山东建及筑大学物理化学.pptVIP

第五章 多组分系统热力学与相平衡 §5-2 稀溶液中的两个经验定律 §5-3 理想液态混合物 §5-4 理想稀溶液中各组分的化学势 Π=CRT=(n/V)?RT 适用于稀溶液的van’t Hoff 公式。 或 ΠV= nRT R=8.314 Pa.m3 . mol-1.K-1 §5-6 分配定律 一、克拉贝龙方程 水的相图 §5-10二组分理想液态混合物的气-液平衡相图 如果溶液为难挥发的非电解质稀溶液，其渗透压可按下式计算： 4、渗透压 “在定温、定压下，若一种物质溶解在两个同时存在的互不相溶的液体里，达到平衡后，该物质在两相中浓度之比等于常数” ，这称为分配定律。用公式表示为： 式中c?B和c?B分别为溶质B在两个互不相溶的溶剂?,?中的浓度，Kc 称为分配系数。 一、分配定律 这个经验定律可以从热力学得到证明。定温定压下，达到平衡时，溶质B在?,?两相中的化学势相等，即： 影响Kc值的因素有温度、压力、溶质及两种溶剂的性质，在溶液浓度不太大时能很好地与实验结果相符。 分配定律适用于常压下的稀溶液,溶质在两相中分子形态相同 一、分配定律 相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯等方面都要用到相平衡的知识。 研究相平衡的意义 二 相平衡 1、相（phase） 体系内部物理性质和化学性质相同,而且均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数，用 P表示。 气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存 固体，一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。 §5-8相律 一、与相律有关的概念 2、物种数和组分数 (1)系统中所含的化学物质数称为系统的物种数，用S表示 (2)在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需要的最少独立物种数称为独立组分数。用C表示。 物种数和组分数的关系 1）如果系统中没有化学反应，则在平衡系统中就没有化学平衡存在，组分数=物种数，即S=C 2）如果系统中有化学平衡存在， 例 PCl5(g)= PCl3(g)+ Cl2(g) S=3;C=2.这时 ,组分数=物种数-独立化学平衡数 即 C=S-R 3)如果在某些特殊情况下，还有一些特殊的限制条件，如浓度限制条件，用R’表示。则任意一系统的物种数和组分数应有下列关系： 组分数=物种数-独立化学平衡数-独立浓度关系数 即 C=S-R-R’ 1）物质之间的浓度关系数只有在同一相中才能应用， 不同相之间不存在这种限制条件 2）一个系统的物种数是可以随着考虑问题的出发点 不同而不同，但平衡系统中的组分数却是不变的。 (1) C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g) (2) C(s) +CO2(g)=2 CO(g) (3) CO(g)+ H2O(g)= CO2(g)+H2 (g) R=2 2、物种数和组分数 例 试确定在H2(g)+I2 (g)=2HI (g)的平衡系统中的组分数。 （1）反应前只有HI; （2）反应前有等物质的量的H2和I2 ； （3）反应前有任意量的H2、 I2及HI。 解 （1）C=3-1-1=1 (2) C=3-1-1=1 (3) C=3-1-0=2 2、物种数和组分数 在不引起旧相消失和新相形成的前提下，可以在一定范围内独立变动的强度性质称为系统的自由度，用F表示 例（1）当水以单一液相存在时 （2）当液态水与其蒸气平衡共存时 3、自由度(F) 相律是相平衡体系中揭示相数P，独立组分数C和自由度 F 及影响物质性质的外界因素之间关系的规律。若不考虑其它影响物质性质的外界因素，只考虑温度和压力的影响时， F=C-P+2 如果指定了温度或压力F =C-P+1；如果温度、压力均指定， F =C-P；如果除了温度、压力以外，还需考虑其它因素(n)， F =C-P+n 二、相律 相律是相平衡体系中揭示相数P，独立组分数C和自由度 F 及影响物质性质的外界因素之间关系的规律。若不考虑其它影响物质性质的外界因素，只考虑温度和压力的影响时， F=C-P+2 相律的推导过程： 假设平衡系统中有C个组分，P个相。 1） C个组分若在每一相中均存在，只要任意指定(C-1)个组分的浓度,就可表明该相的浓度。 2）系统中有P个相，需要指定