第4章多组分系统热力学ppt课件.ppt

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1、4.7理想液态混合物1.理想液态混合物2.理想液态混合物中任一组分的化学势7/28/2021理想液态混合物的定义在等温、等压条件下，任一组分在全部浓度范围内，都符合Raoult定律的多组分液态系统.用公式表示为：任一组分在纯态时的饱和蒸汽压任一组分在混合物中的蒸汽压形成理想液态混合物的主要原因是，各组分的分子在大小和相互作用能方面十分相似。理想液态混合物理想液态混合物中任一组分的化学势液态混合物与气相达平衡时设气相为混合理想气体液态混合物中服从Raoult定律代入上式对纯液体代入上式（1）服从拉乌尔定律；（2）蒸气当作理想气体

2、的混合物。由于液体受压力影响不大，引入近似则上式为理想液态混合物中任一组分B的化学势表示式是液态混合物中任一组分B的化学势标准态仅是温度的函数液态混合物中任一组分的化学势理想液态混合物中任一组分化学势的表达式，不仅指出了组分化学势与浓度的关系，同时它也是理想液态混合物的热力学定义式，即凡是混合物中各组分的化学势皆服从下式，它就是理想液态混合物。严格来说，只有一些化学结构及性质非常相似的物质所组成的多组分系统，可以近似地看作理想液态混合物。如光学异构体的混合物(例如d樟脑-t樟脑)、结构异构体的混合物(如邻二甲苯一间二甲苯一对二

3、甲苯)，同位素化合物的混合物(如H2O-D2O)以及紧邻同系物的混合物(如苯一甲苯)等。研究理想液态混合物的意义一般混合物大都不具有理想液态混合物的性质。但是因为理想液态混合物所服从的规律比较简单，可以作为比较的标准，而且对从理想液态混合物所得到的公式只要作一些修正，就可以用于实际混合物或溶液，所以理想液态混合物的概念在理论上和实际上都是有用的。为什么研究理想液态混合物？它代表一种研究思想与方法。理想液态混合物性质：总体积等于各纯组分的体积之和混合前后总焓值不变，没有混合热混合是自发的，有理想的混合熵混合Gibbs自由能小于零

4、，混合是自发的4.7理想液态混合物理想液态混合物的通性形成混合物的各组分的性质相似，纯组分与另外组分的分子之间的作用能几乎相等。理想液态混合物应用题例例:298K，下若在：（a）大量等摩尔比的C6H6-C6H5CH3溶液中；（b）1摩尔C6H6与1摩尔C6H5CH3溶液中，这两种情况分离出1摩尔C6H6，求最少付给系统多少功？在等温等压下，分离出1摩尔C6H6所需的最少功，即为此可逆过程所需的非体积功，此功等于该过程的即：因此，只需要求得分离过程的即可。解：（b）由于系统仅由1molC6H6与1molC6H5CH3组成，因此在

5、此系统中分出1molC6H6后，剩下的就是1mol纯C6H5CH3了。末态初态理想液态混合物应用题例例：海水中含有大量盐，所以在298K时海水的蒸气压为0.306kPa，同温下纯水的饱和蒸气压是0.3167kPa，计算下述从海水中取出1molH2O过程所需最小非体积功。=0.306kPa海水中的水→纯水=0.3167kPa解：理想液态混合物应用题例欲求最小非体积功，由于，所以也就是求上述过程的所以解题思路：4.8稀溶液中各组分的化学势什么是理想稀溶液？在一定的温度、压力和浓度的范围内，溶剂服从Raoult定律，溶质服从henr

6、y定律。溶剂A的标准态，是标准压力下的纯溶剂稀溶液中溶剂A的化学势忽略压力的影响如何得到稀溶液中各组分化学势的表达式？?7/28/2021稀溶液中各组分的化学势是温度、压力的函数。当稀溶液中溶质B的化学势1.溶质B的浓度用摩尔分数表示仍能服从henry定律的那个假想状态的化学势7/28/2021溶质的标准态纯B溶液中溶质的标准态（浓度为摩尔分数）实际曲线服从Henry定律稀溶液中各组分的化学势7/28/2021是温度、压力的函数。当2.溶质B的浓度用质量摩尔浓度表示仍能服从henry定律的那个假想状态的化学势稀溶液中各组分的化

7、学势7/28/2021溶液中溶质的标准态（浓度为质量摩尔浓度）实际曲线1.0溶质标准态稀溶液中各组分的化学势7/28/2021是温度、压力的函数。当3.溶质B的浓度用物质的量浓度表示仍能服从henry定律的那个假想状态的化学势稀溶液中各组分的化学势7/28/2021溶液中溶质的标准态（浓度为物质的量浓度）实际曲线1.0溶质标准态稀溶液中各组分的化学势7/28/2021溶质B的浓度表示方法不同，其化学势的表示式也不同化学势相同,但三个假想的标准态化学势不同稀溶液中各组分的化学势7/28/2021思考：化学势有什么用？等温、等压条

8、件下，Wf=0dGTP=∑μBdnB判据：dGTPWf=O≤0∑μBdnB≤0（1）（2）△GT、P=Wf、R；求物质分离过程所需的非膨胀功△GT.P=G（终）－G（始）=∑nBGB.m(终)－∑nBGB.m(始)=∑nBμB(终)－∑nBμB(始)4.9稀溶液的依数性1.溶