第五章多相平衡3资料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章 多相平衡
• 相平衡、热平衡和化学平衡是热力学在化学领域中的重要应用，
也是化学热力学的主要研究对象。多相体系相平衡的研究有着重
要的实际意义。 例:（1）研究金属冶炼过程中的相的变化，根据相变进而研究金属
的成分、结构与性能之间的关系。 （2）各种天然的或人工合成的熔盐体系（主要是硅酸盐，如水
泥、陶瓷、炉渣、耐火粘土、石英岩等），天然的盐类（如岩 盐、盐湖等）以及一些工业合成产品，都是重要的多相体系。 （3）开发并利用属于多相体系的天然资源，用适当的方法如溶 解、蒸馏、结晶、萃取、凝结等从各种天然资源中分离出所需 的成分，这些过程都需要有关的相平衡的知识。
（2）系因统为由只C(要s)有, C任O意(g)两, H种2O物(g质),，CO则2第(g)三, H种2(物g)质组就成，S =? K =? 解：S 必= 5然，存在在它，们而之且间其存组在成三可个由化平学衡平常衡数式确定，
1）并C(不s)在+ 于H2起O(始g)时=是CO否(放g) 入+ H此2种(g)物质。 2）C(s) + CO2(g) = 2CO(g) 3）CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)
第五章 多相平衡
主要内容包括： 1、相律：多相平衡体系所共同遵守的规律； 2、相图：表达多相系统的状态如何随着温度、
压力、浓度等强度性质而变的几何图形。
5.1 相律
❖ 基本概念 1、相和相数
系统中物理及化学性质完全均匀的部分，称为相。 多相系统中，相与相间有着明显的界面； 越过界面时，物理或化学性质发生突变。
2、物种数和组分数
（2）在CaCO3的分解反应中，S =? K =? 解： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)， S = 3，K = 3 – 1 = 2。 即双组分系统。
（3）NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)，若此反应是NH4Cl的分解 反应，S =? K =?
2、物种数和组分数
例：P144/习题1 确定H2(g)+I2(g)=2HI(g)平衡系统中的组分数。 （1） 反应前只有HI；
S = 3，R = 1，R’ = 1，K = S – R – R’ = 3 – 1 – 1 = 1 （2）反应前有等物质的量的H2和I2；
2、物种数和组分数
❖ 物种数与组分数之间的关系 （A）如果系统中没有化学反应发生，则在平衡系统中就 没有化学平衡存在，
则：组分数 = 物种数 即 K=S （B）如果系统中有化学平衡存在， 则：组分数 = 物种数 – 独立化学平衡数 即 K=S–R
R 表示系统中的独立化学平衡数
2、物种数和组分数
（1）由PCl5 (g) 、PCl3(g)和Cl2(g)组成的系统中，S =? K = ? 解： ∵ PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) ∴ S = 3；K = S – R = 3 – 1 = 2；
解：S = 3, K = 3 – 1 – 1 = 1。即单组分系统。
2、物种数和组分数
注意：一个系统的物种数是可以随着人们考虑问题的出 发点不同而不同的，但在平衡系统中的组分数却是确定的。
如由NaCl和H2O构成的系统 （1）如果只考虑相平衡，则 S = K = 2； （2）如果只是NaCl的水溶液，
第五章 多相平衡
• 在一个封闭的多相体系中，相与相之间可以有热的交换、功的
传递和物质的交流。对具有个相(,,…)体系的热力学平衡，
实际上包含了如下四个平衡条件：
热平衡条件：T()=T()=…=T()
热力学平衡
压力平衡条件： p()=p()=…=p() 相平衡条件： B()= B()=…= B()
化学平衡条件： BB=0
相数：系统中所包含的相的总数。以符号表示。
1、相和相数
例： （1）气体
无限混和
一个气相
思考：一=整1 块CaCO3的结一晶相是（乙几醇相+？水）
（2）液体
Байду номын сангаас
按其互溶程度 两相（CCl4+水）
如果把它=1粉，粹2，为3 10块小颗三粒相，共存它是几相？
