物理化學(xué)測驗(相平衡)

1、物理化學(xué)測驗（四）一、選擇題。在題后括號內(nèi)，填上正確答案代號。1、硫酸與水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三種水合物，問在101325 Pa的壓力下，能與硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少種？( ) (1) 3種； (2) 2種； (3) 1種； (4) 不可能有硫酸水合物與之平衡共存。2、組分A(高沸點)與組分B(低沸點)形成完全互溶的二組分系統(tǒng)，在一定溫度下，向純B中加入少量的A，系統(tǒng)蒸氣壓力增大，則此系統(tǒng)為：( )。（1） 有最高恒沸點的系統(tǒng)；（2） 不具有恒沸點的系統(tǒng)；（3） 具有最低恒沸點的系統(tǒng)。3、設(shè)反應(yīng) aA(g ) =

2、 yY(g) + zZ(g),在101.325 kPa、300 K下，A的轉(zhuǎn)化率是600 K的2倍，而且在300 K下系統(tǒng)壓力為101 325 Pa的轉(zhuǎn)化率是2101 325 Pa的2 倍，故可推斷該反應(yīng)（ ）。 （1）平衡常數(shù)與溫度，壓力成反比； （2）是一個體積增加的吸熱反應(yīng) ； （3）是一個體積增加的放熱反應(yīng)； （4）平衡常數(shù)與溫度成在正比，與壓力成反比。 4、某反應(yīng)A(s) = Y(g) + Z(g)的DrG與溫度的關(guān)系為DrG= (45 000110 T/K) J mol -1 ， 在標(biāo)準(zhǔn)壓力下, 要防止該反應(yīng)發(fā)生，溫度必須 ： ( ) 。 (1) 高于 136 ； (2) 低于18

3、4 ； (3) 高于184 ； (4) 低于136 ； (5) 高于136 而低于 184 。5、將固體NH4HCO3(s) 放入真空容器中，等溫在400 K，NH4HCO3 按下式分解并達(dá)到平衡： NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)C和自由度數(shù)為：( )。()， ；()， ；()， ； ()， 。6、 已知等溫反應(yīng) CH4(g) = C(s) + 2H2(g) CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) 若提高系統(tǒng)總壓力，則平衡移動方向為（ ）。 （1）向左 ，向右 ； （2）向右，向左； （3）和都向右。二、計算題。請計算下列各題

4、。( 本 大 題7分 ) 在323 K時，下列反應(yīng)中NaHCO3(s)和CuSO4-5H2O(s)的分解壓力分別為4 000 Pa和6052 Pa： 反應(yīng) 2NaHCO3(s) =Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 反應(yīng) CuSO4-5H2O(s) =CuSO4-3H2O(s) + 2H2O(g) 求： (1) 反應(yīng)和的K和K； (2) 將反應(yīng)，中的四種固體物質(zhì)放入一真空容器中，平衡后CO2的分壓力為多少（T=323 K）？三、計算題。請計算下列各題。( 本 大 題11分 ) 已知反應(yīng)在800 K時進(jìn)行： A (s) + 4B (g) = 3Y (s) + 4Z (g) 有

5、關(guān)數(shù)據(jù)如下： 物質(zhì) A(s) B(s)Y(s)Z(s)-1116.7100-241.84151.46130.5827.15188.74193.0028.3330.8836.02 （1）計算下表中的數(shù)據(jù)溫度 K298 K800 K（2）800 K時，將A(s)和Y(s)置于體積分?jǐn)?shù)分別為w(B)=0.50, w(Z)=0.40, w(惰性氣體)=0.10的混合氣體中，上述反應(yīng)將向哪個方向進(jìn)行？（p=100 kPa）四、計算題。請計算下列各題。( 本 大 題13分 )溴苯與水的混合物在101.325 kPa下沸點為95.7C,試從下列數(shù)據(jù)計算餾出物中兩種物質(zhì)的質(zhì)量比.(溴苯和水完全不互溶)t /

6、C92 100p*(H2O) / kPa75.487 101.325假設(shè)水的蒸發(fā)焓DvapHm與溫度無關(guān)，溴苯、水的摩爾質(zhì)量分別為157.0 gmol-1，18.02 gmol-1。五、計算題。請計算下列各題。( 本 大 題8分 )在p=101.3 kPa，85時，由甲苯(A)及苯(B)組成的二組分液態(tài)混合物即達(dá)到沸騰。該液態(tài)混合物可視為理想液態(tài)混合物。試計算該理想液態(tài)混合物在101.3 kPa及85沸騰時的液相組成及氣相組成。已知85時純甲苯和純苯的飽和蒸氣壓分別為46.00 kPa和116.9 kPa。六、(本小題12分) 根據(jù)圖(a)，圖(b)回答下列問題 （1） 指出圖(a)中，K點所

7、代表的系統(tǒng)的總組成，平衡相數(shù)及平衡相的組成；（2） 將組成x(甲醇)=0.33的甲醇水溶液進(jìn)行一次簡單蒸餾加熱到85 C停止蒸餾，問餾出液的組成及殘液的組成，餾出液的組成與液相比發(fā)生了什么變化？通過這樣一次簡單蒸餾是否能將甲醇與水分開？（3） 將(2)所得的餾出液再重新加熱到78 C，問所得的餾出液的組成如何？與(2)中所得的餾出液相比發(fā)生了什么變化？（4） 將(2)所得的殘液再次加熱 到91 C，問所得的殘液的組成又如何？與(2)中所得的殘液相比發(fā)生了什么變化？欲將甲醇水溶液完全分離，要采取什么步驟？七、(本小題9分) A和B兩種物質(zhì)的混合物在101 325Pa下沸點-組成圖如圖，若將1 m

