多组分 相平衡 化学平衡练习题ppt课件.ppt

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1、选择题 选择正确答案的编号,填在各题题后的括号内,1. 将克拉佩龙方程用于H2的液固两相平衡，因为Vm（H2，1）Vm(H2，s），所以随着压力的增大, 则H2（1）的凝固点将：( )(A)上升 (B)下降(C)不变,1 答:B,2. 克-克方程式可用于（ )(A) 固-气及液-气两相平衡 (B) 固-液两相平衡(C) 固-固两相平衡,2答:A,多组分/相平衡/化学平衡练习题,4. 特鲁顿(Trouton)规则(适用于不缔合液体)。(A)21 JmolK (B)88 JK(C)109 JmolK,3. 液体在其T, p满足克-克方程的条件下进行汽化的过程,以下各量中不变的是：( )(A)摩尔热

2、力学能(B)摩尔体积(C)摩尔吉布斯函数(D)摩尔熵,5 在、两相中都含有A和B两种物质，当达到相平衡时，下列三种情况正确的是： （ ）,3 答:C,4 答:B,5 答:B,6 100，101 325Pa的液态H2O(l)的化学势l， 100，101 325Pa的气态H2O(g)的化学势g ，二者的关系为（ ）(A) l g (B) l g (C) l = g,7 由A及B双组分构成的和两相系统，则在一定T、p下，物质A由相自发向相转移的条件为（ ）,8 某物质溶于互不相溶的两液相和中，该物质在相以A的形式存在，在相以A2形式存在，则定温定压下，两相平衡时（ ）,6 答:C,7 答:A,8 答

3、:C,9 理想液态混合物的混合性质是（ ）(A)mixV=0， mixH=0， mixS0， mixG0， mixH0， mixS=0， mixG=0 (D) mixV0， mixH0， mixS0,10 稀溶液的凝固点Tf与纯溶剂Tf*的凝固点比较，Tf Tf *的条件是（ ）(A)溶质必须是挥发性的 (B)析出的固相一定是固溶体(C)析出的固相是纯溶剂 (D)析出的固相是纯溶质,9 答:A,10 答:C,11 若使CO2在水中的溶解度为最大，应选择的条件是（ ） (A)高温高压 (B)低温高压 (C)低温低压 (D)高温低压,12 25时，CH4(g)在H2O(l)和C6H6(l)中的亨利

4、系数分别为4.18109Pa和57106Pa ，则在相同的平衡气相分压p(CH4)下，CH4在水中与在苯中的平衡组成（ ）(A)x(CH4，水) x(CH4，苯) (B)x(CH4，水) x(CH4，苯)(C)x(CH4，水) = x(CH4，苯),11 答:B,12 答:B,13 在一定压力下，纯物质A的沸点、蒸气压和化学势分别为Tb*、 pA*和A* ，加入少量不挥发性的溶质形成溶液之后分别变成Tb、 pA和A ，因此有（ ）(A) Tb* Tb， pA* pA， ,A* A(C) Tb* Tb， pA*A (D) Tb* pA， ,A* A,14 已知环己烷、醋酸、萘、樟脑的凝固点降低系

5、数kf分别是20.2、9.3、6.9及39.7Kkg mol-1。今有一未知物能在上述四种溶剂着溶解，欲测定该未知物的相对分子质量，最适宜的溶剂是（ ）(A)萘 (B)樟脑 (C) 环己烷 (D)醋酸,13 答:D,14 答:B,15 在20和大气压力下，用凝固点降低法测物质的相对分子质量。若所选的纯溶剂是苯，其正常凝固点为5.5，为使冷却过程在比较接近于平衡状态的情况下进行，冷浴内的恒温介质比较合适的是（ ）(A)冰-水 (B)冰-盐水 (C)干冰-丙酮 (D)液氨,16 二组分理想液态混合物的蒸气总压（ ）(A)与溶液的组成无关 (B)介于两纯组分的蒸气压之间(C) 大于任一纯组分的蒸气压

