相平衡齐齐哈尔大学物理化学考试.doc

-第六章 相平衡6.1指出以下平衡系统中的组分数C,相数P及自由度数F1) I2(s)与其蒸气成平衡；(2) MgCO3(s)与其分解产物MgO(s)和CO2(g)成平衡；(3) NH4Cl(s)放入一抽空的容器中，与其分解产物NH3(g)和HCl (g) 成平衡；(4) 取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(g)成平衡；(5) 过量的NH4HCO3(s)与其分解产物NH3(g)，H2O(g)和CO2(g) 成平衡；(6) I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中到达分配平衡〔凝聚系统〕解：〔1〕C=1，P=2，；〔2〕C=2，P=3，；〔3〕C=1，P=2，；〔4〕C=2，P=2，；〔5〕C=1，P=2，；〔6〕C=3，P=2，6.2常见的Na2CO3(s)水合物有Na2CO3•H2O (s)，Na2CO3•7H2O(s)和 Na2CO3•10H2O (s)〔1〕101.325kPa下，与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多能有几种？〔2〕20℃时，与水蒸气平衡共存的水合物最多能可能有几种？解：S=5，R=3，R=0，C=S-R-R=2，F=C-P+1=3-P，Fmix=0，Pmax=3；〔1〕已有两相〔水溶液、冰〕，只能有一种水合物与其共存；〔2〕已有一相〔水蒸气〕，有二种水合物与其共存。

6.11A-B二组分液态局部互溶系统的液-固平衡相图如附图所示，试指出各个项区的平衡关系，各条线所代表的意义，以及三相线所代表的平衡关系解：单相区：1：A和B的混合溶液l；二相区：2：l1+l2；3：l2+B(s)；4：l1+A(s)；5：l1+B(s)；6：A(s)+B(s)各条线代表的意义：LJ：A的凝固点降低曲线；JM：B的凝固点降低曲线；NV：B的凝固点降低曲线；MUN：液液相互溶解度曲线三相线：MNO：l1+B(s)l2；IJK：A(s)+B(s)l1固相开始析出固相开始析出液相消失6.13低温时固态局部互溶、高温时固态完全互溶且具有最低熔点的A-B二组分凝聚系统相图指出各相区的稳定相及各条线所代表的意义abABwB题6.14 附图t1234cde5f解：1区为液态溶液，单相区；2区为固溶体，单相区；3区为液态溶液与固溶体两相平衡区；4区为液态溶液与固溶体两相平衡区；5区为固溶体与固溶体两相平衡区最上面边的一条曲线是液相组成线，也是A、B相互溶解度随温度变化曲线；中间的acb线是固溶体组成线，表示不同温度下与液相平衡时固溶体的组成；下面的def线是A(s)与B(s)的相互溶解度曲线，表示不同温度下固溶体与固溶体两相平衡时固溶体与固溶体的组成。

6.14某二组分凝聚系统相图如附图所示〔1〕指出图中各相区的稳定相；〔2〕绘出图中状态点为a的样品的冷却曲线，并指明冷却过程相变化情况解：如图：6.16某A-B二组分凝聚系统相图如附图所示〔1〕指出各相区稳定存在时的相，三相线上的相平衡关系；〔2〕绘出图中状态点为a，b，c的样品的冷却曲线，并注明各阶段时的相变化解：〔1〕各相区相态如下表所示相区相态相区相态12345溶液l固溶体固溶体固溶体溶液l +固溶体6789溶液l + 固溶体溶液l + 固溶体固溶体+ 固溶体固溶体+ 固溶体〔2〕水平线def为溶液l、固溶体、固溶体三相平衡，自由度数为0在此线上有下述平衡存在:l(组成为)+(s,组成为)(s,组成为)水平线ghk为溶液l、固溶体、固溶体三相平衡，自由度数为0在此线上有下述平衡存在:l(组成为)(s,组成为)+(s,组成为)↑→时间温度↘↗↗固溶体析出液相消失图 状态点为a,b，c样品的冷却曲线ab固溶体析出↘固溶体析出↗液相消失↗固溶体析出↗液相消失固溶体析出c〔3〕状态点为a，b，c三个样品的冷却曲线如以下图所示6.17某A-B二组分凝聚系统相图如附图指出各相区的稳定相，三相线上的相平衡关系。

解：各相区相态如下表所示ABwB题6.17 附图t1234def6758abc相区相态相区相态1234溶液l固溶体固溶体溶液l1+固溶体5678溶液l1+溶液l2溶液l2+ 固溶体溶液l2 + 固溶体固溶体+ 固溶体水平线abc为溶液l1、溶液l2、固溶体三相平衡，自由度数为0在此线上有下述平衡存在:l1(组成为)+(s,组成为)l2(s,组成为)水平线def为溶液l2、固溶体、固溶体三相平衡，自由度数为0在此线上有下述平衡存在:l2(组成为)(s,组成为)+(s,组成为)6.18利用以下数据，粗略地描绘出Mg-Cu二组分凝聚系统相图，并标出各区的稳定相Mg与Cu的熔点分别为648 ℃，1085 ℃两者可形成两种稳定化合物，Mg2Cu，Mg2Cu2，其熔点依次为580℃、800℃两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔混合物低共熔混合物的组成及低共熔点对应为：35%，380℃；66%，560℃；90.6%，680℃解：相对原子质量Ar(Cu)= 63.546，Ar(Mg)= 24.305Mg2Cu的组成 MgCu2的组成 MgCuw(Cu) / (%)→图 Mg-Cu二组分凝聚系统相图t/℃12346758Mg2Cu91002040608010020040060080010001200MgCu2↓↓根据题设数据绘制相图如以下图所示。

