,*,250.Ax750.Bx5、A和 B两液体混合物为理想液态混合物，在80下，将 A 液体与 B 液体放入到 15dm3的真空容器中，此混合物蒸发达到平衡时，测得系统的压力为，气相组成 yB=，求液相组成 xB与纯 B在 80下的饱和蒸气压。(设液体体积忽略不记，气体视为理想气

16、体)解：忽略液体的体积5245015353314810151026603.RTpVng275505245080.gBAlnnnnBgBlBynxnn550.BxBBBBxpypp*kPapB01124.*6、已知甲苯的正常沸点是，平均摩尔气化焓为187433molkJ.，苯的正常沸点是，平均摩尔气化焓为10330molkJ.。有一含有苯 100g 和甲苯 200g 的理想液态混合物，在，下达到气液平衡，求（1）在时苯和甲苯的饱和蒸气压（2）平衡时液相和气相的组成解：（1）121211TTRHppmvap*ln15353153731535315373314830030325101.ln*苯pkP

17、ap30175.*苯15383153731538315373314833874325101.ln*甲 苯pkPap2076.*甲苯(2)甲苯甲苯苯苯总xpxpp*25350.苯x74650.甲 苯x43860325101253503175.*总苯苯苯pxpy56140.甲 苯y7、根据图(a)，图(b)回答下列问题（1）指出图(a)中，K点所代表的系统的总组成，平衡相数及平衡相的组成；（2）将组成x(甲醇)=的甲醇水溶液进行一次简单蒸馏加热到85 C停止蒸馏，问馏出液的组成及残液的组成，馏出液的组成与液相比发生了什么变化通过这样一次简单蒸馏是否能将甲醇与水分开（3）将(2)所得的馏出液再重新加

18、热到78 C，问所得的馏出液的组成如何与(2)中所得的馏出液相比发生了什么变化（4）将(2)所得的残液再次加热到 91 C，问所得的残液的组成又如何与(2)中所得的残液相比发生了什么变化欲将甲醇水溶液完全分离，要采取什么步骤解：（1）如图(a)所示，K点代表的总组成x(CH3OH)=时，系统为气、液两相平衡,L点为平衡液相,x(CH3OH)=，G点为平衡气相，y(CH3OH)=；（2）由图(b)可知，馏出液组成yB,1=，残液组成xB,1=。经过简单蒸馏，馏出液中甲醇含量比原液高，而残液比原液低，通过一次简单蒸馏，不能使甲醇与水完全分开；（3）若将(2)所得的馏出液再重新加热到78，则所得馏出

19、液组成yB,2=，与(2)所得馏出液相比，甲醇含量又高了；（4）若将(2)中所得残液再加热到91，则所得的残液组成xB,2=，与(2)中所得的残相比，甲醇含量又减少了；（5）欲将甲醇水溶液完全分离，可将原液进行多次反复蒸馏或精馏。8、A 和 B两种物质的混合物在101 325Pa下沸点-组成图如图，若将1 molA和4 molB混合，在 101325 Pa下先后加热到t1=200 C，t2=400 C，t3=600 C，根据沸点-组成图回答下列问题：（1）上述 3 个温度中，什么温度下平衡系统是两相平衡哪两相平衡各平衡相的组成是多少各相的量是多少(mol)（2）上述 3 个温度中，什么温度下平

20、衡系统是单相是什么相解：(1)t2=400C时，平衡系统是两相平衡。此时是液-气两相平衡。各平衡相的组成，如下图所示，为xB(l)=,yB=)g()l(nn=KLGK=8.088.050.08.0n(g)+n(l)=5 mol 解得：n(l)=；n(g)=mol (2)t1=200 C时，处于液相；t3=600 C时，处于气相。9、根据2CO的相图，回答如下问题。（1）说出 OA,OB和 OC 三条曲线以及特殊点O点与 A点的含义。（2）在常温常压下，将2CO()l高压钢瓶的阀门慢慢打开一点，喷出的2CO呈什么相态为什么（3）在常温常压下，将2CO高压钢瓶的阀门迅速开大，喷出的2CO呈什么相态

21、为什么（4）为什么将2CO()s称为“干冰”2CO()l在怎样的温度和压力范围内能存在解：（1）OA线是2CO()l的饱和蒸气压曲线。OB线是2CO()s的饱和蒸气压曲线，也就是升华曲线。OC线是2CO()s与2CO()l的两相平衡曲线。O点是2CO的三相平衡共存的点，简称三相点，这时的自由度等于零，温度和压力由系统自定。A点是2CO的临界点，这时气-液界面消失，只有一个相。在A点温度以上，不能用加压的方法将2CO()g液化。（2）2CO喷出时有一个膨胀做功的过程，是一个吸热的过程，由于阀门是被缓慢打开的，所以在常温、常压下，喷出的还是呈2CO()g的相态。（3）高压钢瓶的阀门迅速被打开，是一