6、 (D)小于任一纯组分的蒸气压,15 答:A,16 答:B,17 A和B两组分在定温定压下混和形成理想液态混合物时，则有：（ ）。（A）mixH=0 （B）mixS=0 （C）mixA=0 （D）mixG=0,18 指出关于亨利定律的下列几点说明中，错误的是（）(A)溶质在气相和在溶剂中的分子状态必须相同(B)溶质必须是非挥发性的 (C)温度愈高或压力愈低，溶液愈稀，亨利定律愈准确(D)对于混合气体，在总压力不太大时，亨利定律能分别适用于每一种气体，与其他气体的分压无关,17 答:A,18 答:B,19 40时，纯液体A的饱和蒸气压是纯液体B的两倍，组分A和B能构成理想液态混合物。若平衡气相中

7、组分A和B的摩尔分数相等，则平衡液相中组分A和B的摩尔分数之比xA:xB=( )(A)1:2 (B) 2:1 (C)3:2 (D)4:3,20 组分A和B形成理想液态混合物。 已知在100时纯组分A的蒸气压为133.32kPa，纯组分B的蒸气压为66.66kPa，当A和B的两组分液态混合物中组分A的摩尔分数为0.5时，与液态混合物成平衡的蒸气中，组分A的摩尔分数是（ ）(A) 1 (B) (C)2/3 (D) 1/2,19 答:A,20 答:C,21在25时，0.01moldm-3糖水的渗透压力为1, 0.01moldm3食盐水的渗透压为2,则 ( )。(A)12(B)12(C)12(D) 无

8、法比较,22 氯仿（1）和丙酮（2）形成非理想液态混合物，在T时，测得总蒸气压为29 398Pa，蒸气中丙酮的摩尔分数y2=0.818，而该温度下纯氯仿的饱和蒸气压为29 571Pa，则在液相中氯仿的活度a1为 （ ）(A) 0.500 (B) 0.823 (C)0.181 (D) 0.813,21 答:C,22 答:C,23 在一定温度、压力下，A和B形成理想液态混合物，平衡时液相中的摩尔分数xA/ xB=5，与溶液成平衡的气相中A的摩尔分数yA=0.5，则A、B的饱和蒸气压之比为（ ）(A) 5 (B) 1 (C)0.2 (D) 0.5,23 答:C,1.由克拉佩龙方程导出克-克方程的积分

9、式时所作的三个近似处理分别是(i) ；(ii) ；(iii) 。,填空题 将正确的答案填在题中画有“ ”处或表格中,1 答: (i)因为Vm(g) Vm(l或s) 所以pVm(g)- Vm(l)=p Vm(g)或pVm(g)- Vm(s)=p Vm(g) ；(ii)将蒸气视为理想气体，即Vm(g)=RT/p ；(iii)积分时，视vapHm为与温度T无关的常数。,3氧气和乙炔气溶于水中的亨利系数分别是7.20107Pakgmol和133108Pakgmol,由亨利定律系数可知,在相同条件下, 在水中的溶解度大于在水中的溶解度。,2. 贮罐中贮有20,40kPa的正丁烷,并且罐内温度、压力长期不

10、变。已知正丁烷的标准沸点是272.7K,根据，可以推测出,贮罐内的正丁烷的聚集态是态。,2 答：由克-克方程算得正丁烷在20时的饱和蒸气压p*（正丁烷，298.15K）=212.0kPa40kPa 气,3 答：氧气 乙炔气,4 28.15时，摩尔分数x(丙酮)=0.287的 氯仿丙酮混合物的蒸气压为2 9400Pa，饱和蒸气中氯仿的摩尔分数y（氯仿）=0.181。已知纯氯仿在该温度下的蒸气压为29. 57kPa。以同温度下纯氯仿为标准态，氯仿在该真实液态混合物中的活度因子为 ；活度为 。4 答：0.252 0.1825 在温度T时某纯液体A的蒸气压为11.73kPa，当非挥发性组分B溶于A中，

11、形成xA=0.800的液态混合物时，液态混合物中A的蒸气压为5.33kPa，以纯液体A为 标准态，则组分A的活度为 ，活度因子为 。5答：0.454 0.5686 某理想稀溶液的温度为T，压力为p，溶剂A的摩尔分数为xA，则组分A的化学势表达式为：A=_。6答： x,A(l,T)+RTlnxA,7 50时，液体A的饱和蒸气压是液体B的饱和蒸气压的3倍，A和B构成理想液态混合物。气液平衡时，液相中A的摩尔分数为0.5，则在气相中B的摩尔分数为 。7 答：0.258 写出理想液态混合物任意组分B的化学势表达式：=。8 答： B(l,T)+RTlnxB9 0，101.325kPa压力下，O2(g)在

