化学原理:第二章 溶液与相平衡

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组成用bB时:
cB
cB
M BcB MA
MA
cB
pB =kx,BMAbB=kb,BbB (kb,B单位:Pamol-1kg3)
xB与bB的关系:xB
bB
bB 1
MA
M BbB
第二节 溶液的基本定律
拉乌尔定律与亨利定律的对比
适用对象不同。 拉乌尔定律是指稀溶液 中溶剂的蒸气压。亨利 定律是指稀溶液中挥发 性溶质在气相中的平衡 分压。
第二章 溶液与相平衡
本章讲述的主要内容
1. 溶液与相平衡的局部规律 拉乌尔定律、亨利定律、分配定律
2. 溶液与相平衡的普遍规律 相律
3. 描述溶液与相平衡的图 相图
第二章 溶液与相平衡
本章内容与石油工程的关系
1. 油田中存在各种液体与气体,这些液体与气体都是溶液。 2. 油田不同溶液共存构成了体系,体系中存在相。 3. 体系中不同相之间存在相平衡关系,一定条件下相平衡可发
NH3+H2O = NH3·H2O 一部分NH3以NH3·H2O的形式存在
第二节 溶液的基本定律
⑤在不同浓度单位下亨利定律可表示为:
pB kx,B xB kb,B bB kc,B cB
组成用cB时: pB=kx,B(MA/)cB= kc,B cB (kc,B单位:Pamol-1m3)
xB与cB的关系:xB
第二节 溶液的基本定律
2. 亨利定律(Henry’s Law)
(2)说明:
① kB 是一比例常数,具有压力单位,一般情况下 不等于PB*, kB PB*
②对于混合气体,在总压不大时,亨利定律分别适 用于每一种气体。式中p为该气体的分压
③溶液浓度愈稀,对亨利定律符合得愈好。对气体 溶质,升高温度或降低压力,降低了溶解度, 能更好服从亨利定律。
第二节 溶液的基本定律
④溶质在气相和溶液中的分子状态必须是相同的。
如氯化氢溶于苯或CHCl3中,在气相和液相里都是呈 HCl的分子状态,所以服从亨利定律。 但如果氯化氢溶在水里,在气相中是HCl分子,在液相 中则为H+和Cl-,这时亨利定律就不适用
例如NH3溶于水,只有在NH3的压力十分低的情况下才 能适用。因为NH3在水中有电离平衡(有NH4+、OH-),并存 在下列平衡。
3. B的物质的量分数或摩尔分数(xB,yB,mole fraction):B的物
质的量与溶液物质的量之比。
xB yB
nB nB
B
xB yB 1
B
4. B的质量分数(WB,mass fraction):B的质量与溶液质量之比。
注意:ppm为非国际单位,表示每一百万份(质量)溶液 中B所占的份(质量)数。
定 律
p*A pA pA*
xB
拉乌尔定律也可表示为:溶剂蒸气压的降低值与纯溶剂 蒸气压之比等于溶质的摩尔分数。
第二节 溶液的基本定律
pA
A
(2)说明:
xB→1
B
1、只适应于稀溶液(溶剂的摩尔分数接近于1) ;
2、与溶质的种类无关。
第二节 溶液的基本定律
2. 亨利定律(Henry’s Law)
稀 溶 液
c(乙醇) 1.085 2.13mol / L 0.5097
b(乙醇) 1.085 2.41mol / kg 450 /1000
x(乙醇) 1.085 0.0452 W(乙醇)=50/(50+450)*100%=10% 1.085 25
第二节 溶液的基本定律
拉乌尔定律 亨利定律 分配定律
第二节 溶液的基本定律
第一节 溶液组成的表示方法
将50g乙醇溶于450g水中形成密度为981.9kg.m-3的溶液。计算: 乙醇的浓度;乙醇的质量摩尔浓度;乙醇的物质的量分数;乙 醇的质量分数
解:
n(乙醇) 50 1.085mol 46.069
n(水) 450 25mol 18
V (溶液)(50 450)/1000 5.097 104 m3 0.5097L 981
气体、固体
液体
溶质 Solute,B
溶剂 Solvent, A
液体(量少)
液体(量多)
溶液 solution
第一节 溶液组成的表示方法
1. B的浓度(CB,molarity):B的物质的量(mol)除以溶液的 体积(L,m3),单位mol.L-1,mol.m-3。
2. 溶质B的质量摩尔浓度(bB,molality):溶液中溶质B的物质 的量除以溶剂的质量,单位mol.Kg-1、mol.g-1。
3. 分类:按照组成溶液的物质的状态,溶液可分为气态、 液态和固态溶液,即
溶液
气态溶液:混合气体如空气、天然气 电解质溶液(化学原理1第三章)
液态溶液 非电解质溶液 固态溶液:如合金
前言
二、溶剂和溶质
如果气体或固体溶解在液体中,则气体或固体为溶质(被 溶解的物质)、液体为溶剂(溶解溶质的物质);如果液体溶 解在液体中,则量少的为溶质、量多的为溶剂。
(1)定义:在一定温度和平衡状态下,气体B 在液体中的溶解度xB(用物质的量分数表示)和
的 三
该气体的平衡压力pB成正比。
个 基
pB=kxB
本 定
k——亨利常数,决定于温度、溶质和溶剂的性
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律 质;与压力和浓度的单位有关。
适用于稀溶液和低压气体
开启易拉罐后,压力减小,CO2气体的溶解度随之减小, 从液体中释放出来。
生变化,称为相平衡移动。 4. 采油过程是相平衡不断移动的过程,相平衡移动与石油与天
然气的采收率密切相关。 5. 相平衡移动可通过人为因素改变,因此,可通过改变相平衡
提高油气开发效果。 6. 本章内容是提高原油采收率基础。
第二章 溶液与相平衡
本章的学习要点
1. 掌握并会应用溶液三定律 2. 理解相律的本质,并可利用相律解决溶液与
1. 拉乌尔定律(Raoult’s Law)
稀 溶
(1)定义:在一定温度一定压力下的稀溶液中,溶剂A 的蒸气压pA等于纯溶剂的饱和蒸气压pA* 乘以溶剂的物
液 质的量的分数xA,即pA= pA* xA。 的
三 个 当溶液只由溶剂A和溶质B组成,由于xA=1-xB,则拉
基 本
乌尔定律也可写成:pA=pA*(1-xB),即
相平衡的问题 3. 会绘制相图,可熟练应用相图解决实际问题
第二章 溶液与相平衡
前言 第一节 溶液组成的表示方法 第二节 溶液的基本定律 第三节 相律 第四节 相图 小结
前言
一、溶液
1. 定义:由两种或两种以上的物质均匀混合所形成的体系。
2. 性质:溶液各部分的物理性质和化学性质均相同,属于 均相体系。溶液中没有相界面,无法用机械方法分离。
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