（3）固体 固溶体
一相
=1
一般是有多少种固体，便有多少相； =1，2，3…
2、物种数和组分数
（4）如果系统中还有固体NaCl， 则 S = 6，即NaCl、H+、OH-、 H2O、Na+和Cl-， 但 R = 2（水的电离平衡，NaCl的溶解平衡）， R’ = 2（浓度条件）， 所以 K = 6 – 2 – 2 = 2。 因此物种数虽然随考虑问题的方法不同而异， 但组分数则是确定不变的！
2、物种数和组分数
（1）在PCl5的分解反应中， 若指定PCl3(g)和Cl2(g)的物质的量之比为1:1， 则系统中PCl3(g)和Cl2(g)的物质的量之比一定为1:1。 此时 S = 3，K = 3 – 1 – 1 = 1。 即单组分系统。 若一开始只有PCl5存在， ∵ PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) 此时 S = 3，K = 3 – 1 – 1 = 1。 即单组分系统。
R = 2，而不是3， 故K = S – R = 5 – 2 = 3。
2、物种数和组分数
（C）如果系统中除化学平衡外，还存在一些特殊的限制条件， 如浓度关系，
则 组分数 = 物种数 – 独立化学平衡数 – 独立限制条件数
即 K = S – R – R’
R’表示独立的限制条件数
注意物质之间的浓度关系数只有在同一相中方能应用，不同相 之间不存在此种限制条件。
不同晶型不同相；不同种类不同相；与其是否连续无关
2、物种数和组分数
物种数：系统中所含的化学物质数。以符号S 表示。 注意，不同聚集态的同一种化学物质不能算两个物种！ 例： 水和水气，其物种数S = 1，而不是2。 组分数：足以表示系统中各相组成所需要的最少独立物种数。
以符号K 表示。 注意，组分数和物种数是两个不同的概念! 在多相平衡中，重要的是组分数这一概念。
则有H2O、Na+和Cl-，即 S = 3， 由于溶液必须保持电中性，其中Na+和Cl-的浓度相等， 因此 K = 3 – 1 = 2； （3）如果还考虑H2O的电离， 则有H+、OH-、H2O、Na+和Cl-，即 S = 5， 但 R = 1（水的电离平衡），R’ = 2（浓度条件）， 因此 K = 5 – 1 – 2 = 2；
• 相平衡、热平衡和化学平衡是热力学在化学领域中的重要应用，
也是化学热力学的主要研究对象。多相体系相平衡的研究有着重
要的实际意义。 例:（1）研究金属冶炼过程中的相的变化，根据相变进而研究金属
的成分、结构与性能之间的关系。 （2）各种天然的或人工合成的熔盐体系（主要是硅酸盐，如水
泥、陶瓷、炉渣、耐火粘土、石英岩等），天然的盐类（如岩 盐、盐湖等）以及一些工业合成产品，都是重要的多相体系。 （3）开发并利用属于多相体系的天然资源，用适当的方法如溶 解、蒸馏、结晶、萃取、凝结等从各种天然资源中分离出所需 的成分，这些过程都需要有关的相平衡的知识。
（2）系因统为由只C(要s)有, C任O意(g)两, H种2O物(g质),，CO则2第(g)三, H种2(物g)质组就成，S =? K =? 解：S 必= 5然，存在在它，们而之且间其存组在成三可个由化平学衡平常衡数式确定，
1）并C(不s)在+ 于H2起O(始g)时=是CO否(放g) 入+ H此2种(g)物质。 2）C(s) + CO2(g) = 2CO(g) 3）CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)
第五章 多相平衡
主要内容包括： 1、相律：多相平衡体系所共同遵守的规律； 2、相图：表达多相系统的状态如何随着温度、
压力、浓度等强度性质而变的几何图形。
5.1 相律
❖ 基本概念 1、相和相数
系统中物理及化学性质完全均匀的部分，称为相。 多相系统中，相与相间有着明显的界面； 越过界面时，物理或化学性质发生突变。
2、物种数和组分数
（2）在CaCO3的分解反应中，S =? K =? 解： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)， S = 3，K = 3 – 1 = 2。 即双组分系统。
（3）NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)，若此反应是NH4Cl的分解 反应，S =? K =?
