第七章 相平衡.pdf

第七章相平衡 §7.1 相律 §7.2单组分系统相平衡热力学 §7.3 单组分系统相平衡 §7.4 二组分系统的相平衡 §7.5 三组分系统的相平衡 第1学时 §7.1 相律 §7.1.1 相数/ 独立组分数/ 自由度 相 系统中物理性质和化学性质完全 相同的均匀部分，称为相。 相数 系统中相的数目称为相数，用符号Φ 来表示。 相数的确定 ▲ 气体 在通常情况下，系统中不论有多少 种气体，均为一相； ▲ 液体 根据互溶情况，液体混合物可有一 相、两相或三相； ▲ 固体 系统中有多少种固体，就有多少个 固相 ，但固态溶液是一个相。 物种数S：系统中存在的化学物质数 独立组分数 形成平衡系统中所有各相所需的最 少数目的独立物质，称为独立组分，其数 目称为独立组分数，用符号C来表示。 独立组分数C≠相数Φ 独立组分数C≠物种数S 独立组分数C=物种数S-独立的化学平 衡反应数目R-独立的限制条件数目R’。 C S =−R −R 例 PCl (g ) →PCl (g ) +Cl (g ) 5 3 2 S 3 若不限制浓度 C S =−R 3 =−1 2 若限制浓度 C S =−R −R 3 =−1−1 1 例7.1 设系统中有H O （g）、C （s ）、 2 CO （g）、CO2 （g）和H2 （g）等五种 物质，问独立组分数是多少？ 思考题1： 在N2 （g）、H2 （g）和NH3 （g）组成 的平衡系统中， 常温常压下，独立组分数是 ，相数是 C S =−R −R 3 =−0 −0 3 高温有催化剂时，独立组分数是 C S =−R −R 3 =−1−0 2 高温催化且限制N 和H 的物质的量为1:3， 2 2 独立组分数是 C S =−R −R 3 =−1−1 1 自由度和自由度数 自由度是指在已达平衡（相平衡） 的系统中，可以在一定范围内任意改变， 而不使系统原有的相数和形态发生变化的 独立强度变量 （如温度、压力、浓度等）， 自由度的数目称为自由度数，用符号f 来 表示。 ▲ 纯液态水 Φ 1 f 2 ▲ 水和水蒸气 Φ 2 f 1 ▲ 二组分盐水溶液和水蒸气 Φ 2 f 2（温度、压力和浓度三者之二） ▲ 固体盐、盐的饱和水溶液和水蒸气 Φ 3 f 1 §7.1.2 相律 1875年，吉布斯首次推倒出系统的 自由度数f 与独立组分数C及相数Φ之间的 关系为： f C =−Φ+2 2……外界可变强度因素——温度和压力