物理化学第三章资料
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物理化学电子教案—第三章
气态溶液 固态溶液 液态溶液
化学势
正规溶液
非电解质溶液
2009-4-14
第三章 化学势
3.1 偏摩尔量 3.2 化学势 3.3 气体物质的化学势 3.4 理想溶液中物质的化学势 3.5 稀溶液中物质的化学势 3.6 不挥发性溶质稀溶液的依数性 3.7 非理想溶液中物质的化学势
100cm3乙醇(l)+100cm3乙醇(l)=200cm3乙醇(l) 2、100cm3H2O (l)+100cm3乙醇(l)≈192cm3溶液
150cm3H2O (l)+ 50cm3 乙醇(l) ≈195cm3溶液 50cm3H2O (l)+ 150cm3 乙醇(l) ≈193cm3溶液 3、100cm3含20%乙醇的水溶液+100cm3含20%乙醇 的水溶液=200cm3含20%乙醇的水溶液
1. 偏摩尔量的定义
使用偏摩尔量时应注意：
1.偏摩尔量的含义是：在恒温、恒压、保持B物质 以外的所有组分的物质的量不变的条件下，改变 dnB 所引起广度性质X的变化值，或在恒温、恒压条件 下，在大量的定组成体系中加入单位物质的量的B 物质所引起广度性质X的变化值。 2. 只有广度性质才有偏摩尔量，而偏摩尔量是强度 性质。
mB def
nB mA
溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为 溶质B的质量摩尔浓度，单位是 mol kg-1 。这个 表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶 液，不受温度影响，电化学中用的很多。
2009-4-14
复习： 多组分系统组成的表示法
2.质量摩尔浓度mB（molality）
mB def
2009-4-14
复习：多组分系统组成的表示法
1.物质的量分数 xB (mole fraction)
xB def
nB n(总）
溶质B的物质的量与溶液中总的物质的量之比 称为溶质B的物质的量分数，又称为摩尔分数，单 位为1。
2009-4-14
复习： 多组分系统组成的表示法
2.质量摩尔浓度mB（molality）
V nB
为物质B的偏摩尔体积
T , p,ncB
如GB
能
G nB
为物质B的偏摩尔吉布斯自由
T , p,ncB
2009-4-14
偏摩尔量的测定法举例
作图法：
V
V
( nB )T ,P,ncB
nB 解析法： V= f (nB)
V ( nB )T ,P,ncB f '(nB )
B
2009-4-14
引言
多组分均匀系统, 区分溶剂和溶质, 就叫溶液; 不予区分溶剂和溶质, 就是混合物。
2009-4-14
复习：多组分系统组成的表示法
对一定量的单组分均相系统，X=(T, p)； 对一定量的多组分均相系统，X=(T, p, n1, n2……)； 表示多组分系统组成的不只是物质的量分数xB
1. 物质的量分数 2. 质量摩尔浓度 3. 物质的量浓度 4. 质量分数
将液态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。 如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，
含量少的称为溶质。
混合物（mixture） 多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分，各
组分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律， 这种体系称为混合物，也可分为气态混合物、液态 混合物和固态混合物。
2009-4-14
2009-4-14
问题的提出
A+B组成的均相系统，指明了T、p和A、B纯态时
的总体积，系统的状态性质(如：体积)却不能确定。
可见：描述多组分系统的状态，除T、p外还必须 指明系统中每种物质的量。X=f(T, p, nB, nC, ······)
dX
X T
p,nk
dT
X p
T ,nk
nB mA
溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为 溶质B的质量摩尔浓度，单位是 mol kg-1 。这个 表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶 液，不受温度影响，电化学中用的很多。
2009-4-14
复习： 多组分系统组成的表示法
4.质量分数wB（mass fraction）
wB
mB m(总)
X
dp
n1
T , p,nc1
dn1
X
X
n2
T , p,nc2
d n2
nB
T , p,ncB偏摩尔量的定义
定义 X B def
(
X nB
)T
,
p