12、水中的溶解度为4.4910-2dm3kg，则0时O2(g)在水中的亨利系数为kx(O2)= Pa。9 答：5.90108,10 在一定的温度和压力下某物质液气两相达到平衡，则两相的化学势B（l）与B（g）；若维持压力一定，升高温度，则B（l）与B（g）都随之；但B（l）比B（g），这是因为。10 答：相等 减小 减小得慢 （ B/T）p= - SB= -S*m,B，而S*m,B(l) S*m,B(g)11 某均相系统由组分A和B组成，则其偏摩尔体积的吉布斯-杜安方程是 。11 答：nAdVA+ nBdVB =0或 xAdVA+ xAdVB=012 克-克方程的适用条件为 12答：纯物质的液-气

13、或固-气两相平衡,14甲醇-乙醇、乙醇-水、水-盐酸三组混合物或溶液中，可看成理想液态混合物的是 。14 答：甲醇-乙醇15 对于理想稀溶液，在一定温度下溶质B的质量摩尔浓度为bB，则B的化学势表达式为 。15 答：B= *b,B(l,T)+RTln(bB/b),13 偏摩尔熵的定义式为 。,16 在300K和平衡状态下，某组成为xB=0.72 混合物上方B的蒸气压是纯B的饱和蒸气压的60%，那么：(i)B的活度是 (ii)B的活度因子是 ；(iii)同温度下从此溶液中取出1mol的纯B（组成可视为不变）则系统G的变化是 J.mol-1。16 答： 0.6 0.83 819.36 17 一般而

14、言，溶剂的凝固点降低系数kf与17 答：MA (T*f)2 fusHm,A bB,和 成正比，与 成反比，而溶液的凝固点降低值Tf只与成正比。,20 理想气体混合物中任意组分B的化学势表达式为 。,20 答：B(g)= b,B(g,T)+RTln(pB/p),18 某非挥发性溶质的溶液通过半透膜与纯溶剂达渗透平衡，则此时溶液的蒸气压一定 纯溶剂的蒸气压。18 答：小于19 均相多组分系统中，组分B的偏摩尔体积定义VB为 。,例1 (1) 仅由 NH4Cl(s) 部分分解，建立如下反应平衡： NH4Cl (s) =NH3(g)+HCl(g) (2) 由任意量的 NH4Cl (s) 、NH3(g)

15、、HCl(g) 建立如下反应平衡： NH4Cl (s) =NH3(g)+HCl(g) (3) 在298K时仅由 NH4Cl(s) 部分分解，建立如下反应平衡： NH4Cl (s) =NH3(g)+HCl(g)试求系统的 组分（独立）数 C=？自由度数 f =?,例2 (1) 仅由CaCO3(s)部分分解，建立如下反应平衡： CaCO3 (s) = CaO(s)+CO2(g)(2) 由任意量的 CaCO3 (s) 、 CaO (s)、 CO2 (g)建立如下反应平衡： CaCO3 (s) = CaO(s)+CO2(g)试求(1) 、(2)两种情况下，系统的 组分（独立）数C=？自由度数 f =?

16、,解： (1) C = S - R - R =,(2) C = S - R - R =,3 - 1 - 0 = 2,f = C - + 2 =,2 - 3 + 2 = 1,3 - 1 - 0 = 2,f = C - + 2 =,2 - 3 + 2 = 1,例3 仅由NaHCO3(s)部分分解，建立如下反应平衡： NaHCO3 (s) = NaCO3(s)+CO2(g) + HO2 (g) 试求系统的 组分（独立）数C = ？自由度数 f = ?,解： C = S - R - R =,4 - 1 - 1 = 2,f = C - + 2 =,2 - 3 + 2 = 1,+,f=C-+n,例题,二

