第六章相平衡.doc

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 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 6-4 已知甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22kPa和136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。 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℃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？（3）压力为92.00kPa时，系统内气、液两相平衡，两相组成如何？两相的物质的量各多少？ 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 6-8 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异丁醇形成的系统在标准压力下由室温加热，问：（1）温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在那些相？其质量各为多少？（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在那些相？其质量各为多少？ 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，根据杠杆规则，得 6-10为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯，在86.0kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知：在此压力下该系统的共沸点为80℃，80℃时水的饱和蒸气压为47.3kPa。试求：（1）气相的组成（含甲苯的摩尔分数）；（2）欲蒸出100kg纯甲苯，需要消耗蒸气多少？ 解：（1）y甲苯=p甲苯/p=（86.0-47.3）/86.0=0.450 （2） 6-10为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯，在86.0kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知：在此压力下该系统的共沸点为80℃，80℃时水的饱和蒸气压为47.3kPa。试求：（1）气相的组成（含甲苯的摩尔分数）；（2）欲蒸出100kg纯甲苯，需要消耗蒸气多少？ 解：（1）y甲苯=p甲苯/p=（86.0-47.3）/86.0=0.450 （2） 6-13 固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图（见教材p297）。指出各相区的相平衡关系、各条线的意义，并绘出状态点为a、b的样品的泠却曲线。 解：各相区的相平衡关系及状态点为a、b的样品的泠却曲线如图所标注。HN那条线为液相线（液态熔体与固态熔体平衡线），而下方那条线为固相线（固熔体与液体熔体平衡线）。同理，NO那条线为液相线（液态熔体与固态熔体平衡线），而下方那条线为固相线（固熔体与液体熔体平衡线）。 6-16 某A-B二组分凝聚系统相图如附图（见教材p297）。（1）指出各相区稳定存在的相；（2）指出图中的三相线。三相线上哪几个相成平衡？三者之间的相平衡关系如