,nc
B
为物质B的某种
容量性质 X 的偏摩尔量(partial molar quantity)。
如VB
2009-4-14
引言
溶液（solution） 广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或
离子状态均匀混合所形成的系统称为溶液。 溶液可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。
根据溶液中溶质的导电性又可分为电解质溶液和非 电解质溶液。
本章主要讨论液态的非电解质溶液。
2009-4-14
引言
溶剂（solvent）和溶质（solute） 如果组成溶液的物质原来有不同的状态，通常
n(C2H5O H）/mol
0 0.04 0.14 0.28 0.37 0.48 0.61 0.78 1. 00
n(H2O） /mol
1.00 0.96 0.86 0.72 0.63 0.52 0.39 0.22
0
混合前两液体 总体积/cm3 – 19.8 23.7 29.3 33.0 37.3 42.7 49.5 –
溶质B的质量与溶液总质量之比称为溶质B的 质量分数，单位为1。
2009-4-14
3.1 偏摩尔量
• 问题的提出 (1) 偏摩尔量的定义 (2) 偏摩尔量的集合公式
2009-4-14
问题的提出
对于组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系，经 验证明，只有两个状态函数是独立的，即所谓的双 变量系统。
U=U(S,V)； H=H(S,p) ; A=F(T,V); G=G(T,p)
混合后溶液 体积/cm3
– 19.5 23.1 28.3 31.9 36.1 41.6 48.5
–
前后体积
差/cm3
– － 0.3 － 0.6 － 1.0 － 1.1 － 1.2 － 1.1 － 1.0
–
体积与摩尔分数(浓度)有关
2009-4-14
问题的提出
25℃和标准压力下: 1、100cm3H2O (l)+100cm3H2O (l)=200cm3H2O(l)
dU = TdS - pdV
dH = TdS +Vdp
dA = -SdT – pdV
dG = -SdT +Vdp
当然,这些热力学基本方程还适用于组成变化的 可逆过程：可逆的相变化和化学变化。
对于组成不定的封闭体系，两个状态函数能确
定系统的状态吗?
2009-4-14
问题的提出
20℃, 105 Pa下乙醇水混合物体积与各物质的量的关系
气态溶液 固态溶液 液态溶液
化学势
正规溶液
非电解质溶液
2009-4-14
第三章 化学势
3.1 偏摩尔量 3.2 化学势 3.3 气体物质的化学势 3.4 理想溶液中物质的化学势 3.5 稀溶液中物质的化学势 3.6 不挥发性溶质稀溶液的依数性 3.7 非理想溶液中物质的化学势
100cm3乙醇(l)+100cm3乙醇(l)=200cm3乙醇(l) 2、100cm3H2O (l)+100cm3乙醇(l)≈192cm3溶液
150cm3H2O (l)+ 50cm3 乙醇(l) ≈195cm3溶液 50cm3H2O (l)+ 150cm3 乙醇(l) ≈193cm3溶液 3、100cm3含20%乙醇的水溶液+100cm3含20%乙醇 的水溶液=200cm3含20%乙醇的水溶液
1. 偏摩尔量的定义
使用偏摩尔量时应注意：
1.偏摩尔量的含义是：在恒温、恒压、保持B物质 以外的所有组分的物质的量不变的条件下，改变 dnB 所引起广度性质X的变化值，或在恒温、恒压条件 下，在大量的定组成体系中加入单位物质的量的B 物质所引起广度性质X的变化值。 2. 只有广度性质才有偏摩尔量，而偏摩尔量是强度 性质。
mB def
nB mA
溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为 溶质B的质量摩尔浓度，单位是 mol kg-1 。这个 表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶 液，不受温度影响，电化学中用的很多。
2009-4-14
复习： 多组分系统组成的表示法
2.质量摩尔浓度mB（molality）
mB def
2009-4-14
复习：多组分系统组成的表示法
1.物质的量分数 xB (mole fraction)
xB def
nB n(总）
溶质B的物质的量与溶液中总的物质的量之比 称为溶质B的物质的量分数，又称为摩尔分数，单 位为1。
2009-4-14
复习： 多组分系统组成的表示法
2.质量摩尔浓度mB（molality）
V nB
为物质B的偏摩尔体积
T , p,ncB
如GB
能
G nB
为物质B的偏摩尔吉布斯自由
T , p,ncB
2009-4-14
偏摩尔量的测定法举例
作图法：
V
V
( nB )T ,P,ncB
