敞开体系与溶液.ppt

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1、1第五章敞开体系与溶液-引言5-1引言一、溶液的定义、特点与分类1、研究对象：组成可变的多组分均相体系。2、溶液定义：体系含有多个组分，每一组分物质都以分子、原子、离子的形式分散到其他物质之中。3、溶液特点：属于多组分均相体系，组成在一定范围可变化。4、溶液分类：5、溶剂（A）和溶质（B）：§5-1引言-组成表示2二、溶液的组成表示法1、物质的量分数（摩尔分数）溶液中物质B的物质的量分数定义为:2、质量分数物质B的质量分数指溶液中所含B的质量与溶液的总质量之比都是无量纲的量。和33、质量摩尔浓度溶质B的质量摩尔浓度是指1kg溶剂中所溶解

2、的B的物质的量，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，在电化学中用应用较为广泛：单位：mol•kg-1。4、物质的量浓度单位：mol•m-3。（1）浓度是溶液系统的强度性质，与溶液的量无关。（2）同一溶液只要取适量的溶液就可进行不同标度的浓度之间的换算。（3）在很稀的浓度范围内，上述各种浓度量之间成正比例关系。§5-1引言-组成表示4例：对二元体系：§5-1引言-组成表示5例.(1)试求=0.0177的乙醇水溶液的质量摩尔浓度（2已知乙醇质量分数为0.044的溶液的密度=992kg.m-3，。试求此水溶液的浓度

3、解：(1)取1mol溶液，则其中含B（即乙醇）和A（即水）分别为0.0177mol和0.9823mol，则(2)取100g溶液，则其中含B为（4.4/46）mol，溶液体积为(0.1/992)m3,=4.4/46/(0.1/992)=948mol•m-3=0.0177mol/(0.9823·MA)=0.0177/(0.9823×18×10-3)=1mol.kg-1§5-1引言-组成表示6§5-2偏摩尔量一、组成可变系统的状态描述：1、组成可变的封闭系统相当于敞开系统2、溶液的状态描述7§5-2偏摩尔量1、一个实例-不同的乙醇水溶液：二、偏

4、摩尔量：8☆纯物质形成多组分体系后，其容量性质不等于纯物质该种性质的加和值，而且随组成而变。☆当然，1molB对体系的贡献不等于纯B时该性质的数值，即：为什么引入偏摩尔量?混合态与纯态不同，组分间存在相互作用，需要研究混合物中各组分对系统广延量的贡献-偏摩尔量§5-2偏摩尔量9§5-2偏摩尔量2、偏摩尔量的定义设Z代表V，U，H，S，F，G这些广度性质，则对多组分体系：Z＝f(T，p，n1，n2，……)其全微分则为：§5-2偏摩尔量10定义：则：ZB—偏摩尔量脚注T，p表示T，p恒定，nC表示除组分B以外，其余所有组分(以C代表)均保持恒

5、定不变。11ZB代表§5-2偏摩尔量12（1）物理意义①偏摩尔量ZB是在T，p以及除nB外所有其他组分的物质的量保持不变的条件下，任意广度性质Z随nB的变化率。②也可理解为：在定温、定压下，向大量的某一定组成的混合物或溶液中加入单位物质的量的B时引起的体系的广度性质Z的改变量，例如∶向太平洋中加入1molNaCl。或在等温等压下向有限量的体系中加入dnBmol的物质B所引起的体系容量性质Z的微变量dZ与dnB之比。总之，其核心是保持溶液的浓度不变。§5-2偏摩尔量13（2）几点说明:①只有体系某组分才具有偏摩尔量，对溶液整体而言无所谓偏摩

6、尔量的概念；②只有体系的广度性质才有偏摩尔量（质量和物质的量除外）；③注意右下角标的条件：等温等压；④偏摩尔量本身是强度性质，任何偏摩尔量都是T、p、组成的函数，用k+1个变量描述，即ZB=f(T,P,xB…)；⑤一般情况ZB≠Z*m,B，但纯物质的偏摩尔量就是其摩尔量，即Z*B=Z*m,B；⑥在极稀溶液中：ZA≈Zm,*A⑦偏摩尔量可正、可负。如向稀的硫酸镁水溶液中继续加入硫酸镁时，溶液体积缩小，此时硫酸镁的偏摩尔体积为负值。⑧偏摩尔量是1molB对整体热力学性质的贡献量，而不应该理解为它在混合体系中所具有的量。§5-2偏摩尔量14三、

7、偏摩尔量之间的某些关系式1、偏摩尔量的集合公式恒温恒压下，偏摩尔量的集合公式。§5-2偏摩尔量考虑A、B组成的二元系（恒温恒压）：15§5-2偏摩尔量推广到多元系（恒温恒压）：恒温恒压时：16集合公式表明：多组分的均匀体系，其偏摩尔量具有加和性，摩尔量不具有加和性。§5-2偏摩尔量2、Gibbs-Duhem公式Gibbs-Duhem公式反映了溶液组成变化时组成和偏摩尔量二者之间的关系。根据集合公式：17已知在等温、等压下某均相体系任一容量性质的全微分为：§5-2偏摩尔量两式相比较，得:Gibbs-Duhem公式Gibbs-Duhem公式为

8、一很重要关系.它反映了各偏摩尔量间相互联系、相互消长的制约关系,在讨论溶液问题时非常重要。将该式除以Gibbs-Duhem公式18§5-2偏摩尔量二元溶液中溶质和溶剂关系二元溶液中溶质和溶剂的