1、第六章相平衡6.1 指出下列平衡系统中的组分数 C，相数 P 及自由度 F。（1）I 2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO 3(s)与其分解产物 CaO(s)和 CO2(g)成平衡；（3）NH 4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物 NH3(g)和 H2S(g)成平衡；（4）取任意量的 NH3(g)和 H2S(g)与 NH4HS(s)成平衡。（5）I 2作为溶质在两不互溶液体 H2O 和 CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。解：（1）C=1,P=2,F=CP+2=12+2=1. （2）C=31=2,P=3,F=CP+2=23+2=1.（3）C=311=1,P=2，F=CP+2=12+
2、2=1.（4）C=31=2,P=2,F=CP+2=22+2=2.（5）C=3,P=2,F=CP+1=32+1=2.6.2 已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在 90时的饱和蒸气压分别为*Ap=54.22kPa 和*p=136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为 0.3Bx的甲苯-苯混合物5mol，在 90C 下成气-液两相平衡，若气相组成为 .456By求：（1） 平衡时液相组成 Bx及系统的压力 p。（2） 平衡时气、液两相的物质的量 n（g），n（l）解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从 Raoult 定律，因此*0.456.20.2513.21.460.753.7A
3、BBAAABBAxpxpyxpxpkP（2）系统代表点 ,0B，根据杠杆原理,0,0,05BBngyxnlxngx,0, ,0550.321.26.4603BBxng moly1.78nlgol6.3 单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析途中各点、线、面的相平衡关系及自由度。解：单相区已标于图上。二相线（F=1）：OA：（正交）f S（g）AB：S（l）f S（g）BD：S（l）f S（g）AE：S（正交） S（单斜）BE：S（单斜） S（l） ；EF：S（正交） S（l）三相点（F=0）：A：S（正交） S（单斜） S（g） ；B：S（单斜） S（l） S（g）E：S（正交） S（单斜）
4、 S（l）图中虚线表示介稳态。6.4 已知甲苯、苯在 90下纯液体的饱和蒸气压分别为 54.22kPa 和 136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。取 200.0g 甲苯和 200.0g 苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下 90的液态混合物。在恒温 90下逐渐降低压力，问（1） 压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？（2） 压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？（3） 压力为 92.00kPa 时，系统内气-液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各位多少？解：原始溶液的组成为P8SB交交 2F交交sl2F2F交交交交2FSgOABDEFt()/()/
5、(92.140.512()()7810.5苯 苯苯 苯 苯 +甲 苯 甲 苯甲 苯苯 甲 苯甲 苯 苯 mMxMxx（1）刚开始出现气相时，可认为液相的组成不变，因此（2）只剩最后一滴液体时，可认为气相的组成等于原始溶液的组成的组成 *()()()0.541236.0458.298.54苯 苯 甲 苯 甲 苯pxxpkPa*()()()苯 苯苯 甲 苯 苯 甲 苯 苯y x*()()()()(0.5412.0.319736. 542苯 甲 苯苯 苯 苯 甲 苯 苯ypxpy*()()()(8.甲 苯 苯 甲 苯 苯 pxkPa（3）根据（2）的结果 *()()()(甲 苯 苯 甲 苯 苯ppx
6、*92.054.() 0.613()()136甲 苯苯 苯 甲 苯x.82苯 苯苯 py由杠杆原理知， 0 0()()().5412.6.58苯 苯苯 苯苯 苯 苯 苯xyngnlxNl()2. 4.73097.9.ng4.7309().,()()1.8156l molngnlmol6.5 25丙醇(A)水(B)系统气液两相平衡时两组分蒸气分压与液相组成的关系如下：Bx0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 0.95 0.98 1/ApkPa2.90 2.59 2.37 2.07 1.89 1.81 1.44 0.67 0B0 1.08 1.79 2.65 2.89 2.91 3.09 3
7、.13 3.17（1） 画出完整的压力-组成图（包括蒸气分压及总压，液相线及气相线）；（2） 组成为 ,0.3Bx的系统在平衡压力 4.16pkPa下，气-液两相平衡，求平衡时气相组成 y及液相组成 。（3） 上述系统 5mol，在 4.16pka下达到平衡时，气相、液相的物质的量各为多少？气相中含丙醇和水的物质的量各为多少？（4） 上述系统 10kg，在 .P下达平衡时，气相、液相的质量各为多少？解：（略）6.6 101.325kPa 下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。/t 100 102.1 104.4 107.5 113.8 118.1Bx0 0.300 0.500 0.7