8、olA和4 molB混合，在101325 Pa下先后加熱到t1=200 C，t2=400 C，t3=600 C，根據(jù)沸點-組成圖回答下列問題：（1）上述3個溫度中，什么溫度下平衡系統(tǒng)是兩相平衡？哪兩相平衡？各平衡相的組成是多少？各相的量是多少(mol)？ （2）上述3個溫度中，什么溫度下平衡系統(tǒng)是單相？是什么相？八、問答題。( 本 大 題9分 )已知 CaF2 - CaCl2 相圖，欲從CaF2 - CaCl2系統(tǒng)中得到化合物CaF2 CaCl2的純粹結(jié)晶。試述應(yīng)采取什么措施和步驟？ 九、計算題。請計算下列各題。( 本 大 題10分 ) 已知下列兩反應(yīng)的K值如下： FeO(s) + CO(g)

9、 = Fe(s) + CO2(g) K1 Fe3O4(s) + CO(g) = FeO(s) + CO2(g) K2 K1 K2 873 973 0.871 1.15 0.678 1.77而且 兩反應(yīng)的 SnB=0 試求： (1) 在什么溫度下Fe(s) , FeO(s), Fe3O4(s), CO(g)及CO2(g)全部存在于平衡系統(tǒng)中；(2) 此溫度下 =？物理化學(xué)測驗（四）答案一、選擇題。在題后括號內(nèi)，填上正確答案代號。1、解：（3） （2分）2、解：(3) (2分)3、解：（3） （2分）4、解：(2) （2分）5、解：(3) （2分）6、解：（1） （2分）二、計算題。請計算下列各題

10、。( 本 大 題7分 )解：(1)對于反應(yīng)，p(H2O)= p(CO2)= p(總） 則 K=410-4對于反應(yīng)，p(H2O)=p(總)則 K=3.6610-3 （3分） (2) 四種固體物質(zhì)放入一真空容器中在323 K下達(dá)反應(yīng)平衡后，系統(tǒng)有如下特性： 溫度不變，反應(yīng)和的K不變（不考慮氣體的非理想性）； 對于反應(yīng)，K不變，p(H2O)亦不變，故p(H2O)=6 052 Pa； 對于反應(yīng)和，在同一容器內(nèi)達(dá)平衡時，水蒸氣只能有一個分壓力p(H2O)，它既滿足反應(yīng)的K，也同時滿足反應(yīng)的K，故對于反應(yīng)，p(H2O)=6 052 Pa，因此，我們有： K=/(p)2=410-4則 p(CO2)=661

11、Pa （7分）即甲苯含量為 w (甲苯)=0.80 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。 （8分）三、計算題。請計算下列各題。( 本 大 題8分 )解：（1） 溫度 K298K800K149.35114.4162.693.90100.939.292.0710-182.7210-3 （4分） （2）J=0.410 J K，A 0，故反應(yīng)向左進(jìn)行。 （8分）四、計算題。請計算下列各題。( 本 大 題13分 )解：ln= ln=解出：95.7C時p*(水)=86.5 kPa ；p*(溴苯)=(103.325-86.65) kPa=14.68 kPa ， （5分） = = m (水) ：m (溴苯) =1.68：1 。 （

12、10分）五、計算題。請計算下列各題。( 本 大 題8分 ) 解： 由該液態(tài)混合物可視為理想液態(tài)混合物，各組分均符合拉烏爾定律，故 p=+ ()xB xB= xA=1 xB=0.220 （3分）氣相組成，由式 yB yA=1 yB=0.100 （8分）六、(本小題12分)解： （1）如圖(a)所示，K點代表的總組成x(CH3OH)=0.33時，系統(tǒng)為氣、液兩相平衡, L點為平衡液相, x(CH3OH)=0.15，G點為平衡氣相，y(CH3OH)=0.52； (3分)（2）由圖(b)可知，餾出液組成yB,1=0.52，殘液組成xB,1=0.15。經(jīng)過簡單蒸餾，餾出液中甲醇含量比原液高，而殘液比原液

13、低，通過一次簡單蒸餾，不能使甲醇與水完全分開； (6分)（3）若將(2)所得的餾出液再重新加熱到78，則所得餾出液組成yB,2=0.67，與(2)所得餾出液相比，甲醇含量又高了； (7分)（4）若將(2)中所得殘液再加熱到91，則所得的殘液組成xB,2=0.07，與(2)中所得的殘相比，甲醇含量又減少了； (9分) （5）欲將甲醇水溶液完全分離，可將原液進(jìn)行多次反復(fù)蒸餾或精餾。 (12分)七、(本小題9分)解：(1)t2=400C時，平衡系統(tǒng)是兩相平衡。此時是液-氣兩相平衡。各平衡相的組成，如下圖所示，為xB(l) =0.88 , yB=0.50 = n(g)+n(l)=5 mol 解得：n(

14、l)= 4.0mol；n(g)=1.0 mol （6分） (2) t1=200 C時，處于液相； t 3 =600 C時，處于氣相。 （9分）八、問答題。( 本 大 題9分 )解：必須選定溶液的組成在含CaCl2 約為 w(CaCl2)= 0.600.80 之間。今假定選組成為a 之溶液，從a冷卻下來與FD 線相交，當(dāng)越過FD線后便有固相CaF2 CaCl2析出，溶液組成沿FD 線改變，待溫度降到GDH（即三相點溫度）線以上一點點時，將固體從溶液中分離，即可得到純粹的CaF2 CaCl2 結(jié)晶。 （9分）九、計算題。請計算下列各題。( 本 大 題10分 )解：(1) K1=p(CO2)/p(CO) K2=p(CO2