第五章 相平衡
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1. Ag2O分解的计量方程为 Ag2O(s)=2Ag(s)+1/2 O2(g) 当用Ag2O(s)进行分解时,体系的组分数,自由度和可能平衡共存的最大相数各为多少?
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2. 指出下列各体系的独立组分数,相数和自由度数各为若干?
(1) NH4Cl(s)部分分解为NH3(g)和HCl(g)。
(2) 若在上述体系中额外再加入少量NH3(g)。
(3) NH4HS(s)和任意量的NH3(g)和H2S(g)混合达到平衡。
(4) C(s)与CO(g),CO2(g),O2(g)在973K时达到平衡。
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3. 在制水煤气的过程中,五种物质:H2O(g),C(s),CO(g),H2和CO2(g)相互建立如下三个平衡:
H2O(g)+C(s)=H2(g)+CO(g)
CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g)
CO2(g)+C(s)=2CO(g)
该体系的独立组分数为多少?
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4. 已知Na2CO3(s)和H2O (l)可以组成的水合物Na2CO3·H2O(s), Na2CO3·7H2O(s)和Na2CO3·10H2O(s)
(1) 在101.325 kPa 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时与水蒸气共存的含水盐最多可有几种?
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5. 在101.325kPa 时使水蒸气通入固态碘(I2)和水的混合物,蒸馏进行的温度为371.6 K,使馏出的蒸汽凝结,并分析馏出物组成。已知每0.10 kg水中有0.0819kg碘。试计算该温度时故态碘的蒸汽压.
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6. 已知固体苯的蒸汽压在273.15 K时为3.27 kPa,293.15 K时为12.303 kPa,液体苯的蒸汽压在293.15 K时为10.021 kPa,液体苯的摩尔蒸发热为34.17 kJ/mol。求:
(1) 303.15 K时液体苯的蒸汽压。
(2) 苯的摩尔升华热。
(3) 苯的摩尔熔化热。
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7. NaCl-H2O所形成的二组分体系,在252 K时有一个低共熔点,此时冰,NaCl·2H2O(固)和浓度为22.3%(质量百分数,下同)的NaCl水溶液平衡共存。在264K时不稳定化合物(NaCl·2H2O)分解,生成无水NaCl和27%的NaCl 水溶液。已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时,溶解度略有增加)。
(1) 试绘出相图,并指出各部分存在的相平衡。
(2) 若有1.00 kg 28%的NaCl 溶液,由433 K冷却到263 K,问在此过程中最多能析出多少纯NaCl?
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8. Mg(熔点924K)和Zn(熔点692K)的相图具有两个低共熔点,一个为641 K(3.2% Mg,质量百分数,下同),另一个为620 K(49% Mg),在体系的熔点曲线上有一个最高点863 K(15.7% Mg)。
(1) 绘出Mg和Zn的T-x图,并标明各区中的相。
(2) 分别指出含80% Mg和30% Mg的两个混合物从973 K冷却到573 K的步冷过程中的相变,并根据相律予以说明。
(3) 绘出含49% Mg的熔化物的步冷曲线。
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9. 固态和液态UF4的蒸汽压(单位:Pa)分别为
lnp(s)=41.67 - 10017K/T
lnp(l)=29.43 - 5899.5K/T
计算固,液,气三相共存时(三相点)的温度和压力。
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10. 某高原地区大气压力只有61.33kPa,如将下列四种物质在该地区加热,问哪种物质将直接升华。
物质 汞 苯 氯苯 氩
三相点的温度,T/K 234.28 278.62 550.2 93.0
压力 p/Pa 1.60× 4813 5.7 × 6.87×
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11.电解LiCl制备金属锂时。由于LiCl熔点高(878 K),通常选用比LiCl难电解的KCl(熔点1048 K)与其混合。利用低共熔点现象来降低LiCl熔点,节约能源。已知LiCl(A)-KCl(B)物系的低共熔点组成为含w(B)=0.50,温度为629 K。而在723K时KCl含量w(B)=0.43时的熔化物冷却析出LiCl(s)。而w(B)=0.63时析出KCl(s)。
(1) 绘出LiCl-KCl的熔点-组成相图。
(2) 电解槽操作温度为何不能低于629 K。
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12.Pb(熔点600 K)和Ag(熔点1233 K)在578K时形成低共熔混合物。已知Pb熔化时吸热4858J/mol。设溶液是理想液体。试计算低共熔物的组成。