8、00 0.900 1.000y0 0.185 0.374 0.575 0.833 1.000（1） 画出气-液平衡的温度-组成图。（2） 从图上找出组成为 Bx=0.800 的气相的泡点。（3） 从图上找出组成为 y=0.800 的液相的露点。（4） 105.0时气-液平衡两相的组成是多少？（5） 9kg 水与 30kg 醋酸组成的系统在 105.0达到平衡时，气-液两相的质量各位多少？解：（1）气-液平衡的温度-组成图为T00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0951010510151202HOAcOHBx（2） Bx=0.800 的气相的泡点为 110.3。（3） y
9、=0.800 的液相的露点为 112.7。（4）105.0时气-液平衡两相的组成 Bx=0.560， By=0.414 。（5）系统代表点 30.7692BAmw0.56.20.89318. 31.5BBAxM液 相.4.71.Bw气 相 0893762076923.5, 4.1.58.14ABmgmllgkgl kg6.7 已知水-苯酚系统在 30液-液平衡时共轭溶液的组成 w苯 酚 为：L1（苯酚溶于水），8.75%；L2（水溶于苯酚），69.9%。（1） 在 30，100g 苯酚和 200g 水形成的系统达液-液平衡时，两液相的质量各为多少？（2） 在上述系统中若再加入 100g 苯酚，
10、又达到相平衡时，两液相的质量各变到多少？解：（1）系统代表点 w苯 酚 =100/（100+200）=0.3333 ，根据杠杆原理11221 10.69.3.490875/.48.,2.17.6mwLwgmg（3） 系统代表点 苯 酚 =200/（200+200）=0.511221 10.69.504827/.48.,69.130.2mwLwgmg6.8 水-异丁醇系统液相部分互溶。在 101.325kPa 下，系统的共沸点为 89.7。气(G)、液(L1)、液(L2)三相平衡时的组成 w易 丁 醇 依次为：70.0%；8.7%；85.0%。今由 350g水和 150g 异丁醇形成的系统在 1
11、01.325kPa 压力下由室温加热，问：（1） 温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？（2） 当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？解：相图见图（6.7.2）。（1）温度刚要达到共沸点时系统中尚无气相存在，只存在两个共轭液相。系统代表点为 ,015/30.3Bw。根据杠杆原理1,12,0,0,12 1.82.583759.6,30.4BBmLwgm（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，L2 消失，气相和 L1 共存，因此1 1110;5505.873.73.6gmLGwLGg6.9 恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组
12、成图如附图，指出四个区域内平衡的相。解：各相区已标于图上。P=交gg+l1l 2l12llA BT Bw1I, B in A.2, A in B.6.10 为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯，在 86.0kPa 压力下用水蒸气蒸馏。已知：在此压力下该系统的共沸点为 80，80时水的饱和蒸气压为 47.3kPa。试求：（1） 气相的组成（含甲苯的摩尔分数）；（2） 欲蒸出 100kg 纯甲苯，需要消耗水蒸气多少千克？解：沸腾时系统的压力为 86.0kPa，因此 ()86.0473() .50py水甲 苯甲 苯消耗水蒸气的量 33()()10.458.102.9102.9926yMmmnMyngk水
13、水 甲 苯水 水 水 水 水 甲 苯 甲 苯水6.11 液体 2HO(A)， 4Cl(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下：/t 40 50 60 70 80 90ApkPa7.38 12.33 19.92 31.16 47.34 70.10/B28.8 42.3 60.1 82.9 112.4 149.6两液体成完全不互溶系统。（1） 绘出 2HO- 4Cl系统气、液、液三相平衡时气相中 2HO， 4Cl的蒸气分压对温度的关系曲线；（2） 从图中找出系统在外压 101.325kPa 下的共沸点；（3） 某组成为（含 4Cl的摩尔分数）的 2HO- 4Cl气体混合物在 101.325kPa 下恒压
14、冷却到 80C 时，开始凝结出液体水，求此混合气体的组成；（4） 上述气体混合物继续冷却至 70时，气相组成如何；（5） 上述气体混合物冷却到多少度时， 4Cl也凝结成液体，此时气相组成如何？4045505606570758085902550751012515017520250t/P/ka（2）外压 101.325kPa 下的共沸点为 66.53。（3）开始凝结出液体水时，气相中 H2O 的分压为 43.37，因此424210.3547.0.532pClpHolOy（4） 上述气体混合物继续冷却至 70时，水的饱和蒸气压，即水在气相中的分压，为1.16 kPa， 4Cl的分压为 101.325
15、 31.36=70.165kPa,没有达到 4Cl的饱和蒸气压，4l没有冷凝，故 424210.35.160.932plpHOly（5） 上述气体混合物继续冷却至 66.53C 时， 4Cl也凝结成液体（共沸），此时2HO和 4Cl的分压分别为 26.818kPa 和 74.507kPa，因此447.50.312plyCl6.12 AB 二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图，试指出各个相区的相平衡关系，各条线所代表的意义，以及三相线所代表的相平衡关系。解：单项区,1：A 和 B 的混合溶液 l。二相区： 12,I； 3,Is； 14,IAs；5Bs； 6B三项线：MNO，IJK，LJ，凝固点降低（A），JM，凝固点降低（B），NV，凝固点降低（B）MUN，溶解度曲线。6.13 固态完全互溶、具有最高熔点的 A-B 二组分凝聚系统相图如附图。指出各相区的相平衡关系、各条线的意义并绘出状态点为 a， b 的样品的冷却曲线。解：单项区：1 (A+B, 液态溶液,1)4 (A+B,固态溶液,s)二相区： 122,3IsIstL4 MUNVIJ KA BBw652 31 OA Bt ab142 3Bw
