第六章 相图习题

8. 解:如图(a)所示,K点代表的总组成x(CH3OH)=0.33>时,系统为气、液两相平衡L点为平衡液相x(CH3OH)=0.15,G点为平衡气相,y(CH3OH)=0.52;

(2)由图(b)可知,馏出液组成yB,1'>=0.52,残液组成xB,1=0.15。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°C,则所得馏出液组成yB,2=0.67,(2)所得的馏出液相比,甲醇含量又高了;

(4)若将(2)中所得残液再加热到91°C,则所得的残液组成xB,2=0.07,与(2)中所得的残液相比,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。

9.今有凝聚系统相图如下图所示:

(1)标出图中各相区的稳定态。

(2)画出图中a、b、c、d的步冷曲线,并简要说明其冷却过程的相变化。

10 .A和B固态时完全不互溶,101 325 Pa 时A(s)的熔点为30°C,B(s)的熔点为50°C,A和B在10°C具有最低共熔点,其组成为xB,E=0.4,设A和B相互溶解度曲线均为直线。 (1)画出该系统的熔点-组成图(t-xB图);

(2)今由2 mol A 和8 mol B 组成系统,根据画出的t-xB图,列表回答系统在5°C,30°C,50°C时的相数、相的聚集态及成分、各相的物质的量、系统所在相区的条件自由度数。

11 (1)按下列条件作出A,B 二组分系统相图的示意图:A的熔点为600°C;B为1000°C;化合物AB2的分解温度为650°C,此时液相组成为xA=0.50;A和AB2的最低共熔点为400°C,xA=0.80;固相不互溶,液相完全互溶; (2)标明相图中各区域存在的相态及成分;

(3)指出相图中在哪些情况下条件自由度数为零,此时各相的组成是什么?

(4)作出,xA=0.40的溶液的冷却曲线,在曲线转折点处及各段注明相态及成分的变化

12 A,B 二组分凝聚系统相图如下图:

(1)根据所给相图填下表:

相区 I II III IV V 线上 线上 相数 相态及成分 条件自由度数f′ (2)画出系统点a1,a2 降温时的步冷曲线(在曲线的转折点处注明相态变化及曲线各段平衡相的聚集态和成分)。

13. 固态和液态UF4的蒸汽压(单位:Pa)分别为 ln(р(s)/Pa)=41.67-10017/T(K) ln(р(l)/Pa)=29.43-5899.5/T(K)

计算固、液、气三相共存时(三相点)的温度和压力。

14.NaCl(s)、KCl(s)、NaNO3(s)与KNO3(s)的混合物与水平衡。求其平衡体系中的物种数、独立组分数、相数和自由度数。

15. 413.2K下,C6H5Cl和C6H5Br的蒸汽压分别为1.236atm和0.6524atm。两者形成理想溶液,此溶液在413.2K,1atm下沸腾,求体系液相和气相的组成?

解:理想溶液服从拉乌尔定律:

p1=p1*x1 p2=p2*x2 下标1代表氯苯;下标2代表溴苯. 已知: p1*=1.236atm p2*=0.6524atm 溶液在413.2K沸腾,故有: p1+p2= p1*x1+p2*x2=1.0

p1*x1+p2*(1- x1)=1.0 1.236x1+0.6524(1-x1)=1 解得: x1=0.5956 x2=0.4044 (液相组成) ? 气相中各组分的分压为: ? p1=1.2360×0.5956=0.7362 atm ? p2=0.6524×0.4044=0.2638 atm(气相组成)

? ? ?

达平衡时体系的组成为: 液相: C6H5Cl: 59.56% 气相: C6H5Cl: 73.62%

C6H5Br: 40.44% C6H5Br: 26.38%

16. FeO-MnO相图如下,标注各稳定相,分析A点冷却过程及其冷却曲线。

Ⅲ Ⅳ FeO wt% MnO

A Ⅰ Ⅱ Ⅴ Ⅵ

解:各相区从I→VI分别为

L—L+S(Ⅱ)—L—L+S(Ⅰ)+S(Ⅱ)-S(I)——S(I)+S(Ⅱ)-S(Ⅱ)

冷却曲线 L→L+S(Ⅱ)→L+S(I)→S(I)→S(I)+S(Ⅱ)

17. 液体A和B形成理想溶液,在325.15k时含1molA和2molB的溶液的总蒸气压为33.3kPa,

**和PB若再加1molA到上述溶液中,则蒸气压增加到40.6kPa,计算PA.

解: **P?PAxA?PBxB

1*2* 33.3?PA?PB33

11 40.0?P*?P*?P*?60.1KPaP*?19.9KPa

18. 下列相图中ENC和PQS线上发生什么反应?写出反应式,并计算在ENC和PQS线上的自由度,分析从x1,x2点冷却,会发生哪些变化?

2A2BAB

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