nB 解析法： V= f (nB)
V ( nB )T ,P,ncB f '(nB )
B
2009-4-14
引言
多组分均匀系统, 区分溶剂和溶质, 就叫溶液; 不予区分溶剂和溶质, 就是混合物。
2009-4-14
复习：多组分系统组成的表示法
对一定量的单组分均相系统，X=(T, p)； 对一定量的多组分均相系统，X=(T, p, n1, n2……)； 表示多组分系统组成的不只是物质的量分数xB
1. 物质的量分数 2. 质量摩尔浓度 3. 物质的量浓度 4. 质量分数
将液态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。 如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，
含量少的称为溶质。
混合物（mixture） 多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分，各
组分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律， 这种体系称为混合物，也可分为气态混合物、液态 混合物和固态混合物。
2009-4-14
2009-4-14
问题的提出
A+B组成的均相系统，指明了T、p和A、B纯态时
的总体积，系统的状态性质(如：体积)却不能确定。
可见：描述多组分系统的状态，除T、p外还必须 指明系统中每种物质的量。X=f(T, p, nB, nC, ······)
dX
X T
p,nk
dT
X p
T ,nk
nB mA
溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为 溶质B的质量摩尔浓度，单位是 mol kg-1 。这个 表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶 液，不受温度影响，电化学中用的很多。
2009-4-14
复习： 多组分系统组成的表示法
4.质量分数wB（mass fraction）
wB
mB m(总)
X
dp
n1
T , p,nc1
dn1
X
X
n2
T , p,nc2
d n2
nB
T , p,ncB偏摩尔量的定义
定义 X B def
(
X nB
)T
,
p
,nc
B
为物质B的某种
容量性质 X 的偏摩尔量(partial molar quantity)。
如VB
2009-4-14
引言
溶液（solution） 广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或
离子状态均匀混合所形成的系统称为溶液。 溶液可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。
根据溶液中溶质的导电性又可分为电解质溶液和非 电解质溶液。
本章主要讨论液态的非电解质溶液。
2009-4-14
引言
溶剂（solvent）和溶质（solute） 如果组成溶液的物质原来有不同的状态，通常
n(C2H5O H）/mol
0 0.04 0.14 0.28 0.37 0.48 0.61 0.78 1. 00
n(H2O） /mol
1.00 0.96 0.86 0.72 0.63 0.52 0.39 0.22
0
混合前两液体 总体积/cm3 – 19.8 23.7 29.3 33.0 37.3 42.7 49.5 –
溶质B的质量与溶液总质量之比称为溶质B的 质量分数，单位为1。
2009-4-14
3.1 偏摩尔量
• 问题的提出 (1) 偏摩尔量的定义 (2) 偏摩尔量的集合公式
2009-4-14
问题的提出
对于组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系，经 验证明，只有两个状态函数是独立的，即所谓的双 变量系统。
U=U(S,V)； H=H(S,p) ; A=F(T,V); G=G(T,p)
混合后溶液 体积/cm3
– 19.5 23.1 28.3 31.9 36.1 41.6 48.5
–
前后体积
差/cm3
– － 0.3 － 0.6 － 1.0 － 1.1 － 1.2 － 1.1 － 1.0
–
体积与摩尔分数(浓度)有关
2009-4-14
问题的提出
25℃和标准压力下: 1、100cm3H2O (l)+100cm3H2O (l)=200cm3H2O(l)
dU = TdS - pdV
dH = TdS +Vdp
dA = -SdT – pdV
dG = -SdT +Vdp
当然,这些热力学基本方程还适用于组成变化的 可逆过程：可逆的相变化和化学变化。
对于组成不定的封闭体系，两个状态函数能确
定系统的状态吗?
2009-4-14
问题的提出
20℃, 105 Pa下乙醇水混合物体积与各物质的量的关系