第六章 相平衡(第六版)ppt课件.ppt

《第六章 相平衡(第六版)ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章相平衡相平衡研究的一项主要内容是表达一个相平衡系统的状态如何随其组成、温度、压力等变量而变化。其中一种方法是用图形表示相平衡系统的温度、压力、组成间的关系，这种图形称为相图。相图的特点是直观，从图中能直接了解各变量间的关系，对较复杂系统的相图这一特点表现得尤为突出。本章主要介绍相律和一些基本的相图，以及如何由实验数据绘制相图、如何应用相图等。前言在详细讨论相平衡之前，让我们首先回答这样一个一般问题，即，要定义一个多相、多组分系统的平衡态需要多少个独立变量？1.系统的强度变量决定系统的相平衡(1)单相、多组分系统对一个单相、多组分系统，实验结果表明系统的平

2、衡态由温度T，压力p及各组分的物质的量决定：§6.1相律即系统的独立变量数为。(2)多相、多组分系统饱和硫酸铜水溶液恒温、恒压下移除部分液相或固相并不影响系统的平衡位置（各相的组成不发生改变）。结论：多相、多组分系统的相平衡由其强度变量所确定。系统的组成一般用摩尔分数或质量分数表示。假设系统包含有P个相及S个不同的组分。系统的平衡态通过指定其温度、压力及每个相各组分的摩尔分数来标记。因此，P个相，S个组分的系统总的变量数为上述个变量并不都是相互独立的。确定一个系统平衡态所需相互独立强度变量的个数称为该系统的自由度。2.系统的独立变量数自由度3.相律如果(1)系

3、统中没有化学反应发生；(2)每个组分均存在于每一个相中，则系统的强度量存在下述约束条件：(1)每个相中均有，共产生P个约束条件；(2)根据相平衡条件，对每个组分对化学势总的约束条件：。共产生个限制条件。注：化学势为T，p及组分摩尔分数的函数，对化学势的限制也即对上述变量的限制。在上述给定条件下，系统独立强度变量的个数称为相律，它揭示了一个系统的自由度与系统所包含的相的个数及系统的组分数间的关系，由吉布斯首先提出。公式去除第二条假定即一个组分可以不存在于每一个相中。此时，由于相平衡条件为相平衡，相中缺失j，所有与相平衡的相其不构成对化学势的约束。显然，摩尔分数减

4、少的个数与化学势约束条件减少的个数相等。因此，*相律，适用于不是每一个组分都存在于每一个相的情况。去除第一条假定系统中可有化学反应发生。对系统中每一个独立的化学反应，当其达到反应平衡时有,产生一个对化学势的约束。注意：(1)独立化学反应指的是不能表示为系统中其他化学反应的组合的反应，如(2)方程中的为组分B在其存在的任意相的化学势。即反应组分不必存在于同一相中。由于，因此独立的化学反应数为2。假设系统中存在R个独立的化学反应，由于每个独立的化学反应均产生一个对化学势的约束，因此相律变为*除了反应平衡之外，可能还存在其他对系统强度变量的约束。这些约束条件源于系统

5、的制备条件。(1)组分物质量之间的计量关系例1，在一抽成真空的容器中放入过量的后，系统达到平衡时存在如下平衡：解：由于，该系统三个反应中只有两个是独立的，故。设反应(1)和(2)的平衡反应进度分别为x，y。则有由于系统恒容，有产生了两个额外的限制条件。因此，系统的自由度：自由度为1，说明该平衡系统中，T及四种气体的分压力(也可以说是T、气体总压及任意三种气体的气相摩尔分数)五个变量中，只要有一个确定，其余四个皆为定值。(2)对于由电解质溶液组成的系统，每个相必须是电中性的例2，HCN的水溶液。系统中存在5个组分：HCN，，，和。存在下列独立反应平衡：此外，由于

6、溶液必须是电中性的，因此该式是一个对强度量的独立约束。综上所述，相律具有下面的一般形式：是由于计量关系和电中性条件而产生的约束条件。为了保持相律形式上的简洁性，定义称为系统的独立组分数，从而相律写作：独立组分数相数温度T和压力p例3计算分解反应达平衡时系统的自由度。假设系统起始时只有。解：组分数，相数，独立化学反应数，其他限制条件。根据相律：即系统在维持三个相平衡共存的条件下只有一个变量可变，选T做为系统的独立变量，则压力p为温度T的函数，称为的分解压。需要特别注意的是，虽然反应平衡系统中，但和分属于两个纯物质组成的相，有及，因此并不能构成对系统强度变量的约束

7、。注意：(1)相律只能用于平衡系统；(2)系统只能做体积功；(3)相律更一般的形式：此处n包括T和p以及影响相平衡的其他变量，如电场、磁场及重力场等。(4)对于只包含凝聚相的系统，压力对平衡的影响常常能够被忽略，故相律简化为：§6.2单组分系统相图pentan-2-one(Z)-pent-2-en-2-ol除纯物质外，单组分系统也包括一些混合物，如独立组分数：1.总体描述系统自由度：系统最大自由度。选取温度T和压力p作独立变量。由T和p张成的空间中的点与系统的平衡态间1–1对应。在该空间中将各变量间的关系表示出来所构成的图即为相图：系统中包含两个平衡相时，p为

8、T的函数，表示为曲线；包含三个平衡相时