17、组 分 固 液 相 图 小 结,问 题：、 标 出 各 区 稳 定 相 态；、 标 出 各 取 、 线 、 的 自由 度；、 会 出 沿 的 步 冷 曲 线。,2相图（本题12分） 某AB二组分凝聚系统相图如下图所示：T/K(2). 绘出沿的冷却曲线； 时 间 WB ,。,例题某AB二组分凝聚系统相图如下图所示：(1). 求出各区、线的稳定相态；(2). 绘出沿的冷却曲线；(3). 求出各区、线的自由度。,L,L+,+,+,L+ ,L+ ,L+ ,L+ ,a,某AB二组分凝聚系统相图如下图所示：(3). 求出各区、线的自由度(2). 绘出沿的冷却曲线；(3). 求出各区、线的自由度。,T/K,

18、A,B,t/s,a,某AB二组分凝聚系统相图如下图所示：(3). 求出各区、线的自由度(2). 绘出沿的冷却曲线；(3). 求出各区、线的自由度。,+L,L,D,+D,L+D,D+B,L1+L2,L+D,:L+B,12、杠 杆 规 则：, 克 物 质 与 克 物 质 在 温 度 时 混 合 分 层 形 成 共 轭 溶 液， 测 得 层 含 ， 层 含 。 试 求（） 、（）两 层 各 有 多 少 刻 克溶 液？,对 进 行 物 料 衡 算 此 处 应 注 意 浓 度 的 一 致 性,若 为 摩 尔 分 数 浓 度， 则 相 应 为 摩 尔 数 之 比,以 上 二 式 适 用 于 气 液、 固

19、液、 液 液 等 两 相 平 衡,化学平衡练习题下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“”,错的画“”。,1 某一反应在定温、定压且无非体积功的条件下，当该反应的rGm0时，则该反应能正向进行。 ( )1 答： 2.某一反应在定温、定压且无非体积功的条件下，当该反应的标准平衡常数K大于分压商J时，则该反应能正向进行。 ( ) 2 答： ,3 答： ,7 对理想气体反应：0 = BBB，在定温定压下当BB0时，随着惰性气体的加入而平衡向左移动。（ ）7 答： ,4 答： ,4 因为 ，所以 是在温度T时，化学反应达到平衡状态时的吉布斯函数变。（ ）,6 答： ,6 如果某一化学反应 时，

20、则该反应的K随着温度 升高而减小。 ( ),5 答： ,8 标准平衡常数变了，平衡一定会移动。反之，平衡移动了，标准平衡常数一定会改变。（ ）8 答： ,10 对于真实气体混合物的反应，该反应的标准平衡常数K仅仅是温度的函数。（ ） 10 答： ,9 如果某一化学反应 不随温度变化，那么其 不随温度变化，但是其 却与温度有关。 ( ),9 答： ,11 定温定压且无非体积功条件下，一切吸热且熵减少的反应，均不能自发发生。 ( )11 答： ,12 理想气体反应，定温定容条件下添加惰性组分时，平衡将向体积减小的方向移动。（ ）12 答： ,二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1.

21、PCl5的分解反应PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 在473 K达到平衡时PCl5(g) 有48.5%分解，在573 K 达到平衡时，有97 %分解，则此反应是（ ） （1）吸热反应； （2）放热反应； （3）反应的标准摩尔焓变为零的反应； （4）在这两个温度下标准平衡常数相等的反应。1 答： A,设有理想气体反应A(g)+B(g)=C(g)，在温度T，体积V的容器中，三个组分的分压分别为pA、pB、pC时达到平衡，如果在T、V恒定时，注入物质的量为nD的惰性组分，则平衡将（）。(A)向右移动(B)向左移动 ( C )不移动 (D)不能确定2 答：C,. 设反应 aA(g

22、) = yY(g) + zZ(g),在101.325 kPa、300 K下，A的转化率是600 K的2倍，而且在300 K下系统压力为101 325 Pa的转化率是2101 325 Pa的2 倍，故可推断该反应 ( ) （A）标准平衡常数与温度，压力成反比 （B）是一个体积增加的吸热反应 （C）是一个体积增加的放热反应 (D)标准平衡常数与温度成正比，与压力成反比。 答：B,. 将20克CaCO3（s）和60克的CaCO3（s）分别放入抽真空、同容积的A容器和B容器中，且与同一定温热源相接触，达到化学平衡时CaCO3（s）部分分解为CaO(s)和CO2(g),若忽略固体体积,则两容器中CaCO

