中南大学物化课后习题答案 5章相律与相图

来源：网络收集时间：2026-08-14

导读：第12章相律与相图 1．试计算下列平衡体系的自由度数： (1) 298.15 K、101 325Pa下固体NaCl与其水溶液平衡； (2) I2(s) ? I2(g)； (3) NaCl(s)与含有HCl的NaCl饱和溶液。 （答案：① 0，② 1，③ 3）解：(1) K = 2, R = 0, b = 0, φ= 2 ∴C = K-R-

第12章相律与相图

1．试计算下列平衡体系的自由度数：

(1) 298.15 K、101 325Pa下固体NaCl与其水溶液平衡； (2) I2(s) ? I2(g)；

(3) NaCl(s)与含有HCl的NaCl饱和溶液。 （答案：① 0，② 1，③ 3）解：(1) K = 2, R = 0, b = 0, φ= 2

∴C = K-R-b = 2, 又T, p已指定 ∴f = C -φ + n = 2- 2 + 0 = 0 (2) K=1, R = 0, b = 0, φ=2 ∴C = K-R-b =1- 0- 0 =1 则f = C -φ + n = 1- 2 + 2 = 1 (3) K=3, R = 0, b = 0, φ=2 则C = K-R-b =3–0–0 = 3 ∴f = C -φ + n =3- 2 + 2 = 3

2．固体NH4HS和任意量的H2S及NH3气体混合物组成的体系按下列反应达到平衡：

NH4HS(s) ? NH3(g)＋H2S(g)

(1) 求该体系组元数和自由度数；

(2) 若将NH4HS放在一抽空容器内分解，平衡时，其组元数和自由度数又为多少?

（答案：①

2， 2，② 1，1）

解：(1) K=3, R = 1, b = 0, φ=2

∴C = K-R-b =st1:chsdate Year="2000" Month="3" Day="1"

IsLunarDate="False" IsROCDate="False">3 -1- 0 = 2 即体系组元数为2

而体系的自由度数f = C -φ + n = 2 – 2 + 2 = 2 (2) K=3, R = 1, b = 1, φ=2

∴该体系平衡时的组元数C = K-R-b =3 – 1 – 1 = 1 而体系的自由度数f = C -φ + n = 1- 2 + 2 = 1

3．求下列体系的组元数和自由度数：

(1) 由Fe(s)、FeO(s)、C(s)、CO(g)、CO2(g)组成的平衡体系；

(2) 由Fe(s)、FeO(s)、Fe3O4(s)、C(s)、CO(g)、CO2(g)组成的平衡体系； (3) Na2SO4水溶液，其中有Na2SO4(s)、H2O、H + 和OH -； (4) 已知Na2SO4水溶液中有

、、(l)、

(s)、H + 和OH -。

（答案：① 3，1，② 3，1，③ 2，

2，④ 2，2）

解：(1) K = 5 而体系中的化学元素为3种

∴该体系的独立化学平衡数R = 5-3 = 2

此时b = 0，体系的组元数C = K-R-b = 5 – 2 – 0 = 3 φ= 4，因此，自由度数f = C -φ + n = 3 – 4 + 2 = 1

(2) K = 5 同上理R = 5-3 = 2，而b = 0

∴体系的组元数C = K-R-b = 5 – 2 – 0 = 3

φ= 4，因此，自由度数f = C -φ + n = 3 – 4 + 2 = 1 (3) K = 4 R = 1 b = 1

∴C = 4 – 1 – 1 = 2，φ= 2

f = C -φ + n = 2 - 2 + 2 =2

(4) K = 6 R = 2 b = 2

∴C = 6 –2 – 2 = 2，而φ= 2 ∴f = C -φ + n = 2 - 2 + 2 = 2

4．已知Na2CO3(s)和H2O(l)可形成的水合物有三种：Na2CO3·H2O(s)，

Na2CO3·7H2O(s)和Na2CO3·10H2O(s)试问：

(1) 在101 325 Pa下，与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的含水盐最多可有几种? (2) 在293.15 K时，与水蒸气平衡共存的含水盐最多可有几种? （答案：① 1，② 2）

解：(1) 设最多有x种含水盐，则K = 2 + x， R = x，b = 0

∴C = K-R-b = 2 + x- x – 0 = 2 又φ= 2 + x，n = 1

∴由相律f = C -φ + n得： f = 2- (2+x) +1 = 1- x 而f≥ 0 ∴x ≤1，即最多只能有一种含水盐与之共存。 (2) 同上理K = 2 + x，R = x，b = 0

