程兰征版物理化学习题解答5.pdf

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1、第五章相平衡1、指出下面二组分平衡系统中的相数、独立组分数和自由度数。（1）部分互溶的两个液相成平衡。（2）部分互溶的两个溶液与其蒸气成平衡。（3）气态氢和氧在 25与其水溶液呈平衡。（4）气态氢、氧和水在高温、有催化剂存在。解：（1）C=2,=2,f=2-2+2=2（2）C=2,=3,f=2-3+2=1（3）C=3,=2,f=3-2+1=2（4）C=2,=1,f=2-1+2=32、固态 NH4HS 和任意量的 H2S 和 NH3相混合，并按下列反应达成平衡：NH4HS（s）=H2S(g)+NH3(g)求（1）独立组分数（2）若将 NH4HS(s)放在抽真空的容器内，达到化学平衡后，独立组分数

2、和自由度数各为若干解：（1）C=3-1=2，f=2-2+2=2（2）C=3-1-1=1，f=1-2+2=13、右图为 CO2的平衡相图示意图。是根据该图回答下列问题：（1）使 CO2在 0时液化需要加多大压力（2）把钢瓶中的液体CO2项空气中喷出，大部分成为气体，一部分成为固体（干冰），温度下降到多少度，固体 CO2才能形成（图略）（3）在空气中（101325Pa 下）温度为多少度可使固体CO2不经液化而直接升华。解：（1）3458kPa；（2）-56.6；（3）-78.54、固体 CO2的饱和蒸汽压在-103时等于，在-78.5时等于，求：（1）CO2的升华热；（2）在-90时 CO2的饱和

3、蒸汽压。解：根据克-克方程1vapHm1101.3251()，解得vapHm=25733（Jmol-1）（1）ln10.2268.314170194.5（2）ln101.3252573311()，解得 p=(kPa)(书上答案少个 0)p8.314 183194.55、能否在容量的坩埚里熔化 10kg 锡已知锡的熔点为 232，fusH=g，固体锡的密度为7.18g/cm，dT/dp=10 K/kPa。3-5解：3.26105KkPa130.119kgmol1505KVm(l)7.18kgdm31158.94Jg119gmol3解得 Vm(l)=(dm)；V(l)=10000/119=(dm)

4、（书上答案不对）(注意：JkPa=dm)6、液体砷、固体砷的蒸汽压与温度的关系如下：-1324605.81T/K6947lgp(s)/kPa 9.92T/Klgp(l)/kPa 求三相点的温度和压力。解：p(l)=p(s)时的温度和压力即为三相点。令lgp(l)/kPa 246069475.81=lgp(s)/kPa 9.92T/KT/K解得 T=1092K，代入任一式求得 p=3608kPa7、已知 UF6的固态和液态的饱和蒸汽压与温度的关系式如下：lgp(s)/kPa 2559.59.773T/K1511.3lgp(l)/kPa 6.665T/K试计算：（1）三相点的温度和压力。（2）在

5、101325Pa 下固态 UF6的升华温度。（3）在（2）所求出的温度下，液态 UF6的饱和蒸汽压为多少并说明在此温度及 101325Pa2下 UF6是否已固态存在解：（1）与上题类似，求得 T=337，p=153kPa（2）代入（1）式可求 T=（3）将 T=代入（2）式求得 p=120kPa。此时 UF6以气态存在。（书上错）8、已知液态银的蒸汽压与温度的关系式如下：Lg(p/kPa)=-(14323K)(T/K)10T/K+计算液态银在正常沸腾温度2147K 下的摩尔蒸发焓以及液态银与气态银的热溶差（Cp）。解：（1）将题给表达式乘以，得Lnp=对 T 求导得-3d(lnp)329850

6、.539329850.539T 0.207103T230.207102dTTTT2与d(lnp)vapHm比较，得2dTRTvapHm=将 2147K 代入，求得vapHm=256683J/mol=257kJ/mol(2)因为d(Hm)Cp,mdT-3-1-1所以Cp,m=10 T)R2147K(JK mol)书上答案不大正确。9、设你体重为 50kg，穿一双冰鞋立于冰上，冰鞋面积为 2cm，问温度需低于摄氏零下几度，才使冰不熔化已知冰的fusH=kg，水的密度为 1000kg/m，冰的密度为 900kg/m。333解：p=50/210+101325=10 Pa45fusHm=18=6001(

7、Jmol-1)1810318103-63fusVm=-210（m）1000900根据dTTfusVm，得dpfusHm32518000dTfusVm273.15T101325fusHmdpTT 2106(2518000 101325)即ln273.156001解得 T=10、已知100时水的饱和蒸汽压为101325kPa，市售民用高压锅内的压力可达233kPa，问此时水的沸点为多少度已知水的质量蒸发焓为kg。解：vapHm=18=40669(Jmol)-1将已知数据代入克-克方程，得ln2334066911()101.3258.314 373.15T解得 T=125.311、乙酰乙酸乙酯是有机