23、3（s）的分解量为( ) （A）A容器中的多 （B）B容器中的多 （C）一样多 （D）不确定 答：C,答：（B）,(A) 催化剂 (B) 温度 (C) 压力 答：B,有二个反应：SO2(g)+(1/2)O2(g)=SO3(g) , K1 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) , K2则K1与K的关系是：（）(A) K1 =K2 (B) (K1 )2=K2 (C) K1 =(K2)27 答：B,. 影响任意一个化学反应的标准平衡常数值的因素为：（ ）。,已知反应2NH3=N2+3H2的标准平衡常数为0.25。同一条件下反应(1/2)N2+(3/2)H2 =NH3的标准平衡常数为（）。(A)

24、 4 (B)0.5 ( C)2 (D) 18 答：C,答：A,. 温度升高时，固体氧化物的分解压力（分解反应是吸热反应）：（ ）（1）降低；（2）增大；（3）恒定；（4）无法确定。答：B. 反应 2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g) 是放热的, 当反应在某温度、压力下达平衡时，若使平衡向右移动。则应采取的措施是：（ ）（1）降低温度和减小压力；（2）降低温度和增大压力；（3）升高温度和减小压力；（4）升高温度和增大压力。答：B,.已知纯理想气体反应： aA + bB = yY + zZ已知BB 0，则对于该反应，等温等压下添加惰性组分，平衡将：（ ）。 （A）向左移动；（B）不移动

25、；（C）向右移动。答：C下列措施中肯定使理想气体反应的标准平衡常数改变的是（）(A)增加某种产物的浓度(B)加入反应物 ( C)加入惰性气体(D)改变反应温度(E)增加系统的压力答：D,在刚性密闭容器中，理想气体反应A(g)+B(g)=Y(g)达平衡，若在定温下加入一定量的惰性气体，平衡（）(A)向右移动 (B)向左移动 ( C)不移动 (D)不能确定14答：C,15对于理想气体化学反应，下列平衡常数中只与温度压力有关的是：,（A）,K,（B）Kp,(C) KX,(D) KC,(E) Kn,16对于实际气体化学反应，下列平衡常数中，与温度压力有关的是：,（A）,K,（B）Kp,(C) Kr,补

26、充计算题,1. 60时甲醇(A)的饱和蒸气压83.4 kPa , 乙醇(B)的饱和蒸气压是47.0 kPa , 二者可形成理想液态混合物, 若液态混合物的组成为质量分数wB = 0.5 , 求60时与此液态混合物的平衡蒸气组成。（以摩尔分数表示）。（已知甲醇及乙醇的M r 分别为32.04及46.07。）,平衡蒸气组成：,解：该液态混合物的摩尔分数,系统的总压力 p = pA*xA + pB*xB = 68.47 kPa,yB = 0.282,2. 20下HCl溶于苯中达到气液平衡。液相中每100 g苯含有1.87 gHCl , 气相中苯的摩尔分数为0.095。已知苯与HCl的摩尔质量分别为7

27、8.11gmol1与36.46 gmol1。20苯饱和蒸气压为10.01 kPa。试计算20时HCl在苯中溶解的亨利系数。,x( HCl) = 0.0385 x(C6H6 )= 10.0385 = 0.9615 苯是溶剂服从拉乌尔定律 p(C6H6 ) = p*(C6H6 ) x(C6H6 ) p(C6H6 ) = p y(C6H6 ),p( HCl) = p1y(C6H6 ),3.,家用压力锅最大限压约为1.8-2.2py ，假定压力锅中盛有纯水，试计算纯水在此压力时的沸点。通过计算说明压力锅比普通常压锅炖肉省时节能的原因。 已知水的摩尔蒸发焓为40.67kJmol-1， 气态水可视为理想气

