物理化学课件6相平衡.pptx

§6.1 相律; 理解相律的推导和意义，会用相律分析系统的自由度； 掌握单组分系统、二组分 (理想和实际)系统各种类型相图(T-x-y、p-x-y)的特点和应用； 能用相律分析相图，并用杠杆规则进行计算。（指出各区、线、点的稳定相态、存在的平衡及自由度数）; §6.1 相律; §6.1 相律（phase rule）;1. 自由度数;2. 相律的推导;2. 相律的推导;2. 相律的推导;2. 相律的推导;2. 相律的推导;2. 相律的推导;3.组分数(C) ;4. 几点说明;解：R=1，R′ =1（因为从 NH4Cl 出发，处于同一相，两种产物符合比例 1:1）,? C = S – R – R′ = 3 – 1 – 1 = 1，P = 2， ? F = C – P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1，表明T、p、气相组成中仅一个可任意变化。;例2：一密闭抽空容器中有 CaCO3(s) 分解反应： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 求:此系统 S、R、R′ 、C、F ？;例3：在一个密闭抽空的容器中有过量的固体 NH4Cl，同时存在下列平衡：NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) 2HCl(g) = H2(g) + Cl2(g)， 求：此系统的 S、R、R′ 、C、P、F ？;§6.3 单组分系统的相图;F=C-P+2=3-P;; t/℃;2.水的相图;2. 水的相图;2. 水的相图;以下，谈以下过冷水的问题。沿 CO 线降温，仍保持; 从同一温度过冷水的饱和蒸气压比冰的饱和蒸气压大可知，过冷水的化学势大于冰的化学势，所以过冷水能自发转变为冰。 过冷水与其蒸气的平衡不是稳定的平衡，但是它又可在一定时间内存在，这种平衡被称为亚稳平衡。过冷水是一种亚稳态。 OC′ 线用虚线表示。; 三相点是物质自身的特性，不能加以改变，如H2O的三相点;冰点温度比三相点温度低 是由两种因素造成的：;2. 水的相图;2. 水的相图;2. 水的相图;2.水的相图;3.相图的说明 ; 因Sm(g)Sm(l)Sm(s),故气相线较液相线为陡，液相线较固相线为陡。 。因为熵随温度增大，所以三条线实际均为向下凹的曲线。画成直线，是为了简化。 由化学势判据可知，恒温恒压下化学势最低的相为稳定相，两相或多相化学势相等时，各相平衡共存。 沸点Tb气液平衡共存；凝固点Tf 液固平衡共存。温度高于Tb 时，气相为稳定相；而低于Tf 时固相为稳定相，在Tb Tf之间液相为稳定相。;3. 相图的说明;;3. 相图的说明;例题;例题;（二）二组分系统的气液平衡;理想系统;液 - 固平衡相图;二组分液态完全互溶系统; 设组分 A 和组分 B 形成理想液态混合物。在一定温度 T 下气－液两相平衡时，根据拉乌尔定律; 与液相成平衡的蒸气总压 p为A，B的蒸气压之和，即; 由右图可知，理想液态混合物的蒸气总压总是介于两纯液体的饱和蒸气压之间，即 p ; 根据在温度恒定下两相平衡时的自由度数F＝ 1， 若我们选液相组成为独立变量，那么不仅系统的压力为液相组成的函数 ，而且气相组成也应为液相组成的函数。 ; 将 p 用式(6.4.3)代入，则两式即表明了气相组成和液相组成的依赖关系。;对本系统，因pA? p pB ?, 即pA? / p 1，pB? / p 1，故 yA xA yB xB 这说明，饱和蒸气压不同的两种液体形成理想液态混合物, 成气－液平衡时，两相的组成并不相同，易挥发组分在气相中的相对含量大于它在液相中的含量。;;;若在一个带活塞的导热气缸中有总组成为xB(M)(简写为xM)的 A，B二组分系统，将气缸置于100°C恒温槽中。起始系统压力pa，系统的状态点相当于右图中的 a 点。当压力缓慢降低时，系统点沿恒组成线垂直向下移动。;2. 杠杆规则; 设在一定的温度、压力下，A 、B 两物质，形成? 、 ? 两个平衡相。系统的质量为 m ， ? 相的质量为 m(? ), ? 相的质量为 m(? )。B 在整个系统中的质量分数为 wB , B 在 ? 相的质量分数为 wB(? ), B 在 ? 相的质量分数为 wB(? ) ;;(6.2.2b); 杠杆规则表明，当组成以质量分数表示时，两相的质量反