22、个快速减压的过程，来不及从环境吸收热量，近似为绝热膨胀过程，系统温度迅速下降，少量2CO会转化成2CO()s，如雪花一样。实验室制备少量干冰就是利用这一原理。（4）由于2CO三相点的温度很低，为，而压力很高，为518KPa。我们处在常温、常压下，只能见到2CO()g，在常压低温下，可以见到2CO()s，这时2CO()s会直接升华，看不到由2CO()s变成2()COl的过程，所以称2CO()s为干冰。只有在温度为至 304K，压力为 518KPa至 7400KPa的范围内，2()COl才能存在。所以，生活在常压下的人们是见不到2()COl的。10、固体 CO2的饱和蒸气压与温度的关系为：1353

23、lg11.957pPaTK已知其熔化焓18326fusmHJ mol，三相点温度为 -56.6。(1)求三相点的压力；(2)在 100kPa下 CO2能否以液态存在 (3)找出液体 CO2的饱和蒸气压与温度的关系式。解：(1)lg(p*/Pa)=-1353/(，三相点的压力为 10Pa(3)*msubH=1353 J mol-1；*mVaPH=*msubH-*mfusH=kJ mol-1，再利用三相点温度、压力便可求出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式：lg(p*/Pa)=/(T/K)+。11、在 40时，将251mol C H Br和252mol C H I的混合物(均为液体)放在真空容器

24、中，假设其为理想混合物，且25p(C H Br)=107.0KPa，25p(C H I)=33.6KPa，试求：(1)起始气相的压力和组成(气相体积不大，可忽略由蒸发所引起的溶液组成的变化)；(2)若此容器有一可移动的活塞，可让液相在此温度下尽量蒸发。当只剩下最后一滴液体时，此液体混合物的组成和蒸气压为若干解：(1)起始气相的压力p=xBr p*(C2H5Br)（1-xBr）p*(C2H5I)。起始气相的组成yBr=p/xBr p*(C2H5Br)(2)蒸气组成yBr1/3；yBrxBr p*(C2H5Br)/xBr p*(C2H5Br)（1-xBr）p*(C2H5I)解出xBr=，p=12、

25、结霜后的早晨冷而干燥，在-5，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和 611 Pa，水的摩尔气化焓1vapm45.05 kJ molH，冰的摩尔融化焓1fusm6.01 kJ molH。设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是常数。解：冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和，submvapmfusmHHH11(45.056.01)kJ mol51.06 kJ mol用 Clausius-Clapeyron 方程，计算 K（-5）时冰的饱和蒸气压(268.15K)51 06011ln611 P

26、a8.314273.16268.15p解得(268.15K)401.4 Pap而 K（-5）时，水蒸气的分压为 Pa，低于霜的水蒸气分压，所以这时霜要升13、C6 H5 Cl 和 C6 H5 Br 相混合可构成理想液态混合物。136.7 时，纯 C6 H5 Cl和纯 C6 H5 Br 的蒸气压分别为 105 Pa 和105 Pa。计算：(1)要使混合物在101 325Pa 下沸点为 136.7，则混合物应配成怎样的组成 (2)在 136.7时，要使平衡蒸气相中两个物质的蒸气压相等，混合物的组成又如何解：(1)101 325=105(1-xBr)+105 xBr,求出xBr。(2)105(1-x

27、Br)105 xBr，求出xBr14、苯（A）和氯苯（B）形成理想溶液，二者的饱和溶液气压和温度的关系如下图所示，设它们的摩尔蒸发焓变均不随温度而变，试计算苯（A）和氯苯（B）在 101325Pa，95沸腾时的液体组成t/pAKPapBKPa90100解：vapm2121vapm1vapmvapm,368,368()11ln()178.6511ln()31.52135.068.314373.2363.2()178.6511ln155.638.314373.2368.2AAAKAKHAppRTTHAHAKJ molHApkPap同理vapm2121vapm1vapmvapm,368,368()11ln()39.0611ln()38.6127.738.314373.2363.2()39.0611ln32.998.314373.2368.2BBBKBKHBppRTTHBHBKJ molHApkPap155.6332.99(1)1013250.557AABBAAAp xp xpxxx