∴C = K-R-b = 2 + x- x – 0 = 2，而φ= 1 + x，n = 1 ∴f = 2- (1+x) +1 = 2- x

而f≥ 0 ∴x ≤2，即最多有两种含水盐与水蒸汽平衡共存。

5．固态氨的饱和蒸气压与温度的关系可表示为；液体氨

的饱和蒸气压与温度的关系可表示为

(1) 三相点的温度及压强；

(2) 三相点时的蒸发热、升华热和熔化热。

，试求：

（答案：⑴ 195..17K，2.17Pa，⑵ 5204.56，

6379.33，1174.77 J·mol-1）

解：(1)在三相点处液氨对应的饱和蒸气压应与固氨对应的饱和蒸气压相等，

故有：

解得：T =195.17K = 77.90℃

将所求温度数据代入任意一个饱和蒸气压与温度的关系式可解得：

(2) 由克-克公式：

与题目所给关系式相比较可得：

，

6．CCl4的蒸气压

350

和SnCl4的蒸气压

353 111.458 34.397

在不同温度时的测定值如下：

／K ／kPa ／kPa

363 148.254 48.263

373 193.317 66.261

383 250.646 89.726

387 -- 101.325

101.325 --

(1) 假定这两个组元形成理想溶液，绘出其沸点—组成图。

(2) CCl4的摩尔分数为0.2的溶液在101.325 kPa下蒸馏时，于多少摄氏度开始沸腾?最初的馏出物中含CCl4的摩尔分数是多少? （答案：(2) 约为376.5K，0.42）解：(1) ∵两组元形成理想溶液，

∴，

考虑是沸点-组成图，∴

故液相中SnCl4组成与

和的关系为：(1)

而气相中SnCl4组成与压强的关系为：按题目所给不同温度下组成值如下：

和

(2)

的值代入(1)和(2)式，可得不同温度下气相、液相

T / K x2

350 0

353 0.1315

363 0.4693

373 0.7240

383 0.9279

387 1.000

y2 0 0.0446 0.2235 0.4735 0.8217 1.000

按上面数据作图如下：

(2) 从图上找到T=376.5K

，即处对应点，可得此体系沸点为：

馏出物含CCl4量为：

7．下列数据为乙醇和乙酸乙酯在101.325 kPa下蒸馏时所得，乙醇在液相和气相中摩尔分数为x和y。

(1) 依据表中数量绘制Ｔ—ｘ图。

(2) 在溶液成分x(C2H5OH)＝0.75时最初馏出物的成分是什么?

(3) 用分馏塔能否将x(C2H5OH)＝0.75的溶液分离成纯乙醇和纯乙酸乙酯?

（答案：

(2) y乙醇= 0.64，(3) 不能）解：(1) 制图如下：

(2).如图所示，溶液成分x(C2H5OH) = 0.75时，最初馏出物的成分为y(C2H5OH) = 0.64的混合气体。

(3).因为x(C2H5OH) = 0.75落在恒沸组成x(C2H5OH) = 0.462和纯乙醇之间，所以用分馏塔只能从改组成溶液分离出纯乙醇，而不能得到纯乙醇乙酯。 8．由Mg—Si系的冷却曲线得到下列结果：

(1) 作出该体系的相图，确定镁和硅生成化合物的化学式。

(2) 冷却含硅85% 的熔体5 kg至1 473 K时可得多少纯硅? （答案：(2) 约为2.1kg）

解：(1) 化合物含Si量为37%(wt)，所以，含Mg量为63%(wt)，而Si和Mg的相对原子量分别为28.09和24.31，故此化合物中Si和Mg的摩尔数为：

nSi= 37/28.09 =1.3172mol，nMg

= 63/24.31 = 2.5915mol 因此n

Si:nMg= 1: 2，故此化合物化学式为Mg2Si。作图如下：

(2) 按杠杆规则有

Wb·= Wc·而= 85-74.2 =10.8 =100-85 =15 Wb+ Wc= 5

得：Wc=2.093kg 即可得纯硅约2.093kg

9．NaCl—H2O二元系在252 K时有一个共晶点，此时冰、NaCl·2H2O(s)和质量分数为22.3% 的NaCl水溶液平衡共存。在264K时NaCl·2H2O分解成无水NaCl和27% NaCl水溶液，已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大。 (1)试绘出相图，并标明各相区的稳定相。

(2)在冰水平衡系中加入固态NaCl做制冷剂，可获得最低温度多少摄氏度? (3)若1 kg质量分数28% NaCl水溶液由433 K冷到264 K，最多能析出纯NaCl多少?

（答案：(2)

252K，(3) 约为13.7g）

解：(1) 作图如下，各相区的稳定相如图中 …… 此处隐藏：5252字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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