物 理 化 学 课程教案

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1、物理化学课程教案授课题目(教学章节或主题):第五章相平衡授课类型专业必修课授课时间教材分析:本章应用热力学方法讨论相平衡体系的一般规律。学习一些典型相图的绘制、分析与应用，是热力学理论在多相平衡体系中的应用。教学目的与要求:使学生掌握和理解克拉贝龙—克劳修斯方程的推导与应用，明确相、组分数、和自由度的概念，了解相律的推导、物理意义与用途，了解绘制相图的常用方法，能根据各种分析法绘制出相图，能应用相律说明相图中区、线及点的意义，并能根据相图来说明体系在不同过程中所发生相变化的情况，在本章中，在相图的教学中主要讲述单组分体系和二组分体，对三组分体系只作一般性

2、的了解。重点与难点:　明确相、组分数、和自由度的概念，相律的推导含义和应用，克拉贝龙—克劳修斯方程的推导与应用，一组分体系和二组分体系相图的绘制，相图中点，线面的含义，相点移动时伴随发生的相的变化，有关的相图中的计算问题。教学内容与过程（设想、方法、手段）:相律（相、组分数与自由度，相律的推导，相律的应用举例），单组分体系（水的相图。克拉贝龙方程的应用），二组分凝聚体系（具有简单低共熔点的凝聚体系，熔融液的冷却过程—步冷曲线。杠杆规则，二组分盐水体系，形成稳定固态化合物的体系，形成不稳定固态化合物的体系，二组分在液态与固态时均能完全互溶的体系，二组分固态

3、时部分互溶的体系，具有转熔温度的固态部分互溶体系），双液系的气液平衡（二组分理想溶液，二组分完全互溶的实际溶液(分馏原理)，完全不互溶与部分互溶的双液系(水蒸气蒸馏原理)），三组分体系（三组分体系的组成表示法，部分互溶三液系，三组分盐水体系，二盐一水体系）。思考题、讨论题、作业1．课后全部复习题2．作业题：3，4，`7，10，12，13，16。参考资料(含参考书、文献等)1．胡英主编，《物理化学》2．天津大学主编，《物理化学》3.大连理工大学主编，《物理化学》4．各种习题解题辅导书5．课后所列各种参考读物第五章相平衡§5.1引言相：系统内物理和化学性质完

4、全均匀的一部分称为相。相与相之间有明显的界面，从宏观上讲，越过界面时，性质将发生突变。关于气，液，固的相的说明（固溶体）。热力学对相平衡研究的应用根据热力学的结论：“在达到相平衡时，任一组分在各相的化学势相等”，可以推出一定的系统最多可以平衡的相数，在一定的范围内可以自由变化的强度性质（温度，压力，浓度等）——相律。相律：相平衡系统中，组分数，相数，和自由度数之间关系的规律。相律只能告诉“数目”，不能告诉“数值”。自由度：在不引起新相生成和原来的相消失的条件下，在一定的条件下可以自由变化的强度性质的数目（以水为例说明之）。相图：用点，线，面等表示的多相平

5、衡体系中相与强度性质变化关系的几何图形称为相图。多相平衡体研究的意义：理论意义，实际意义。如：盐的提纯，反应产物的提纯，新材料的研究与开发（金属材料与陶瓷材料）。§5.2多相系统平衡的一般条件在由一个多相构成的系统中，相和相之间没有任何限制，每个相都是相互敞开的，有物质的交换，热和功的传递。热力学平衡一个热力学系统，如诸性质不随时间而改变，则系统处于热力学平衡状态。热力学平衡实际上包括了热平衡，力学平衡，相平衡和化学平衡。（1）热平衡：指系统的各部分没有热的传递。（2）力学平衡：指系统的各部分没有因力的作用而变生形变。（3）相平衡：系统中不会发生新相的生

6、成和旧相的消失。（4）化学平衡：系统中不会发生净的化学反应过程。热力学平衡的条件相平衡的条件：在一定的条件下，相平衡的条件为任一种物质在每一相的化学势相等。热平衡的条件：设系统有α，β两相，在内能及体积不变的条件下，有δQ的热从α相传至β相，由于。dS=dSα+dSβ如热量的传递过程是在平衡的条件下进行的，则则有即热平衡的条件为各相的温度相等。力学平衡条件：设系统的温度为T，体积为V，在T，V不变的条件下，如α相膨胀了dVα，β相收缩了dVα，如果这个过程是在平衡的条件下进行的，则则有即多相平衡的力学条件为各相的压力相等。化学平衡条件：化学平衡条件将在化

7、学平衡一章中讨论。§5.3相律多相平衡系统中组分数，相数，和自由度数之间关系的规律为相律。系统中组分数，相数，和自由度数的含义和求算组分数：能够详尽描述系统所需的最少的独立的物种数（c）（1）如果系统中物种数为s,且这些物质之间没有化学反应，则c=s。（2）如果在个物质之间，存在R个独立的化学反应，由于每个化学反应都存在一个平衡常数，将有关物质的浓度（活度）联系起来的关系式，则存在化学反应的限定条件，此时c=s-R（3）如果在一些物质之间的浓度存在固定的比例关系的数目为R‘（浓度限制条件），则c=s–R–R’浓度限制条件的具体说明：以2NH3=N2+3H

8、2为例说明之使用浓度限制条件应注意的问题：（1）R‘为体系中为固定关系的等式的数