各相区相态如下表所示相区相态相区相态12345溶液l溶液l +Mg(s)溶液l +Mg2Cu (s)Mg(s)+ Mg2Cu (s)溶液l +Mg2Cu (s)678910溶液l +MgCu2 (s)Mg2Cu (s) +MgCu2 (s)溶液l +MgCu2 (s)溶液l +Cu(s)MgCu2 (s) + Cu(s)6.19某生成不稳定化合物系统液-固平衡相图如附图所示，绘出图中状态点为a，b，c，d，e，的样品的冷却曲线解：由任一状态点冷却，在单相区时冷却速度是均匀的，当与液相线相交时，固态物质开场析出，由相变热放出，故冷却速度变慢，步冷曲线斜率改变，曲线出现折点当温度到达三相线温度时，系统三相平衡，自由度f = 0，温度保持不变，冷却曲线出现平台，直至有一个相消失后，温度才可继续下降状态点为a，b，c，d，e，f，g的样品的冷却曲线如以下图所示6.20 SiO2-Al2O3系统高温区间的相图示意图如下图高温下，SiO2有白硅石和鳞石英两种晶型，AB是其转晶线，AB线之上为白硅石，之下为鳞石英化合物M组成为3SiO2•Al2O3〔1〕指出各相区的稳定相及三相线的相平衡关系；〔2〕绘出图中状态点为a，b，c的样品的冷却曲线。

解：各相区的稳定相：1：l； 2：l+SiO2； 3：l+M； 4：SiO(白硅石)+M； 5：SiO(鳞石英)+M；6：l+Al2O3； 7：M+Al2O3三相线上的相平衡关系：左：SiO+Ml； 右：l+Al2O3M6.21 某A-B二元凝聚系统相图如附图所示其中C为不稳定化合物〔1〕标出图中各相区的稳定相和自由度；〔2〕指出图中的三相线及相平衡关系；〔3〕绘出图中状态点为a，b的样品的冷却曲线，注明冷却过程相变化过程；〔4〕将5kg处于b点的样品冷却至t1，系统中液态物质与析出固态物质的质量各为多少？解：〔1〕各相区的相态如下表所示相区相 态自由度相区相 态自由度1234溶液α(s)β(s)溶液+α(s)22215678溶液+C(s)溶液+β(s)α(s)+C(s)β(s)+C(s)1111〔2〕三相线cde上的相平衡：α(s)+C(s)l三相线fgh上的三相平衡：l+β(s)C(s)〔3〕冷却曲线如右图：〔4〕b点的样品冷却至t1，l，β(s)两相平衡共存，由图读出两相的组成：wB(l)=0.6，wB(s)=0.9，而系统点组成为wB(b)=0.7于是，m(l)+m(s)=5kgm(l)=3.33kg，m(s)=1.67kg题6.22附图ABwBtab1234cf6758deC2C1ghk9106.22某A-B二组分凝聚系统相图如下图。

标出各相区的稳定相、指出三相线的相平衡关系解：各相区的相态如下表所示相 区相 态相 区相 态12345溶液α(s)溶液+α(s)溶液+C1(s)溶液+C1(s)678910溶液+C2(s)溶液+ B(s)α(s)+C1(s)C1(s) +C2(s)B(s) +C2(s)三相线abc上的三相平衡：溶液(组成为wb)固溶体α(s)+化合物C1(s)三相线def上的三相平衡：溶液(组成为we)化合物C1(s)+不稳定化合物C2(s)三相线ghk上的三相平衡： 溶液(组成为wg)+B(s)不稳定化合物C2(s)6.23某A-B二组分凝聚系统相图如下图标出各相区的稳定相、指出三相线的相平衡关系解：各相区的稳定相：1：l；2：l+A；3：A+C；4：l+C；5：C+a；6：l+a； 7：l+b；8：a；9：b；10：a+b三相线上的相平衡关系：ab：A+lCcd：C+alef：l+ba6.25 A-B二组分凝聚系统相图如下图〔1〕标出各相区的稳定相；指出各三相平衡线的相平衡关系；〔2〕指出图中的化合物C，D是稳定化合物还是不稳定化合物；〔3〕〕绘出图中状态点为a，b的样品的冷却曲线，并指明冷却过程相变化情况。

解：〔1〕各相区的稳定相：1：l；2：a；3：l+a；4：l1+l2；5：l+C；6：a+C； 7：b；8：b+l；9：b+D；10：l+D；11：B+D；12：l+B三相线上的相平衡关系：cd：C+al ef：l1+Cl2gh：a+lD mn：D+Bl〔2〕C是稳定化合物，D是不稳定化合物；〔3〕冷却曲线如图- 。