物理化学相平衡ppt课件.ppt

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1、第六章相平衡计划学时：10学时1§6.1相律1.1基本概念（1）相和相数气体--均为一相液体--视互溶情况固体--一般相数等于物种数（固溶体除外）例如：NaHCO3分解平衡P=3（SNaHCO3、SNa2CO3、g）★相数--平衡系统中含有相的种类的数目，用P表示★相--系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分★相数的确定方法2S=5(Na+、Cl-、H+、OH-、H2O)（2）物种数与组分数★物种数S－－系统中含有化学物质种类的数目例如：NaCl水溶液S=2(NaCl、H2O)S=3(Na+、Cl-、H2O)结论：对于

2、一个确定的系统，其物种数不是唯一确定的，可以根据考虑问题的出发点的不同取不同的值。R----独立的化学平衡反应数目,必须是实际存在的反应。R′----独立的限制条件数目,必须是同一相中几种物质的浓度之间的某种限制条件。★组分数C--系统中能独立改变数量的化学物质种类的数目。即构成平衡系统各项组成所需要的最少数目的独立物质数。3方法一：S=2(NaCl、H2O)方法二：S=3(Na+、Cl-、H2O)方法三：S=5(Na+、Cl-、H+、OH-、H2O)结论：对于一个确定的平衡系统，其物种数可以随我们考虑问题的出发点不同而不

3、同，但组分数却不受影响。系统确定，组分数就有定值。例：确定NaCl水溶液系统的组分数R=0，R'=0C=2R=0，R'=1C=2R=1，R'=2C=2例：一个系统有三种物质达平衡：（1）该系统的组分数为多少？（2）如果：开始只有五氯化磷于系统中，最后达平衡时组分数为多少？解：（1）S=3，R=1，R'=0，则C=S-R-R'=3-1-0=2（2）S=3，R=1，R'=1（因），则C=S-R-R'=3-1-1=14（3）自由度和自由度数★自由度：能维持系统原有相的种类和数目都不变且可以独立改变的变量，它可以是T、p、c等，这

4、种变量的数目称自由度数，用F表示例如：水与水蒸气两相平衡系统变量数=2（T、p）自由度数=1（Torp）1.2相律公式（1）形式：（2）几点说明★相律公式中的2：特指T、p，表示对平衡系统有影响的因素有温度T和压力p两个，且系统整体的温度、压力皆相同。★相律公式适用于所有相平衡系统，对非平衡系统不适用；但根据它只能求得变量的数目，不能知道它们的性质★其它形式：如有其它因素，F=C－P＋n；对于无气相的凝聚态系统，故F=C－P＋1。当处于恒温恒压且不考虑其他因素时：F=C－P5例：碳酸钠与水可组成下列三种水合盐：Na2CO3

5、·H2O，Na2CO3·7H2O，Na2CO3·10H2O。（1）试说明在1atm下，与碳酸钠的水溶液和冰共存的含水盐最多可以有几种？（2）试说明在30℃时可与水蒸气平衡共存的含水盐最多可以有几种？分析：含水盐种类→固体物种数→相数P→求最大相数（当F最小时）解：C＝S－R－R'＝5－3－0＝2，Fmin＝C－P＋1＝2－P＋1＝0，Pmax＝3(1)在1atm下，与碳酸钠的水溶液和冰共存的含水盐最多：3-2=1，有一种；(2)在30℃时可与水蒸气平衡共存的含水盐最多：3-1=2，有两种。6§6.2单组分系统相图2.1单组

6、分系统相律分析F＝C－P＋2＝3－PPmin＝1，Fmax＝2双变量系统P＝2，F＝1单变量系统Pmax＝3，Fmin＝0无变量系统2.2水的相平衡实验数据见教材P.189表6.2.1结论：（1）水与水蒸气平衡，蒸气压力随着温度升高而增大（2）冰与水蒸气平衡，蒸气压力随着温度升高而增大（3）冰与水平衡，压力增加，冰的熔点降低（4）在0.01℃，610Pa下，冰、水和水蒸气同时共存，系统呈三相平衡状态。7（1）作图OA线—冰、水平衡共存数据OC线—水的饱和蒸气压数据OB线—冰的饱和蒸气压数据OC'线—过冷水的饱和蒸气压数据（

7、2）读图面：单相面，P＝1，F＝2温度和压力可以在一定范围内独立改变而无新相出现。复习：克拉贝龙方程线：两相线，P＝2，F＝1OA线：固液平衡线，又称冰的熔点曲线。其斜率为负值,这是水的相图的特征。为什么？8OC线：气液平衡线，它是水的饱和蒸气压曲线或蒸发曲线。OC线不能向上无限延伸，而是止于C点。为什么？复习：水的临界参数OC‘线：过冷水的饱和蒸气压曲线。虚线表明过冷水是热力学不稳定状态，称亚稳状态。OB线？点：三相点，P＝3，F＝09(3)相图的应用①当T、p一定时，确定系统相态。②当T、p改变时，描述系统相态变化。系

8、统点：相图中表示整个系统状态的点，它和系统具体存在几相无关。系统从a到e过程系统的相态改变如下：103.4其它相图（1）CO2的相图11（2）硫的相图1.四个单相面:正交硫，单斜硫，液，气2.六条两相平衡线:AB,BC,CD,CE,EF,BE四条亚稳线BG,CG,EG,BH3.三个三相点:B,C,E一个