(完整版)第四章相平衡思考题(答案) .pdf

(完整版)第四章相平衡思考题(答案)--第1页

第四章相平衡

思考题

1.纯氮气和空气算一个相吗？

【解】纯氮气和空气各算一个相。

2.当两个相的温度相同但压力不同时，两个相能达到平衡吗？如果两相的压力相同而温度

不同，两相能达到平衡吗？

【解】一般而言，当系统达到热力学平衡时，系统将同时满足热平衡、力平衡、相平衡和化

学平衡。具体到相平衡，其条件是各物质在两相中的化学势相同。影响化学势的因素有温度

和压力，达到相平衡时一般温度和压力亦相等。如果温度相同，而压力不等同样有达到相平

衡的可能，如渗透系统；同样地，在压力相同而温度不同的情况下，也应该有达到相平衡的

可能性。

3.在抽空的真空容器中，有一定量的NHHS（s），加热后NHHS（s）分解，试说明组分数和

44

自由度。

【解】分解反应为NHHS（s）→NH（g）+HS（g），组分数K=3-1–1=1，

432

f

自由度=1-2+2=1。

4.恒温恒压下，某葡萄糖和氯化钠同时溶于水中，用一张只允许水通过的半透膜将此溶液

与纯水分开。当系统达到平衡后，系统的自由度为多少？

f**

【解】=3-2+1=2。

5.说明物系点和相点的区别，什么时候物系点和相点是统一的？

【解】物系点表示系统的组成，而相点表示系统相的组成。当系统是单相的时候，两者是重

合的。

6.图4-2中，当系统处于临界点C时，自由度是多少？

【解】自由度等于零。

7.如用二氧化碳超临界流体作萃取剂，最低的工作压力是多少？能在室温下进行此操作

吗？

tp

【解】二氧化碳的临界参数是=31.26℃、=7.2MPa，因此最低压力是7.2MPa。因为

cc

t=31.26℃十分接近典型的室温值25℃，因此CO超临界流体萃取可以在近室温下操作。

c2

8.在一高压容器中有足够量的水，向容器中充入氮气压力到10MPa，这时还能用

Clausius-Clapeyron方程计算水的沸点吗？

【解】当压力达到10MPa时，而水的临界压力为22.129MPa，几乎接近一半，此时水的体

积不能忽略，水蒸气也不能视为理想气体，所以不能用Clausius-Clapeyron方程计算水的

沸点。

9.平衡蒸发是静态的，而蒸馏是一个动态的过程，试用实验室常用仪器设计一个实验并结

合相图加以说明。

【解】蒸馏装置如下：

(完整版)第四章相平衡思考题(答案)--第1页

(完整版)第四章相平衡思考题(答案)--第2页

当蒸馏瓶是密闭的时，沸腾时气-液两相平衡，表现在相

xoyxyo

图中如，、是相点，是系统点，由于系统封闭，

xoyxyo

升温温度到时（类似地、是相点，是系统

oo

点），、的组成相同。