物理化学课件第六章 相平衡.ppt

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1、第六章相平衡§6.1相律1、物种数与组分数（1）物种数S（化学物质数）：系统中的物质数S：物种数R：独立的化学平衡数R′独立限制条件数说明：★独立限制条件数只有在同一相中才能起作用CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）R′=0★独立的化学平衡数：指物质间构成的化学平衡是相互独立的C+H2O=CO+H2C+CO2=2COCO+H2O=CO2+H2R=2S=5C=5-2=3（2）组分数C在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数称为（独立）组分数。解：2、自由度数F确定平衡体系的状态所必须的独

2、立变量的数目3、相律的推导第六章相平衡§6.1相律1、物种数与组分数（1）物种数S（化学物质数）：系统中的物质数S：物种数R：独立的化学平衡数R′独立限制条件数说明：★独立限制条件数只有在同一相中才能起作用CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）R′=0★独立的化学平衡数：指物质间构成的化学平衡是相互独立的C+H2O=CO+H2C+CO2=2COCO+H2O=CO2+H2R=2S=5C=5-2=3（2）组分数C在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数称为（独立）组分数。3、相律的推导相律：

3、只受温度和压力影响的平衡系统的自由度数，等于系统的组分数减去相数再加上二。4、几点说明①相律只适用平衡系统③当考虑其它因素（如电场、磁场、重力场等因素）对系统相平衡的影响时，则相律为F=C－P+n④只由液相和固相形成的凝聚系统，忽略压力的影响，相律为F=C－P+1②相律F=C－P＋2中的“2”表示系统整体的温度、压力皆相同只考虑温度、压力对系统相平衡的影响解：（1）因为压力已固定为pθF=C－P+1当F=0时，平衡相数P最多0=2－P+1P=3（2）因为温度已固定为30℃F=C－P+1当F=0时，平衡相数P最多0

4、=2－P+1P=31、组成用组分的B的质量分数WB或摩尔分数表示整个系统的组成WB，质量为ma相的组成为WB（α），质量为m（α）β相的组成为WB（β），质量为m（β）组分B在系统中的质量：mB=mWB=mB（α）+mB（β）=m（α）WB（α）+m（β）WB（β）m=m（α）+m（β）[m（α）+m（β）]WB=m（α）WB（α）+m（β）WB（β）整理得：m（α）[WB－WB（α）]=m（β）[WB（β）－WB]§6.2杠杆规则杠杆规则杠杆规则表明：当组成以质量分数表示时，两相的质量反比于系统点到两个相点线段

5、的长度。2、组成用组分的B的摩尔分数xB表示杠杆规则还可以表示为：（1）（2）§6.3单组分系统相图对于单组分系统：C=1，据相律F＝C－P十2＝3一P◆一般情况下F=0（最小），P=3相（最大）单组分系统最多三相共存◆一般情况下P=1（最小）F=2即单组分系统是双变量系统，即温度和压力1、水相平衡实验数据从表中的实验数据可以看出：①水与水蒸气平衡，蒸气压力随温度升高而增大；②冰与水蒸气平衡，蒸气压力随温度升高而增大；③冰与水平衡，压力增加，冰的熔点降低；④在0．01℃和610Pa下，冰、水和水蒸气同时共存，呈三

6、相平衡状态。2、水的相图说明：★独立限制条件数只有在同一相中才能起作用★独立的化学平衡数：指物质间构成的化学平衡是相互独立的S：物种数R：独立的化学平衡数R′独立限制条件数◎组分数◎相律◎单组分系统相图F＝C－P十2＝3－P单组分系统最多三相共存单组分系统是双变量系统总结1▲面（三个单相区）在气、液、固三个单相区内，温度和压力独立地有限度地变化不会引起相的改变。▲线（三条两相平衡线）压力与温度只能改变一个，指定了压力，则温度由体系自定。P=1F=1－1+2=2P=2F=2－1+2=1OA是气-液两相平衡线，即水的

7、蒸气压曲线。它不能任意延长，终止于临界点。临界点T=647K，p=2.2×107Pa，这时气-液界面消失。高于临界温度，不能用加压的方法使气体液化。OB是气-固两相平衡线，即冰的升华曲线，理论上可延长至0K附近。OC是液-固两相平衡线，当C点延长至压力大于2×108Pa时，相图变得复杂，有不同结构的冰生成。▲点O点是三相点气-液-固三相共存，三相点的温度和压力皆由体系自定P=3F=3－1+2=0H2O的三相点温度为273.16K，压力为610.62Pa。2、水的相图★三相点是物质自身的特性，不能加以改变，如H2O

8、的三相点★冰点是在大气压力下，水、冰、气三相共存。当大气压力为103Pa时，冰点温度为273.15K，改变外压，冰点随之改变三相点与冰点的区别★冰点温度比三相点温度低0.01K，是由两种因素造成的：（1）因外压增加，使凝固点下降0.00748K（2）因水中溶有空气，使凝固点下降0.00241K解：（1）根据相图，当温度为25℃液一气平衡时，压力应为67大气压，在25℃时最