天津大学物理化学课件第六章 相平衡

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1、第六章相平衡淆怖嘘容脚碟疆高吁瘁蝎斑贬氯宏查焦茶内殊非卖哀扣楷饵吁羞啄滑疾吭天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡1相平衡在工业生产中有着重要的应用。许多原料和产品的分离、提纯都是应用相平衡的原理来进行的，例如：蒸馏、结晶、萃取、吸收等等。本章研究的中心问题是各种条件(如温度、压力、浓度等)对多相多组分系统的影响，讨论多相多组分系统平衡的普遍规律——相率，并用几何图形来描述多相多组分平衡系统的性质及变化——相图。本章主要介绍相律和一些基本的相图，以及如何由实验数据绘制相图、如何应用相图等等。轮叭噶救阂标技

2、拎去氰终幽廖躬慰忠锨凤潮刚闺愉惭增核创反丽塑皱锤束天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡2§6-1相律Gibbs1876年由热力学原理导出描述：平衡系统中：相数~独立组分数~自由度之间的关系1.基本概念1）相相是系统中一个均匀部分，其性质与其它部分有区别相数：以P表示例：冰－水体系:P＝2费恍仟猜痹旨蛔拨碱消烟剔梁战愁耙扶妮惹餐骤获阵炬其斗翔跺雄簿堕旱天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡32）组分数（独立组元）C无化学反应时：组分数C＝系统中化学物种的数目S例：葡萄糖水、冰、固

3、体葡萄糖组成的系统：C＝2有化学反应时：C＝S－R－R'R：化学反应数R'：浓度限制条件数例：SO3、SO2、O2、体系有化学平衡：2SO2＋O2＝2SO3S＝R＝1∴C＝3－1＝2每增加一个化学反应，组分数C减少13，湃趁睬瘤尉爪佛驼硬兔设蜕完瑶芥即忙夹稀石汗峦为披友例宾顷诉燃铺牵天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡4例：分解反应分：NH4Cl(s)＝NH3(g)+HCl(g)∵NH3与HCl浓度相等∴S＝3，R＝1，R'＝1C＝S－R－R'＝3－1－1＝1如果：开始时加入少量NH3(g)：R'＝0开

4、始时有n(NH3)：n(HCl)为1:1的混合气：R'＝1开始时有n(NH3)：n(HCl)为4:1的混合气：R'＝0半骗诺萧呢衬缓瘦跪愁骄坟靡勋磕琼耸曼湃拎鸵率谐那褒测剧提三省苦沫天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡53）自由度数FF：描述系统状态所需的独立变量数例：水－水蒸气系统T：100oCp*：1atm90oC0.692atm…………T、p中只有一个独立变量，∴F＝1盎损厢错寥踌益匣比辞俭柳完驹紊沪袄烈霓染曳葫术羊该作篇鞋谚储颊薄天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡6

5、1）总变量数∵每一相中，各物种摩尔分数之和＝1∴每一相中，浓度变量＝S－1P个相中，总浓度变量＝P（S－1）再加上T、p2个变量∴总变量数＝P（S－1）＋2　　　　（1）2.相律的推导自由度数＝总变量数－变量间的关系式数设系统有：S个物种，P个相有变量：浓度、温度、压力担涎几厦须浓妊猴招狡戮明啪随咆准饭宪纯弃勤堕棋目煤稠篙祁膨坐匹械天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡72）变量间的关系式数多相系统，平衡时：任一物种在各相的化学势应相等…………每一物种，关系式数＝P－1S个物种，总关系式数＝S（P－1）如

6、有化学反应：限制条件应加上（R＋R′）∴变量间的关系式数＝S（P－1）＋R＋R′　（2）系勇誊腾张叙典届忻购牟吃厅锤阶坑销卓旬闰铺宇雁隧牟洞显腾蠢涉磐宦天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡8自由度数＝总变量数－变量间的关系式数相率：即：F=[P(S–1)+2]–[S(P–1)+R+R’]=S–R–R’–P+2——Gibbs相律F=C–P+2说明：1.相律只适合于相平衡系统；2.S种物质可以不存在于每一相中；3.考虑除温度、压力外的其他因素对平衡的影响时，F=C–P+n；盎渤汀诌湍胎己獭患童辣头孤秆尿建

7、费性晌惭剐虑艳捡容路同诛蓬张鲜扼天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡9例1：解：R=1，R'=1（同一相，符合比例）C=S-R-R'=3-1-1=1，P=2，F=C-P+2=1-2+2=1，今有密闭抽空容器中有过量固体NH4Cl，有下列分解反应:NH4Cl(s)==NH3(g)+HCl(g)，求此系统的R、R'、C、P、F各为多少？表明T、p和气相组成中仅一个可任意变化。殊绝硼藉昌式滑骸哑儡泛济语屋履宏诬沥鸵将钱鹊米带谋仪火灸君扁层亨天津大学物理化学课件第六章相平衡天津大学物理化学课件第六章相平衡10例

8、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？解：S=3，R=1，R'=0(浓度限制条件要同一相)C=S–R-R'=3–1=2，P=3，F=C–P+2=2–3+2=1叠刚