8、合成的重要试剂，已知其饱和蒸汽压公式可表达为：lg(p/kPa)2588 BT/K此试剂在正常沸点 181时部分分解，但在 70时是稳定的，用减压蒸馏法提纯时，压力应减少到多少 kPa 并求该试剂在正常沸点下的摩尔蒸发焓和摩尔蒸发熵。解：(1)当 T=181+273=454K 时，p*=101kPa所以lg(101)2588 B，求得 B=454当 T=70+273=343K 时，代入公式求 plg(p/kPa)(2)2588 7.705，p=343vapHm2.303R-1-1 2588，vapHm=49553（Jmol-1），vapSm=49553/454=(JK mol)12、汞在 10

9、1325Pa 下的凝固点为，摩尔熔化焓fusHm=2292Jmol，摩尔体积变化-1fusVm=0.517cm3/mol。已知汞的密度为103kg/m3，求在10m 高的汞柱底部汞的凝固温度。（注意：1J=1m kg/s）解：p=10 10+101325=10 Pa43522根据dTTfusVm，得dpfusHm1434000dTfusVm243.3T101325fusHmdpTT0.517106(1434000 101325)即ln243.32292解得 T=“注意”没有什么用。13、液态镓的蒸汽压数据如下：T/K 1302 1427 1623p/kPa作图求在 101325Pa 及 142

10、7K 下，镓汽化时的Hm、Gm、Sm。解：作图不方便，该用公式计算。133.3H11-1mln()，解得Hm=252046（Jmol）1.3338.314 13021623133.3H11-1mln()，解得Hm=226210（Jmol）13.338.314 14271623平均值Hm=239128（Jmol）-1再求正常沸点：ln133.323912811()，解得 Tb=1598K101.38.314Tb1623-1-1所以Sm=239128/1598=（JK mol）-1Gm=239128-1427=25649（Jmol）书上答案有问题。14、已知铅的熔点是 327，锑的熔点是 631，

11、现制出下列六种铅锑合金并作出冷却曲线，其转折点或水平线段温度为：5合金成分 wB100 5Sb 10Sb 13Sb 20Sb 40Sb 80Sb转折点温度 296 和 246 260 和 246 246 280 和 246 393 和 246 570 和 246解：显然，铅锑合金为简单共晶的双组分系统，共晶点为（13Sb,246）15、根据金-铂相图回答：（1）w(Pt)=的合金冷却到 1300时，固体合金之组成约为多少（2）w(Pt)=的合金冷却到 1500时，固相组成为多少解：（1）w(Pt)=；（2）w(Pt)=16、根据图 5-13 的 Ag-Cu 相图回答：（1）冷却 100g 组成

12、为 w(Cu)=的合金到 900时有多少固溶体析出（2）上述合金在 900平衡时，Cu 在液相及固溶体之间如何分配（3）当上述合金温度下降到 779.4，还没有发生共晶之前，系统由哪几个相组成各相质量为多少当共晶过程结束，温度尚未下降时，又有哪两相组成各相质量为多少解：(1)析出固溶体：7060100（g）9360 (2)液相中，=41.7g，固溶体中，=28.3g9270，固溶体：65.6g100（g）92 28.19270共晶之后，固溶体与固溶体，：，：73.6g100（g）928.8 (3)共晶之前，液体合金与固溶体，液态：17、MnO-SiO2相图示意与上右：（1）指出各区域存在的是什

13、么相。（2）w(SiO2)=的系统（图中R 点）从1700冷却到 1000时的冷却曲线示意图。注明每一阶段系统由哪些相发生了哪些变化指出自由度数为多少（3）w(SiO2)=的系统 9kg，冷却到 1400时，液相中含有 MnO 多少 kg（4）w(SiO2)=的合金在 1500各以哪些相存在计算其相对量。解：（1）根据左加右原理，易。（2）见附图。6（3）液相量：10/309=3kg，含 MnO：370%=2.1kg（4）以含%（l1）和 92%(l2)的两个互不相容液相存在。w(l1)/w(l2)=18、从 Pb-Zn 相图回答：（1）w(Pb)=的粗锌如何可去除其中杂质在什么温度进行较适宜

14、（2）除 Pb 能达到什么限度（即含铅最低量）（3）将熔体缓慢冷却，使其中杂质析出称为熔析精炼。问 w(Pb)=的粗锌 1000kg 在 430经熔析精炼后能有多少 kg 的精炼 Zn 其中还含有多少 Pb，析出的 Pb 中含有多少 kgZn解：（1）在 420精炼。（2）含铅最低量%（3）精炼 Zn：19、已知下列数据，是画出FeO-SiO2二组分固液平衡相图（不生成固溶体）熔点 FeO=1154;SiO2=1713;2FeOSiO2(化合物)=1065;FeOSiO2(化合物)=1500共晶坐标：(1)t=980,x(SiO2)=；(2)t=900,x(SiO2)=；t=1145,x(SiO2)=解：有两个化合物生成的、三个共晶点的双组分系统。9260=32/(书上答案不对)6055.99931000=960kg(书上答案不对)，含铅 1%即 9.6kg。99987