化学势(7学时).docVIP

第章学时理解偏摩尔量及化学势的概念，理解拉乌尔定律及亨利定律并会应用于计算。了解理想系统（理想溶液及理想稀溶液）中各组分化学势的表达式。掌握稀溶液的依数性，了解活度和活度系数的概念及活度（或逸度）的简单计算。教学点：偏摩尔量和化学势概念拉乌尔定律及亨利定律稀溶液、理想溶液的意义实际溶液与理想溶液的区别稀溶液与理想溶液、非理想溶液三者的区别、关系及各自性质。活度的概念与标准态的选用溶液中各组分化学势的表示。偏摩尔量和化学势概念活度的概念标准态的选用及溶液中各组分化学势的表示§3.1 引言 溶液的定义：两种或两种以上物质均匀混合，且每一种物质都以原子、分子或离子形式分散到其它物质中形成的混合物。 因此，溶液都是 组成可变 的 多组分 均相体系。 广义上讲，包括气态溶液（气体混合物）、固态溶液（固熔体，如Au+Ag）和液态溶液，通常讲的溶液多是指液态溶液。 液态溶液又分为电解质和非电解质溶液，本章主要讨论液态非电解质溶液，但许多概念和公式同样适用于固态和气态溶液。电解质溶液在电化学中讨论（不讲）；固态溶液和多组分多相体系在相平衡中讨论。 液态溶液（以下简称溶液）中，若是气体或固体溶于液体中，则常把液体作为溶剂，气体或固体作为溶质；若是液体溶于液体，常把含量多的称溶剂，少的称溶质；当含量差不多时，溶剂和溶质没有明显区别。 通常对溶剂和溶质用不同的方法来研究。如果对溶液中所有物质都用相同的方法来研究，则这种体系称为混合物，如气态溶液和理想溶液。 对于多组分均相体系，偏摩尔量是一个很重要的热力学量，尤其是偏摩尔吉布斯自由能（化学势），溶液的许多性质和有关公式都可以用化学势来表示。 §3.2 溶液组成的表示法 1 物质的量分数（摩尔分数mole fraction） nB是溶液中任一组分B的量，n是总物质的量，单位均为mol，故xB无量纲。显然，，对于k个组分的溶液，只要k-1个x就可以确定溶液组成。双组分溶液， 一般用A表示溶剂、B表示溶质， 2 物质的质量摩尔浓度 (Molality) (nB溶质的量mol，WA溶剂的质量kg，mB量纲mol kg-1) MA为溶剂的摩尔质量。对极稀溶液，， 也可以这样推得： 3 物质的量浓度（摩尔浓度，Molarity） (V为溶液体积m3，cB单位mol m-3) 设溶液密度为(，溶液质量=(V ( 代入上式 极稀溶液，，所以 与比较，得 由于cB与体积有关而体积与温度有关，cB随温度而变，但mB和xB与温度无关，故物化中常使用后两者。 4 质量分数 WB= B的质量，W=溶液总的质量（wB无量纲） §3.3 稀溶液中的两个经验定律 ★ 拉乌尔定律与亨利定律是稀溶液中两个重要的经验定律，在溶液热力学的发展中起着重要作用。 一 拉乌尔定律 （Raoult’s Law） F.M.Raoult经多次实验发现，溶剂中加入不挥发性溶质后，溶剂的蒸气压下降，稀溶液中存在定量关系， 即“一定温度下，在稀溶液中，溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数”。这就是拉乌尔定律（1887年发表）。 对于双组分溶液(只有一种溶质)，，故 即溶剂的蒸气压的降低值与纯溶剂的蒸气压之比等于溶质的摩尔分数。这是拉乌尔定律的另一种表示形式。 拉乌尔定律适用于双液体系（液体溶于液体），即 从拉乌尔定律可知，溶剂的蒸气压因加入溶质而降低（∵ ∴），可解释凝固点下降、沸点升高等现象。为什么加入溶质后溶剂的蒸气压会下降呢？ p247解释：假设溶质和溶剂分子间的相互作用相同，且混合时体积不变，则加入溶质后，单位体积和单位表面上溶剂分子数目减少，单位时间离开溶液进入气相的溶剂分子数也减少，使溶剂与其蒸气在较低的溶剂蒸气压力下达到平衡。 注意：溶剂的摩尔质量要用气态的（如水，分子缔合不考虑） 例：(安庆CAI)恒温时在A-B双液系中增加A组分使其分压pA上升，则B组分在气相中的分压pB将（ b ）。 (a) 增大 (b) 减小 (c) 不变 (d) 不确定 解： 一定温度时， ，，p? 不确定 若 例：水溶液的蒸气压一定小于同温度下纯水的饱和蒸气压。 若 例：（习题14）在293.15K时，乙醚的蒸气压为58.95kPa，今在0.10kg乙醚中溶入某非挥发性有机物0.01kg，乙醚的蒸气压降低到56.79kPa，试求该有机物的摩尔质量。 解： MB=0.195 kg mol-1 二 亨利定律 (Henry’s Law) 1803年，英国化学家W. Henry根据实验总结出稀溶液的另一重要规律，即亨利定律：在一定温度和平衡状态下，气体在溶液里的溶解度和该气体的平衡分压成正比。即 xB是气体