溶液多组分体系热力学.ppt

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溶液多组分体系热力学

热力学基本方程只涉及了两个变量 如果系统是组成可变化的多组分均相系统,系统的状态与系统的组成有关。 质量摩尔浓度 bB: 1Kg溶剂中所溶解的 B 的物质的量,或溶质B的 物质的量与溶剂的质量之比 各种组成表示法之间的换算关系 §4.1 偏摩尔量 原因:水和乙醇的分子结构、分子大小都不同,分子间的作用力也不同。就使得同样T、P下 , 1mol水在溶液中对体积的贡献VB ,不同于在1mol水在纯液体水中对体积的贡献Vm*. B ; V B ≠ Vm*. B  。 对乙醇也一样,1mol乙醇的VC ≠ Vm*. C  。 ②实验还发现1mol水在溶液中对体积的贡献值VB 也不是固定不变的,会随溶液组成的改变而改变。乙醇也有同样的性质。 如在两种浓度不同的溶液中 偏摩尔量数学表达式 5.偏摩尔量间的关系 二.化学势判据 ▲以多组分系统中,某组分B发生相变的可能性为例,说明化学势判据的应用 § 4.3 气体组分的化学势 例:1mol 纯理想气体从温度T的标准态 (T ,Pθ) → (T ,P) 温度为T、压力P的末态, 说明:1) 为T时的标准态化学势,仅是温度的函数,与压力P无关,因为指定标准态的压力为Pθ; 2 . 混合理想气体 偏摩尔量数学表达式 四.液体或固体的化学势 §4.4 稀溶液中的两个经验定律 一、拉乌尔定律(Raoult’s law). 1887年,拉乌尔提出:在一定温度下,稀薄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物质的量分数,此结论称为Raoult定律 1. 使用拉乌尔定律计算溶剂的蒸气压时,溶剂的摩尔质量应采 用其呈气态时的摩尔质量,而不考虑分子的缔合等因素。 二、亨利定律(Henry’s law). 1803年,英国化学家亨利指出:在一定温度下,一种气体在溶液中溶解达到平衡时,该气体在溶液中的浓度与其在液面上的平衡压力成正比,这就是亨利定律 1. 稀溶液中的挥发性溶质,符合Henry定律只是近似的。只有溶液无限稀时,其中的挥发性溶质B才真正符合henry定律。它是一个极限定律,溶液浓度越稀,对亨利定律符合愈好;当溶液浓度较高时,亨利定律会产生较大偏差 。 例:20 ℃下HCl溶于苯中达平衡,气相中HCl的分压为101.325 kPa时,溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。已知 20 ℃时苯的饱和蒸气压为10.0 kPa,若20℃时HCl和苯蒸气总压为101.325 kPa,求100 g苯中溶解多少克HCl。 例:20 ℃下HCl溶于苯中达平衡,气相中HCl的分压为101.325 kPa时,溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。已知20 ℃时苯的饱和蒸气压为10.0 kPa,若20℃时HCl和苯蒸气总压为101.325 kPa,求100 g苯中溶解多少克HCl。 §4.5 理想液态混合物中组分的化学势 二、理想溶液中各组分的化学势 §4.6 理想稀溶液各组分的化学势 一种溶液是按理想溶液模型还是按理想稀溶液模型处理?这要根据具体的系统进行具体分析。 如果二个组分的性质、分子结构都非常相近,如上述的理想溶液的具体例子,o-二甲苯和m-二甲苯,则以理想溶液模型进行处理; 如果二个组分的性质和分子结构有一定差别,且溶液很稀时,则以理想稀溶液模型进行处理。 二.理想稀溶液溶剂的化学势 理想稀溶液中溶剂服从拉乌尔定律 三.理想稀溶液溶质的化学势 理想稀溶液中溶质服从亨利定律 §4.7 真实溶液(实际溶液) 拉乌尔定律和亨利定律都不适用 真实溶液对理想溶液或理想稀溶液有偏差, 就只需对它们的非理想因素进行校正。 定义活度: aA= xA·?A 方法是: 用Raoult定律或Henry定律对真实溶液的浓度xA 、xB进行校正,用校正后的浓度(有效浓度)称为活度,使之满足 Raoult定律或Henry定律 溶剂按拉乌尔定律进行修正 理想溶液 aA = xA ?A = 1 溶质按亨利定律进行修正 混合理想气体与纯理想气体一样,分子间无相互作用力;因此,气体组分B的状态不会因其它气体的存在而改变 当混合气体总压为P,温度为T,组分B的分压为PB 时 与混合气体总压P无关, 只由B的分压PB决定 其化学势也不随其它气体的存在和变化而发生变化。 偏摩尔量 化学势 引入化学势主要是为了判断组成可变的多组分系统,过程自发的方向和限度 对组成可变的多组分系统,T、P、W’=0 时 恒 T,P ,W’=0 若能自动进行,则有 B组分在α、β两相中达到相平衡 一个组分B要在两相中分

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