《物理化学电子教案》PPT课件

5.1 相律
例 5：在由纯 PCl5(g) 分解生成 PCl3(g) 和 Cl2(g) 的系统中，除了存在 PCl5(g) 的分解平衡之外，还要求 PCl3(g) 和 Cl2(g) 的浓度相等，所以该系统的 S = 3，R = 1，R = 1，因此其组分数 K = S − R − R = 1。
上一内容 下一内容 回主目录
组分数 = 物种数 − 独立化学平衡数 即
K=S R 其中 R：系统中的独立化学平衡数。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
例 3：在由 PCl5、PCl3 和 Cl2 三种物质构成的系 统中，存在如下化学平衡
PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 因此 PCl5、PCl3 和 Cl2 的浓度并不是独立的，而是通 过上述化学反应的平衡常数 K 相互联系的，也就是说 知道了其中任意两种物质的浓度，第三种物质的浓度 也就确定了，所以系统的组分数为 2，即组分数等于 物种数减去独立化学平衡数。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
物种数和组分数之间的关系 (1) 系统中没有化学反应时（即不存在化学平衡）： 此时一般有
组分数 = 物种数 即
K=S
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
(2) 系统中有化学反应时（即存在化学平衡）：此 时有
系统中各种相的数目
气相：因为气体能够无限地混合，所以无论系统中有多少 种气体，都只有一个气相。
液相：根据不同种液体的互溶程度，系统中可以有一个、 两个或三个液相，一般情况下不会有超过三个液相共存。
固相：当固体之间不形成固溶体时，则有多少种固体，就 有多少个固相，而不管这些固体颗粒研磨得多么细小，混合得 多么均匀（因为在这种情况下，即使混合得再均匀，也不是分 子程度上的均匀混合）。固溶体是一个固相。
例 1：液态水和水蒸气的聚集状态虽然不同，但 它们是同一种化学物质，因此 S = 1。
例 2：NaCl 的水溶液中含有 H2O、H+、OH−、Na+ 和 Cl− 5 种化学物质，因此 S = 5。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
组分数：能够确定系统中各相组成所需要的最少 独立物种数称为（独立）组分数，用符号 K 表示。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
2、物种数和（独立）组分数 物种数：系统中所含有的化学物质的种类数称为 物种数，用符号 S 表示。
注意：处于不同聚集状态的同一种化学物质是同 一种物种，即 S = 1。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
返回
31.12.2020
5.1 相律
例 6：在由纯 CaCO3(s) 分解生成 CaO(s) 和 CO2(g) 的系统中，虽然要求分解生成的 CaO(s) 和 CO2(g) 的 物质的量相等，但由于二者一个在固相，一个在气相， 所以二者之间不存在浓度限制条件，因此该系统的 S = 3，R = 1，R = 0，其组分数 K = S − R − R = 2。
5.6 完全不互溶的双液系统
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
第五章 多相平衡 — 基本内容
（2） 固 — 液系统 5.7 简单低共熔混合物的固 — 液系统 5.8 有化合物生成的固 — 液系统 5.9 有固溶体生成的固 — 液系统
（三） 三组分系统 5.10 三角坐标图组成表示法 5.11 二盐一水系统 5.12 部分互溶的三组分系统
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
第五章 多相平衡 — 基本内容
5.1 相律（自由度、组分数和相数间的关系）
（一） 单组分系统
5.2 克劳修斯 — 克拉佩龙方程（T-p 的关系）
5.3 水的相图
（二） 二组分系统
（1） 双液系统
5.4 完全互溶的双液系统
5.5 部分互溶的双液系统
例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、浮区熔炼及金相分析 等方面都要用到相平衡的知识。
相律（phase diagram）：多相平衡系统所共同遵守的规律， 描述系统内自由度数、组分数、相数以及影响物质性质的外界 因素（如温度、压力等）之间关系的规律。
相图（phase diagram）：表达多相系统的状态如何随温度、 压力、组成等强度性质变化而变化的图形，称为相图。
上一内容 下一内容 回主目录
Байду номын сангаас返回
31.12.2020
5.1 相律
例 4：在由 C(s)、CO(g)、CO2(g) 、H2O(g) 和 H2(g) 5 种物质构成的系统中，存在如下 3 个化学平衡
(1) C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) (2) C(s) + CO2(g) = 2CO(g) (3) CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) 但其中 (1) − (2) = (3)，所以独立化学平衡数 R 为 2， 因此该系统的组分数等于物种数减去化学平衡数，即 等于 3。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
(3) 系统中除了 R 个独立化学平衡外，还有 R 个 其它浓度限制条件，此时系统的组分数满足 组分数 = 物种数 − 独立化学平衡数 − 独立浓度关系数 即
K = S − R − R
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
(1) 几个基本概念 1、相 系统中物理和化学性质完全均一的部分称为相。
相与相之间有明显的界面（相界面），在界面上 宏观性质的改变是突变式的。
体系中相的总数称为相数，用 表示。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
5.1 相律
物理化学电子教案 — 第五章
相律：f = K − + 2
克拉佩龙方程：
dp Hm dT TVm
水的相图
p /Pa
C
A
水
冰
609 D
O
水蒸气
B
273.16
T /K
上一内容 下一内容 回主目录
返回
31.12.2020
第五章 多相平衡 — 基本内容
研究多相系统的平衡在化学、化工、材料等科研和生产领 域中都有重要的意义。