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二组分金属相图的绘制思考题，大学物理化学5-相图课后习题及答( 二 )

物理化学相图mol


习题5
NaCl-H2O二组分系统的最低共熔点为-21.1?C ， 最低共熔点时溶液的组成为w(NaCl)=0.233 ， 在该点有冰和NaCl?2H2O的结晶析出 。在0.15?C时 ， NaCl?2H2O分解生成无水NaCl?和w(NaCl?H2O)=0.27的溶液 。已知无水NaCl 在水中的溶解度随温度升高变化很小 。NaCl与H2O的摩尔质量为58.0 g?mol-1 ， 18.0 g?mol-1
（1）绘制该系统相图的示意图 ， 并指出图中区、线的意义；
（2）若在冰水平衡系统中 ， 加入固体NaCl来作致冷剂 ， 可的最低温度是多少？
（3）某地炼厂所用淡水由海水?w(NaCl) = 0.025?淡化而来 ， 其方法是利用液化气膨胀吸热 ， 使泵取的海水在装置中降温 ， 析出冰 ， 将冰熔化而得淡水 ， 问冷冻剂在什么温度 ， 所得的淡水最多？
习题6
(1)按下列条件作出A,B 二组分系统相图的示意图：A的熔点为600?C；B为1000?C；AB2的分解温度为650?C ， 此时液相组成为xA=0.50；A和AB2的最低共熔点为400?C ， xA=0.80；固相不互溶 ， 液相完全互溶；
(2)标明相图中各区域存在的相态及成分；
(3)指出相图中在哪些情况下条件自由度数为零 ， 此时各相的组成是什么？ (4)作出 ， xA=0.40的溶液的冷却曲线二组分金属相图的绘制思考题 ， 大学物理化学5-相图课后习题及答 ， 在曲线转折点处及各段注明相态及成分的变化 。
习题7
A ， B 二组分凝聚系统相图如图5-8：
E2
图5-8
(1)根据所给相图填下表： 相区 相数 相态及成分 条件自由度数f′ I II III IV V CE1D线上 HE2K线上(2)画出系统点a1 ， a2 降温时的步冷曲线(在曲线的转折点处注明相态变化及曲线各段平衡相的态和成分) 。
一、是非题
1.( ? )2. ( ? )3. ( ? )
二、选择题
1. ( A )2. (B)3. ( C )4. (
C )5. (A )
三、计算题 习题1
[题解]：(1)见图5-1： (2)①zB点组成为
xB?8?0.8 8?2n(g)0.9?0.81?? n(总)0.9?0.72n(g)?n(总)（8?2）mol??5mol 22气相为 5mol ；②fB?yBp  ，  xB =0.9  ， 
p*=0.7
组分B在65?C 时的蒸气压为：
则
?30.76??mol?1(353.15K?338.15K)???0.4647 ?1?18.314J?K?mol?338.15K?353.15Kp*B(65?C)=63.
fB?0.7?101.?1.238
0.9?63. = f B?xB=1.238?0.9=1.114
③ 因图中有恒沸点 ， 单纯用精溜方法只能得到纯B及恒沸混合物而不能得到纯A 。
[导引]：为求65?C平衡液相中组分B的活度和活度因子；需先用克-克方程求出该温度下纯液体B的饱和蒸气压 。
习题2
[题解]：(1) 如图5-3所示
t/℃(A+B)2000.0A0.20.40.6xB?0.81.0Bp=(A+B)g(A+B) +l(A+B)GKL
图5-3
(2) (i) 系统如图3-22中K点所示 ， 有气、液两个相 ， 相数为2二组分金属相图的绘制思考题 ， 相点如G ， L两点所示 ， 各相物质的的量由杠杆规则：
.80?0.60?1?GK0.60?0.40n?a?
ng+nl＝(b)
联立(a),(b)解得
ng＝5. 其中ngA＝3., ngB＝2. nl＝5. 其中nlA＝2., nlB＝3.
(ii)依据图3-22所示 ， xB＝0.80的混合物在下沸点为70℃ 。
(iii)p*A(50℃)＝101
Δ(A)＝ΔfH?m(A,g)－ΔfH?m(A,l) ＝(328.4－300)kJ·mol－1
=28. 4kJ·mol－1
由克劳休斯-克拉佩龙方程式
p*A(70℃)＝187.6kPa
fA?pyA*pAyA?101.?0.60?1.620
187.6kPa?0.20aA＝fAxA＝1.620×0.20＝0.324
[剖析]: (i) 本题要用杠杆规则求算所给系统各相物质的量 ， 准确应用杠杆规则是解题关键；(ii) 在求混合物中组分A的活度因子fA时 ， 需求出p*A(70℃) ， 这要运用克-克方程 ， 所需相关数据可从图中；(iii) 本题把物质A的摩尔汽化焓与气、液态的标准摩尔生成焓联系在一起 ， 并应用克-克方程 ， 求算p*A(70℃) ， 最终计算fA ， 是非常典型、综合性很强的考研题 ， 较全面考察考生的综合能力 。
习题3
[题解]：熔点-组成图(t-xB图)如图5-4所示 。
E
系统所在相区的条件自由度?? 1系统温度 相数t / ?C5 2 相的态及成分 s (A), s (B) 图5-4
各相物质的量 ??ns(A)?2mol ?n?8mol??s(B)???ns(B)?3. 2 s (B), l (A+B) ?n?l(A?B)?6. (A+B) 12 501 nl(A?B)? [导引]：掌握在不同的条件下求各相物质的量的方法 。习题4
[题解]：(1)如图5-5
(2)如图5-5
(3)此时系统为两相平衡 ，  s(AB)
l(A+B) , s ( AB ) 中为纯AB ， xB, l ( A+B ) =0.2
ns(AB)nl(A?B)?0.4?0.22?
0.5?0.41图5-5

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