28、体,且Vm（g）Vm（l），且假定水的沸点在py压力下为100。,老式红双喜压力锅,苏泊尔24CM不锈钢（F型）24CM,美的电压力锅,398.47K，即125.31。高于一大气压下水的沸点100.因为在压力锅里，不仅有较高压力2.3 ，而且有普通锅里烧水达不到的高温125.31，因而使用压力锅炖肉（老母鸡、排骨，牛肉等费火不好炖的食材）比普通锅能够较快地把肉炖好。节省时间和能源。乃是现代家庭创建节约型社会之必备炊具!！,压力锅中加热纯水，可以由克克方程计算2.3 ，压力下的沸点。,解,液态砷的蒸气压随温度的关系式为：,而固态砷的蒸气压随温度的关系式为：,试求: 1、砷三相点的温度与压力。 2

29、、该温度下固态砷的摩尔熔融热。,4.,解 、 同时满足二方程的T，p即为三相点的温度与压力。,g,s,l,fusH,vapH,subH,、,1、已知25时CH3OH(l)，HCHO(g)的f Gm 分别为166.23 kJmol1 ，109.91 kJmol1 ，且CH3OH(l)的饱和蒸气压力为16.59 kPa。设CH3OH(g)服从理想气体状态方程，试求反应CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)在25的标准平衡常数。,5. #考研参考,25时所求反应的 rGm =109.91(161.8) kJmol1 =51.87 kJmol1,G1 0 ； G2 =0 ； G3=RTln(p

30、/p)=8.314 J K1 mol1298.15Kln =4.45103J mol1,25时CH3OH(g)的f Gm =(166.23+4.45) kJmol1 =161.8 kJmol1,lnK = rGm /(RT) = =20.92则 K = 8.21010,6. .#考研参考 银可能受到H2S的腐蚀而发生下面的反应: H2S(g) + 2Ag(s) Ag2S(s) + H2(g)在25 和101 325 Pa下, 将Ag (s)放在等体积的H2和H2S组成的混合气体中， (1) 能否发生腐蚀而生成 Ag2S? (2) 在混合气体中, 硫化氢的摩尔分数低于多少才不致发生腐蚀？已知25

31、 时Ag2S(s) 和H2S(g) 的 fGm 分别为40.25 kJmol1和32.93 kJ mol1。,解：(1) r Gm = 40.25 (32.93) kJ mol1 = 7.32 kJ mol1 rGm = r Gm + RT lnJ = 7.32 10 3 Jmol1 + 8.314 J K 1 mol1 298.15 K ln( ) = 7.32 10 3 Jmol1 rGm 0 ，故能发生腐蚀.,(2) 令 rGm = 0 则 0 =7.3210 3 Jmol1 + 8.314 J K 1 mol1 298.15Klnp(H2)/ p / p(H2S)/p 则 即 H2S低

32、于x(H2S)= 0.0495 才不致产生腐蚀。,7.#考研参考 固体化合物A(s) 放入抽空的容器中发生分解反应，生成两种气体B(g) 和Z(g) A(s) = Y(g) + Z(g) 25 时测得平衡压力为 66.7 kPa , 假设Y，Z为理想气体，求反应的标准平衡常数。如果在该温度下容器中只有Y和Z，Y的压力为13.3 kPa，为保证不生成固体，问Z的压力应如何控制。(p =100 kPa),则 pZ K (p ) 2 / pY = 即Z的压力应控制在83.5 kPa 以下。,解：K = pY /p pZ / p = (p/2 1/p ) 2 =,rGm= RT lnK + RT ln

33、J 0 即 J K 而 J = pY)/p pZ/ p ,8.综合计算题,1、某一很稀的溶液其组成为每一公斤溶剂中含有m摩尔的溶质A，此种溶剂具有沸点升高常数Kb,实验测得的沸点升高值为Tb,在溶液中溶质A分子能进行二分子的缔合反应，2A=A2，试证明此第和反应平衡常数K应符合下式：,(浙江大学),mol,2A=A2,开始时 m 0平衡时 m-2 ni=m- =Tb/Kb,= m- Tb/Kb m-2= 2Tb/Kb- m,2、,已知298K时气相异构化反应：正戊烷=异戊烷的Kp=13.24,液态正戊烷和异戊烷的蒸气压与温度的关系可分别用下式表示：,正戊烷：,异戊烷：,（1）计算298K时正戊烷和异戊烷的纯态饱和蒸汽压；（2）计算298K时液相异构化反应的Kx; （假定形成的溶液为理想溶液。）,解,正戊烷：,异戊烷：,（1）,