工科化学讲稿 05级材料工科化学讲稿 材料05第三学期 05材料10章1－2.pptVIP

* * 思考题 请思考：不饱和的醋酸钠水溶液的物种数S和组分数C各为多少： 解：S＝6，C＝2。 原因： S＝6：Na+，Ac-，HAc，H2O，H+，OH- C=S-R-R’＝6-2-2＝2 R=2：H2O=H++OH- ；Ac-+H2O=HAc+OH- R’=2：电中性： [Na+]+[H+]＝ [Ac-]+[OH-] 质子条件式：　　　H3O+?H2O?OH- 　　　　　　　　　HAc ? Ac- 　　　　　　[H+]＋ [HAc]＝ [OH-] 本学期工科化学学时分配 　　章　　　　　　　　　　　　学时数 第十章　相平衡　　　　　　　　　4 第十一章　化学动力学　　　　　　10 第十二章　表面与胶体　　　　　　10 第十三章　有机化合物　　　　　　34 机动或习题课　　　　　　　　　　2 合计　　　　　　　　　　　　　　60 第十章　相平衡　 本章要求 1． 掌握相数、组分数、自由度以及杠杆规则等基本概念。 2． 掌握相律的意义及其应用。 3． 掌握克拉贝龙方程和克拉贝龙—克劳修斯方程，能进行有关的计算。 4． 掌握水的相图中点、线、面的意义，能分析单组分相图。 5． 理解二组分液态完全互溶的气液平衡相图、二组分固态完全不互溶的固液平衡相图。 6． 了解精馏的基本原理和热分析法绘制相图的原理。 7． 了解其它二组分平衡相图。 ●研究相平衡的意义　常遇到多相平衡系统的实际问题 ——石油化工厂用于分离的投入超过总投入一半以上 ——金属冶炼中金属成分、结构与性能之间的关系 ——化工生产中混合物的分离、提纯（蒸发、冷凝、升华、溶解和结晶）。这类问题的解决，都需要用到相平衡的知识 ●研究相平衡的方法 ——热力学方法　已介绍。如相变过程热力学量的计算及多相系统变化方向的判断，及克－克方程等 ——相图法　相图（phase diagram）：表示多相平衡系统相态随温度、压力、浓度等强度性质而变化的几何图形。特点：直观。可直接确定系统在温度、压力和组成一定的条件下所处状态 第一节　相律（phase rule） 一、基本概念 （一）相与相数 ●相（phase）　 ——定义　系统中物理性质和化学性质完全均匀部分的物质称一相；相的数目称相数（number of phase），用“P”表示 ——说明　 　　?相与相之间有明显的物理界面，不同相性质不同。相数P与系统中物质多少及是否连续无关 　　?常压，气体：P均为1；液体：据互溶程度，P可为1、2或3，3以上罕见；固体：一般：几种物质，P为几，同种固体不同晶形，每种晶形自成一相，固溶体：P为1 (二）物种数(number of species)与组分数(numer of components) ●定义 ——物种数S　系统所含化学物质种类数。不同相含同一物质，为同一物种。例，H2O(g)＋H2O(L)，S＝1 ——组分数C　足以确定多相平衡系统各相组成所需的最少独立物种数 ●二者关系　　　C=S－物种数之间的独立关系数 独立关系数包括独立的化学平衡关系数R和独立的浓度关系数R’ C=S－R－R′ ——物种间不存在任何关系（无化学反应），C＝S ——若物种间存在一定关系（反应），物种不独立，CS 　　?原因　两物种间有等式关系，仅一物种独立。如X、Y、Z，一个方程，两变量独立；两个方程，一变量独立；三个方程，没有独立变量 　　?例1，定温，NH4HS(s)放入密闭真空容器，分解达平衡，三物种NH4HS(s)、NH3(g)、H2S(g)间，R=1，R’=1。C＝3－1－1=1 ——注意　(1)独立的关系数中的“独立”二字 　　?例，CO,CO2,H2O(g),O2和H2，5种气体反应达平衡，C＝？ 气相反应　① CO+H2O=CO2+H2　② 2CO+O2=2CO2 ③ O2+2H2=2H2O　 三个平衡存在，只有两个是独立，因②－2?①=③，独立化学平衡关系数R=2，C＝5－2＝3 (2)独立浓度关系只存在于同一相内。例 CaCO3(s)=CaO(s)+O2(g) 氧化钙与氧气有1:1关系，但不在同一相，不存在独立浓度关系数，R’=0，C＝2 (3)C的意义　物种数S随考虑方法不同而异，组分数C是确定值 例，不饱和氯化钠溶液的物种数可以是2，3，5 ⅰ. S=2 （H2O、NaCl） C=2－0－0=2 ⅱ. S=3 （H2O、Na+、Cl-）[Na+]=[Cl-]，R′=1，C=3－0－1=2 ⅲ. S=5（H2O、H+、OH-、Na+、Cl-）[Na+]=[Cl-]，[H+]=[OH-]， R′=2，H2O=H++OH－， R=1，C=5－1－2=2 组分数是2 （三）自由度(degrees of freedom)F ●定义　在不引起旧相消失和新相形成