天津大学物理化学第五版下册习题答案（含第六章）.doc

第六章 相平衡 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)I2（s）与其蒸气成平衡； (2)CaCO3（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NH3(g)和H2S(g)成平衡； (4)取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡； (5) I2作为溶质在两不相互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。 解：（1） S-R-=1-0-0=1；P=2；F=C-P+2=1 （2） S-R-=3-1-0=2；P=3；F=C-P+2=1 （3） S-R-=3-1-1=1；P=2；F=C-P+2=1 （4） S-R-=3-1-0=2；P=2；F=C-P+2=2 （5） S-R-=3-0-0=3；P=2；F=C-P+1=2 6-2 常见的水合物有 （1）101.325kPa下，与水溶液及冰平衡共存的水合物最多有几种？ （2）20℃时，与水蒸气平衡共存的水合物最多可能有几种？ 解 系统的物种数S=5， 即H2O、、。 独立的化学反应式有三个： 则R=3 没有浓度限制条件 所以，组分数 C=S-R-=5-3-0=2 在指定的温度或压力的条件下，其自由度数 F=C-P+1=3-P 平衡条件下F=0时相数最多，因此上述系统最多只能有3相共存。 6-3 已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90℃时的饱和蒸气压分别为和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol，在90℃下成气-液两相平衡，若气相组成为，求： （1）平衡时液相组成及系统的压力p；（2）平衡时气、液两相的物质的量n（g），n（l）。 解：（1）理想液态混合物，A、B均适用拉乌尔定律，故有 （1） （2） 由式（1）及式（2）得 （3） （4） 联立式（3）与式（4），解得 ， （2）根据杠杆规则 6-5 已知甲苯、苯在90℃ 取200.0g甲苯和200.0g苯置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 解：（1）与开始产生气相平衡的液相，其组成同原始液态混合物，所以气相的压力为 气相组成为 （2）与最后一滴液相平衡的气相，其组成同原始液态混合物 上两式联立解得： (3) 原始液态混合物的组成为 6-6 101.325kPa下水（A）-醋酸（B）系统的气-液平衡数据如下： t/℃ 100 102.1 104.4 107.5 113.8 118.1 xB 0 0.300 0.500 0.700 0.900 1.000 yB 0 0.185 0.374 0.575 0.833 1.000 （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）105.0℃ （5）9kg水与30kg醋酸组成的系统在105.0℃ 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110.2℃ （3）由图查得yB=0.800的液相的露点为112.8℃ （4）由图查得105.0℃时气-液平衡两相的组成为xB=0.544， yB （5）MA=60.052，MB=18.015，yB=0.417，xB=544 系统的总组成 系统总量 n总=（30×103/60.052+9×103/18.015）mol=999.15mol 根据杠杆规则 6-7 已知水-苯酚系统在30℃液-液平衡时共轭溶液的组成w(苯酚)为：（苯酚溶于水），8.75%；（水溶于苯酚），69.9%。问：（1）在30℃、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？ 解（1）系统总组成 根据杠杆规则： （2）系统总组成 根据杠杆规则： 6-8 水-异丁醇系统液相部分互溶。在101.325kPa下，系统的共沸点为89.7℃。气（G）、液（L1）、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 解：系统总组成为：150/（150+350）=30% 存在液（L1）、液（L2）二相平衡，根据杠杆规则，得 （2）存在液（L1）、液（L2）二相平衡，根