大学本科化学第五章节相平衡.ppt

《普通化学》 教学安排 学分：3.5 学时：56 性质:必修 教材：《现代化学基础（第二版或 第三版） 》胡忠鲠主编，高等教育出版社 　参考书:《普通化学（第五版） 》 浙江大学编，高等教 育出版社 课程内容及学时分配 1、化学热力学基础（20学时）: 教材第一、五、六章 2、水溶液中的离子平衡（10学时）:教材二版第九、十一章，三版第九章 3、氧化还原反应和电化学（10学时）:教材二版第十三章，三版第十一章 4、相平衡与界面现象（10学时）:教材二版第七、十五章，三版第七、十三章 5、化学动力学（6学时）:教材二版第十四章，三版第十二章 第五章　相平衡第二版第七章P214，第三版第七章P224 §5.1 相律 5.1.1 相数，独立组分数和自由度 5.1.2 相律 §5.2 单组分系统的相图 §5.3 理想溶液的气液平衡相图 §5.4 非理想溶液的气液平衡相图 §5.5 部分互溶双液系的相图 §5.6 二组分液－固平衡相图  §5.1 　相律　5.1.1相数，独立组分数和自由度 1. 相数Φ 相：系统中各处物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为一相，否则为不同相。不同相有明显的界面，可以用机械方法分离它们。 不同种类的气体混合：一相 不同种类的液体混合：若相互溶解为一相，相互不溶解为二相 不同种类的固体混合：固体一般不互溶，所以有几种固体就有几个固相；同一种固体的不同晶型是不同的固相。 若互溶则称为固溶体或固态溶液，为一相，如Sb-Bi合金 2.独立组分数C 形成系统中所有各相所需最少数目的物质。 物种数S＝C 当系统中有一个独立的化学反应，C=S-1 当系统中有一个浓度限制条件， C=S-1 组分数等于化学物质的数目(物种数)减去独立的化学平衡反应数减去独立的限制条件数。 §5.1　相律　 5.1.1相数，独立组分数和自由度 N2、 H2 和NH3的系统， 常温下，S=3,R=0,R’=0,C = 3?0 ? 0＝3 三组分系统 高温和有催化剂，则S＝3、R＝1、R?＝0 ， C＝3－1－0＝2 二组分系统 在反应开始之前，真空容器中只放入NH3，则反应达平衡时n(N2):n(H2)＝1:3，所以二者的浓度之比为1:3,即知道其中一个的浓度，另一个就知道了，则少了一个独立组分。S＝3、R＝1、R? ＝1， C＝3－1－1＝1 单组分系统 3.自由度F 已达平衡的系统，温度、压力以及所有相中各组分的浓度可以在一定范围内改变而不产生新相或消失旧相，有几个变量可以独立改变，则自由度F为几。 液态水 相数Φ =1 变量：T,p,各自独立，自由度F=2 §5.1　相律　 5.1.1相数，独立组分数和自由度 纯水在气、液两相平衡时， 相数Φ =2 变量：温度（沸点）T、压力（饱和蒸汽压） p， 只有一个变量（如T）可以独立改变，另一个变量 (p)是不能独立改变的，它是T的函数。如果在温度改变时，压力不按函数关系变化，也独立改变，则必然要有一个相消失，而不能维持原有的两相平衡。 因此，自由度F=1。 任意组成的二组分盐水溶液与水蒸气两相平衡系统， 相数Φ =2 变量：温度、压力 （蒸气压）和盐的浓度。 但水蒸气压力是温度和盐浓度的函数，或者说溶液的沸腾温度是压力和盐浓度的函数。 因此，自由度F=2。 §5.1　相律　 5.1.2相律 F与C和Φ有关:C越大，则F越大； Φ越大，则F越小。 纯物，一相时，有两个自由度，所以 对于凝聚系统来说，由于压力对相平衡的影响很小，只考虑温度的影响，故这时系统的条件自由度F *= C? Φ +1 N2、 H2 和NH3的系统， 高温和有催化剂，则S＝3、R＝1、R?＝0 ， C＝3－1－0＝2 F=C? Φ +2=2-1+2=3 在反应开始之前，真空容器中只放入NH3，则S＝3、R＝1、R?＝1 ， C＝3－1－1＝1 F=C? Φ +2=1-1+2=2 第五章　相平衡第二版第七章P214，第三版第七章P224 §5.1 相律 §5.2 单组分系统的相图 §5.3 理想溶液的气液平衡相图 §5.4 非理想溶液的气液平衡相图 §5.5 部分互溶双液系的相图 §5.6 二组分液－固平衡相图 第五章　相平衡§5.2　单组分系统的相图 相图：描述相平衡时，系统的温度（压力），温度（组成），压力（组成）的关系绘成曲线，这样的图形称为相图。 5.2.1 水的相平衡实验数据 单变量系统中，温度和压力间有一定的依赖关系，因此，应该有三种函数关系分别代表上述三种两相平衡，p=f(T)，p=φ(T)，p=ψ(