物理化学 9章相律与相图[1-8].ppt

第九章 相律与相图; 以前：具体的平衡体系 纯物质两相平衡；溶液与蒸气平衡； 多相化学反应平衡 出发点：各相化学势相等 本章：相平衡的一般规律 几何图形描述平衡条件间关系 讨论图上点、线、面的意义、相律及 条件（T或p或x）变化的相关问题;§1 相 律 ; 相数：体系中所含相的数目，记为Φ。 自然界中物质有三种存在形态（s，l，g） 气态：一般能无限混合 ——单相 液态：完全互溶 —— 单相 不完全互溶 —— 多相 固态：一般不能互溶 —— 多相 固溶体 —— 单相 二、组元和组元数 组元（分，Component），也称独立组元; 描述体系中各相组成所需最少的、能独立存 在的物质(讨论问题方便)。 组元（分）数： 体系中组元的个数，简称组元，记???C。 无化学反应体系：组元数 = 物种数（N） 有化学反应（R）体系：组元数 ≠ 物种数 如 H2(g)， O2(g)， H2O(g) ★　常温、常压下， C = 3 ★　2000℃、常压下，2H2(g)+ O2(g) == 2H2O(g);性质：（1）组元为最少物质数目 ; R的求法：R=N-M（ N＞M ） N：物种数 M：组成物质的化学元素数;强度性质—— μiⅠ =μi Ⅱ = μi Ⅲ = … … = μi Φ T，p等。 三相点处：容量性质可变，强度性质不可变。 自由度（数）只能是正整数;▲ 外界因素 力平衡 pⅠ = pⅡ = p Ⅲ = … … = pΦ，（Φ –1）个 热平衡 TⅠ = TⅡ = TⅢ = … … = TΦ ，（Φ –1）个 ;▲ 独立化学反应数 R 个 ▲ 其它浓度限制条件数 b 个 ▲ 浓度 ∑xi = 1 or ∑wi = 1 Φ 个 总独立方程式数 Φ(N + n) – (N – R – b ) +Φ – n = Φ(N + n) –C+Φ – n 独立变量数=总变量数-独立方程式数 f = C – Φ + n;若 T = const 或 p = const， 则 f *= C-Φ+1 f * —— 条件自由度， 如，凝聚相p影响小 T, p= const f *= C-Φ;★平衡共存的相越多，自由度越小 fmin=0，Φ达到最大值； Φmin=1， f 达到最大值；;§2 单元系相图 ;p;OC：固(冰)-液(水)平衡，冰融化曲线 p = 202650kPa T = -73℃ 面：单相区，Φ=1 f =2 双变量区， AOB：水蒸气稳定区 AOC：水稳定区 BOC：冰稳定区;p;2.体系变温、变压分析 恒压升温 恒压降温 恒温降压;p;§3. 二元系的气-液平衡相图 ;二、蒸气压-组成图;pB= yB p = xB pB* pA= yA p = xA pA* ;2. 实际二元溶液的 p –x 图 p与xB不呈线性关系：在相同的xB下， p实际 p理想 →正偏差 ， p实际 p理想 →负偏差 ;A;三、沸点-组成图;乙醇—水体系在不同压强下的恒沸点 压强(Pa) 恒沸温度(K) 恒沸组成(w乙%) 9332.6 —— 100 12652.3 306.5 99.5 17291.9 312.65 98.87 53942.2 336.19 96.25 101325 351.3 95.6;2. 分馏原理;四、杠杆规则;TB*;[例] 已知含醋酸30.0%(mol)的水溶液，在101325Pa下 的泡点为102.1℃，又知醋酸