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(b)正常沸点时: 拉乌尔定律的应用 定温下,已知理想液态混合物的组成,根据Raoult定律和气体分压定律,可计算与液相达成平衡的气相组成. Henry定律 Henry 1775-1836 英国物理学家 和化学家 在一定温度和平衡状态下,气体在液态溶剂中的溶解度与该气体的平衡分压成正比。 根据大量的实验数据,Henry在1803年他提出了: 在不发生化学反应的情况下,被液体吸收的气体的数量正比于该气体在液面上的压力,这种关系后来被称为Henry 定律。即 Henry定律 Henry 定律的数学表达式 平衡时,气体B在溶液表面上的分压 气体B的浓度用摩尔分数表示时的Henry系数 Henry系数值与温度、压力、溶质和溶剂的性质有关 当B的浓度用质量摩尔浓度表示时 当B的浓度用物质的量浓度表示时 Henry定律 都称为Henry系数 显然三个Henry系数的数值和单位都不相同 在相同的压力下,显然Henry系数的数值越大,气体的溶解量反而越小。 Henry定律 使用 Henry 定律时应注意: 1. 该定律只适用于稀溶液 2. 该定律只能计算气体溶质在一定分压下的溶解度。如有多种气体同时溶解,在总压不大时,可近似适用于每一种气体。 3. 气体溶质在气相和溶液中必须有相同的分子状态,如果在溶解后发生解离或水合,则不适用。 4. 升高温度或降低分压,气体溶解度下降,溶液越稀,与Henry定律符合得越好。 例: 合成氨的原料气通过水洗塔除去其中的CO2,已知气体混合物中含 28%(体积)的CO2,水洗塔的操作压力为1.01×106 Pa,温度为298K。计算每立方米水最多可吸收多少CO2?(标准状态下体积) 已知298K时CO2在水中的 亨利定律的应用 因为CO2在水中的浓度很小,故可认为是稀溶液,故 得到 它在标准状况下的体积 解: 由亨利定律得溶于水中的 得 亨利定律的应用 根据水洗塔的操作压力、每立方米水吸收CO2的容量, 合成氨工艺中CO2的含量,考虑洗水塔的水量。 定温下,已知气体的亨利系数以及分压,计算气体在水中的浓度(XB、m B 、CB)。 Raoult定律和Henry定律的应用 1.定温下,已知理想液态混合物的组成,根据Raoult定律和气体分压定律,可计算与液相达成平衡的气相组成. 2.定温下,已知气体的亨利系数以及分压,计算气体在水中的浓度(XB、m B 、CB)。 3解释了稀溶液的依数性:沸点升高、凝固点下降、渗透压等现象与应用. 有了热力学基本原理及上述两条经验定律,就可以讨论溶液所遵循的热力学基本规律。 4.7 理想液态混合物 1. 理想液态混合物 2. 理想液态混合物中任一组分的化学势 * 理想液态混合物的定义 在等温、等压条件下,任一组分在全部浓度范围内,都符合Raoult定律的多组分液态系统. 用公式表示为: 任一组分在纯态时的饱和蒸汽压 任一组分在混合物中的蒸汽压 形成理想液态混合物的主要原因是,各组分的分子在大小和相互作用能方面十分相似。 理想液态混合物 理想液态混合物中任一组分的化学势 液态混合物与气相达平衡时 设气相为混合理想气体 液态混合物中服从Raoult定律 代入上式 对纯液体 代入上式 (1)服从拉乌尔定律;(2)蒸气当作理想气体的混合物。 由于液体受压力影响不大,引入近似 则上式为 理想液态混合物中任一组分B的化学势表示式 是液态混合物中任一组分B的化学势标准态 仅是温度的函数 液态混合物中任一组分的化学势 理想液态混合物中任一组分化学势的表达式,不仅指出了组分化学势与浓度的关系,同时它也是理想液态混合物的热力学定义式,即凡是混合物中各组分的化学势皆服从下式,它就是理想液态混合物。 严格来说,只有一些化学结构及性质非常相似的物质所组成的多组分系统,可以近似地看作理想液态混合物。 如光学异构体的混合物(例如d樟脑-t樟脑)、结构异构体的混合物(如邻二甲苯一间二甲苯一对二甲苯),同位素化合物的混合物(如H2O-D2O)以及紧邻同系物的混合物(如苯一甲苯)等。 研究理想液态混合物的意义 一般混合物大都不具有理想液态混合物的性质。但是因为理想液态混合物所服从的规律比较简单,可以作为比较的标准,而且对从理想液态混合物所得到的公式只要作一些修正,就可以用于实际混合物或溶液,所以理想液态混合物的概念在理论上和实际上都是有用的。 为什么研究理想液态混合物?它代表一种研究思想与方法。 理想液态混合物性
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