2、物种数和组分数
例：P144/习题1 确定H2(g)+I2(g)=2HI(g)平衡系统中的组分数。 （1） 反应前只有HI；
S = 3，R = 1，R’ = 1，K = S – R – R’ = 3 – 1 – 1 = 1 （2）反应前有等物质的量的H2和I2；
2、物种数和组分数
❖ 物种数与组分数之间的关系 （A）如果系统中没有化学反应发生，则在平衡系统中就 没有化学平衡存在，
则：组分数 = 物种数 即 K=S （B）如果系统中有化学平衡存在， 则：组分数 = 物种数 – 独立化学平衡数 即 K=S–R
R 表示系统中的独立化学平衡数
2、物种数和组分数
（1）由PCl5 (g) 、PCl3(g)和Cl2(g)组成的系统中，S =? K = ? 解： ∵ PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) ∴ S = 3；K = S – R = 3 – 1 = 2；
解：S = 3, K = 3 – 1 – 1 = 1。即单组分系统。
2、物种数和组分数
注意：一个系统的物种数是可以随着人们考虑问题的出 发点不同而不同的，但在平衡系统中的组分数却是确定的。
如由NaCl和H2O构成的系统 （1）如果只考虑相平衡，则 S = K = 2； （2）如果只是NaCl的水溶液，
第五章 多相平衡
• 在一个封闭的多相体系中，相与相之间可以有热的交换、功的
传递和物质的交流。对具有个相(,,…)体系的热力学平衡，
实际上包含了如下四个平衡条件：
热平衡条件：T()=T()=…=T()
热力学平衡
压力平衡条件： p()=p()=…=p() 相平衡条件： B()= B()=…= B()
化学平衡条件： BB=0
相数：系统中所包含的相的总数。以符号表示。
1、相和相数
例： （1）气体
无限混和
一个气相
思考：一=整1 块CaCO3的结一晶相是（乙几醇相+？水）
（2）液体
Байду номын сангаас
按其互溶程度 两相（CCl4+水）
如果把它=1粉，粹2，为3 10块小颗三粒相，共存它是几相？
（3）固体 固溶体
一相
=1
一般是有多少种固体，便有多少相； =1，2，3…
2、物种数和组分数
（4）如果系统中还有固体NaCl， 则 S = 6，即NaCl、H+、OH-、 H2O、Na+和Cl-， 但 R = 2（水的电离平衡，NaCl的溶解平衡）， R’ = 2（浓度条件）， 所以 K = 6 – 2 – 2 = 2。 因此物种数虽然随考虑问题的方法不同而异， 但组分数则是确定不变的！
2、物种数和组分数
（1）在PCl5的分解反应中， 若指定PCl3(g)和Cl2(g)的物质的量之比为1:1， 则系统中PCl3(g)和Cl2(g)的物质的量之比一定为1:1。 此时 S = 3，K = 3 – 1 – 1 = 1。 即单组分系统。 若一开始只有PCl5存在， ∵ PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) 此时 S = 3，K = 3 – 1 – 1 = 1。 即单组分系统。
R = 2，而不是3， 故K = S – R = 5 – 2 = 3。
2、物种数和组分数
（C）如果系统中除化学平衡外，还存在一些特殊的限制条件， 如浓度关系，
则 组分数 = 物种数 – 独立化学平衡数 – 独立限制条件数
即 K = S – R – R’
R’表示独立的限制条件数
注意物质之间的浓度关系数只有在同一相中方能应用，不同相 之间不存在此种限制条件。
不同晶型不同相；不同种类不同相；与其是否连续无关
2、物种数和组分数
物种数：系统中所含的化学物质数。以符号S 表示。 注意，不同聚集态的同一种化学物质不能算两个物种！ 例： 水和水气，其物种数S = 1，而不是2。 组分数：足以表示系统中各相组成所需要的最少独立物种数。
以符号K 表示。 注意，组分数和物种数是两个不同的概念! 在多相平衡中，重要的是组分数这一概念。
则有H2O、Na+和Cl-，即 S = 3， 由于溶液必须保持电中性，其中Na+和Cl-的浓度相等， 因此 K = 3 – 1 = 2； （3）如果还考虑H2O的电离， 则有H+、OH-、H2O、Na+和Cl-，即 S = 5， 但 R = 1（水的电离平衡），R’ = 2（浓度条件）， 因此 K = 5 – 1 – 2 = 2；