《物理化学电子教案》PPT课件

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1、物理化学电子教案—第五章水的相图水冰水蒸气609273.16相律：f=K−+2克拉佩龙方程：8/4/2021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。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（phasediagram）：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（phasediagram）：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。8/4/2021

2、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）5.2克劳修斯—克拉佩龙方程（T-p的关系）5.3水的相图5.4完全互溶的双液系统5.5部分互溶的双液系统5.6完全不互溶的双液系统（一）单组分系统（二）二组分系统（1）双液系统8/4/2021第五章　多相平衡—基本内容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（三）三组分系统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（2）固—液系统8/4/20215.1　相律(1)几个基本概念1、相系统中物理和化学性质完全均

3、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。8/4/20215.1　相律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。8/4/20215.1　相律2、

4、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。8/4/20215.1　相律例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。8/4/20215.1　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。8/4/20215.1　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

5、分数=物种数即K=S8/4/20215.1　相律(2)系统中有化学反应时（即存在化学平衡）：此时有组分数=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。8/4/20215.1　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。8/4/20215.1　相律例

6、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。8/4/20215.1　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8/4/20215.1

7、　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。8/4/20215.1　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。结论：浓度限制条件必须是应用于同一相中，

8、即要求是同一相中几种物质