第六章（天大）相平衡习题及解答

解

ln?vapHm?1p21???ln????p1R?T1T2??

?1?1?166.87kPa101.325kPa?40670J?mol8.314J?K?mol?11???????373KT2??

T2=361.7K

6. 氧化银Ag2O分解时，在不同温度的氧气压力为

T/K

pO2/kPa401 10.1

417 20.3

443 50.7

463 486

101.3 202.6

（1）在空气中加热银粉，使问在413K和423K时，是否会有Ag2O生成。

（2）如何才能使氧化银加热到423K时而不分解？

解 绘制p－T图，得氧化银分解时的曲线。曲线左上方为Ag2O（s）和O2(g)的稳定区，因为在该区域中

1 6题图 氧的压力大于氧化银分解平衡时氧的压力。使平衡左移，Ag（s）全部氧化为Ag2O（s）。曲线右下方为Ag（s）+2O2(g)的稳定区，因为在该区域中氧的压力小于氧化银分解平衡时氧的压力。使平衡右移，Ag2O（s）全部分解为Ag（s）+2O2(g)。

（1）空气中氧的分压为

0.21×p?=0.21×101.325kPa=21.278kPa

在413K时Ag2O（s）的平衡分解压力从曲线上找到为16.0 kPa，如

1在空气中加热银粉，由于空气中氧的分压大于氧化银分解平衡时氧的压力，所以平衡左移，Ag（s）会氧化为Ag2O（s）。在423K时Ag2O（s）的平衡分解压力从曲线上找到为25 kPa，大于空气中氧的分压，所以平衡右移，Ag2O（s）不会生成。

（2）在443K时Ag2O（s）的平衡分解压力为50.7kPa，如果在该温度下加热Ag2O（s）而不分解，则必须使空气中氧的分压大于50.7kPa。

7. 右图是碳的相图，是根据该图回答下列问题。

（1） 说明曲线OA、OB、

OC分别代表什么？

（2） 说明O点的含意。 （3） 碳在室温及101.325kPa下，以什么状态稳定存在？

（4） 在2000K时，增加压力，使石墨转变成金刚石是一个放热反应，试从相图判断两者的体积Vm那个大？

（5） 试从相图上估计2000K时，将石墨转变成金刚石需要多大压力？

解 （1）OA线表示石墨、金刚石晶型转化的两相平衡共存线，OB线为石墨和液态碳的固液平衡共存线，OC线为金刚石和液态碳的固液平衡共存线，在这三条线上，Φ=2，f=1，温度和压力只有一个是可以独立变动的。

7题图 （2）点O是三条曲线的交点，为三相点，Φ=3，f=0，该点的温度和压力是恒定的。

（3）碳在室温及101.325kPa下，此点位于石墨单相区，以石墨的形式稳定存在。

（4）石墨与金刚石两相平衡时dTdpdp??trsHmT?trsVm，因为OA线的斜率

大于零，所以dT＞0，但石墨转变为金刚石为放热反应，?trsHm＜0，则?trsVm＜0，?trsVm?Vm(金)?Vm(石)，则Vm(金)＜Vm(石)。

（5）2000K时，欲将石墨转变成金刚石，从图上估计约为5.2×10Pa。

8. 在101.325 kPa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371.6K,使馏出的蒸气凝结。分析馏出物的组成，已知每0.10kg水中有0.0819kg碘。试计算该温度时固态碘的蒸气压。 解

pH2OpI2?pyH2OpyI2?nH2OnI2?WH2OMWI2MI29

H2O?0.10kg??0.254kg?mol?1? ??0.0819kg??0.01802kg?mol?1??17.21

pH2O?pI2?101325Pa

101325Pa?pI2pI2?17.21

pI2?5564Pa。

9. 已知固体苯的蒸气压在273.15K时为3.27kPa，298.15K时为12.303kPa，液体苯的蒸气压在293.15K时为10.021kPa，固体苯的摩尔蒸发热为34.17kJ·mol，求

-1

（1）303.15K时液体苯的蒸气压。 （2）苯的摩尔升华热。 （3）苯的摩尔熔化热。

?vapHm(C6H6)?1p21????解 （1）lnp???R1?T1T2??

11??????303.15K??293.15K ln10.02kPap2?34170J?mol8.314J?K?1?1?1?mol

p2=15.91kPa

??subHm(苯)?11??? ?（2）lnp???RTT12??1p2 ln12.303kPa3.27kPa??subHm(苯)8.314J?K?1??mol?1?111??????293.15K??273.15K

?(苯)? ?subHm44.11kJ?mol

-1

???(苯)??subHm(苯)??vapHm(苯) （3）?fusHm =44.11kJ·mol-34.17 kJ·mol

=9.94 kJ·mol-1。

10. NaCl-H2O所形成的二组分体系，在252K时有一个低共溶点，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

10题图 -1