内容发布更新时间 : 2024/12/23 20:57:29星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
垐?5.在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡,NH4Cl(s)噲?NH3(g)?HCl(g)。
指出该系统的独立组分数、相数和自由度
答: 反应中有三个物种,一个平衡限制条件,没有浓度限制条件。所以独立组分数为2,相数为2,自由度为2。
6.碳和氧在一定条件下达成两种平衡,指出该系统的独立组分数、相数和自由度数。
答: 物种数为4,碳,氧,一氧化碳和二氧化碳,有两个化学平衡,无浓度限制条件,所以独立组分数为2,相数为2,自由度为2。
7.水的三相点与冰点是否相同
答: 不相同。纯水的三相点是气-液-固三相共存,其温度和压力由水本身性质决定,这时的压力为 Pa,温度为 K 。热力学温标1 K就是取水的三相点温度的1/ K 。
水的冰点是指在大气压力下,冰与水共存时的温度。由于冰点受外界压力影响,在 kPa压力下,冰点下降 K,由于水中溶解了空气,冰点又下降 K,所以在大气压力为 kPa 时,水的冰点为 K 。虽然两者之间只相差 K,但三相点与冰点的物理意义完全不同。
8.沸点和恒沸点有何不同
答: 沸点是对纯液体而言的。在大气压力下,纯物质的液-气两相达到平衡,当液体的饱和蒸气压等于大气压力时,液体沸腾,这时的温度称为沸点。 恒沸点是对二组分液相混合系统而言的,是指两个液相能完全互溶,但对Raoult定律发生偏差,当偏差很大,在p?x图上出现极大值(或极小值)时,则在T?x图上出现极小值(或极大值),这时气相的组成与液相组成相同,这个温度
称为最低(或最高)恒沸点,用简单蒸馏的方法不可能把二组分完全分开。这时,所对应的双液系统称为最低(或最高)恒沸混合物。在恒沸点时自由度为1,改变外压,恒沸点的数值也改变,恒沸混合物的组成也随之改变。当压力固定时,条件自由度为零,恒沸点的温度有定值。
9.恒沸混合物是不是化合物
答:不是。它是完全互溶的两个组分的混合物,是由两种不同的分子组成。在外压固定时,它有一定的沸点,这时气相的组成和液相组成完全相同。但是,当外部压力改变时,恒沸混合物的沸点和组成都会随之而改变。化合物的沸点虽然也会随着外压的改变而改变,但它的组成是不会改变的。
10.在汞面上加了一层水能减少汞的蒸气压吗
答:不能。因为水和汞是完全不互溶的两种液体,两者共存时,各组分的蒸气压与单独存在时的蒸气压一样,液面上的总压力等于纯水和纯汞的饱和蒸气压之和。如果要蒸馏汞的话,加了水可以使混合系统的沸点降低,这就是蒸气蒸馏的原理。所以,仅仅在汞面上加一层水,是不可能减少汞的蒸气压的,但是可以降低汞的蒸发速度。
11.单组分系统的三相点与低共熔点有何异同点 答: 共同点:两者都是气-液-固三相共存。
不同点:单组分系统的三相点是该组分纯的气、液、固三种相态平衡共存,这时的自由度等于零,它的压力、温度由系统自身的性质决定,不受外界因素的影响。而二组分系统在低共熔点(如T-x图上的E点)温度时,是纯的A固体、B固体和组成为E的熔液三相平衡共存,这时的自由度为1,在等压下的条件自由度
等于零。E点的组成由A和B的性质决定,但E点的温度受压力影响,当外压改变时,E点的温度和组成也会随之而改变。
12.低共熔混合物能不能看作是化合物
答:不能。低共熔混合物不是化合物,它没有确定的熔点,当压力改变时,低共熔物的熔化温度和组成都会改变。虽然低共熔混合物在金相显微镜下看起来非常均匀,但它仍是两个固相微晶的混合物,由两个相组成。
13.在实验中,常用冰与盐的混合物作为致冷剂。试解释,当把食盐放入0℃的冰-水平衡系统中时,为什么会自动降温降温的程度有否限制,为什么这种致冷系统最多有几相
解: 当把食盐放入0℃的冰-水平衡系统中时,由于食盐与冰有一个低共熔点,使水的冰点降低,因此破坏了冰-水平衡,冰就要融化。融化过程中要吸热,系统的温度下降。
降温有一定的限度,因为它是属于二组分系统的低共熔混合物,当温度降到低共熔点时,冰、食盐与溶液达到了平衡,系统的温度就不再下降。
根据相律:f?C?2?P,组分数为H2O(l)和NaCl(s),C?2。当f?0时,最多相数P?4,即气相,溶液,冰和NaCl(s)四相共存。如果指定压力,则条件自由度等于零时,最多相数P?3,溶液,冰和NaCl(s)三相平衡共存。
四.概念题参考答案
1.NH4HS(s)与任意量的NH3(g)及H2S(g))达平衡时,有 ( )
(A) C= 2,P = 2,f= 2 (B) C= 1,P = 2,f= 1
(C) C= 2,P = 3,f= 2 (D) C= 3,P = 2,f= 3
答:(A)。系统中有三个物种,一个平衡条件,由于已存在NH3(g)及H2S(g),就不存在浓度限制条件,所以组分数C?2。平衡共存时有固相和气相两个相,根据相律,自由度f?2。
2.在大气压力下,FeCl3(s)与H2O(l)可以生成FeCl3g2H2O(s),FeCl3g5H2O(s),
FeCl3g6H2O(s)和FeCl3g7H2O(s)四种固体水合物,则该平衡系统的组分数C和能够平
衡共存的最大相数P为 ( )
(A) C?3, P?3 (C) C?2, P?3
(B)C?3, P?4
(D)C?3, P?5
FeCl3(s)答:(C)。这是二组分系统生成稳定化合物(或稳定水合物)的一个例子,
与H2O(l)可以生成多种水合物,但它还是二组分系统,所以组分数必定等于2。不能把生成的稳定水合物也看作是组分。如果要写出生成水合物的多个平衡方程式,则多一个水合物物种,也多一个化学平衡方程,所以组分数是不会改变的。根据组分数等于2这一点,就可以决定选(C)。
根据相律,当自由度等于零时,能得到平衡共存的最大相数。则f?C?2?P?0,理论上最大相数似乎应等于4,但是题目已标明是在大气压力下,用
f*?C?1?P?3?P,所以能见到的平衡共存的最大相数只有3个。如果题目不标
明是在大气压力下,由于凝聚相系统受压力影响极小,也应该看作是在等压条件下进行的,能见到的平衡共存的最大相数只能是3个。
3.在 100 kPa 的压力下,I2(s)在H2O(l)和CCl4(l)两个完全不互溶的液相系统中达分配平衡。设平衡时I2(s)已不存在,则该系统的组分数和自由度数分别为 ( )