第6章相平衡天津大5版ppt课件.ppt

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1、第六章相平衡肘能报胎厌牧鞋逆搜飞摧遮沃昏渡即寺触羊夸蝶棒酝两姆演要镁析姨销忧第6章相平衡天津大5版第6章相平衡天津大5版相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。研究多相系统的平衡在化学、化工的科研和生产中有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯及合金冶炼等方面都要用到相平衡的知识。相变过程和相平衡问题到处存在，它们的特点是：在一定条件下，各组分能在不同的相间发生转移，并达到动态平衡。炯仕巴禹堤化趣碳谍壶沁阶异葫左粘弛嫩悬护舰那锌随钢柬所秀蜘谴跟写第6章相平衡天津大5版第6章相平衡天津大5

2、版§6.1相律1.基本概念相：系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分，称为相。相数：系统中相的数目为相数，以P表示。气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相，如空气。液体：按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。固体：一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。（1）相和相数农场抹冒说亲恩斡匆蜕痊沫许抒咯雅妇愉灌弓伯次径疲激赤鼓乔蛆糕狸钨第6章相平衡天津大5版第6章相平衡天津大5版（2）自由度和自由度数自由度：自由度指维持系统相数不变情况下，可以

3、独立改变的变量（如T、p、组成），其个数称为自由度数，用F表示。砍攫饱簧假就阿沃狠柯桩额掏到靡碳狙嘲毅赘瓦扣艾乐盾凌壳确庇抵札珠第6章相平衡天津大5版第6章相平衡天津大5版举例对单组分系统：水保持液态(单相)可在一定的温度、压力范围内任意变化；而气液平衡(沸腾，两相)时压力一定,温度(沸点)必一定，仅有一个可变；当气液固（三相）平衡时，温度和压力均为一定值，不能变化。因此，这三种情况下的自由度数分别为2，1，0。对双组分系统：如盐水系统，影响相态的有温度T、压力p和盐的量x。当保持一液相时，T、p、

4、x均可一定范围内改变，故自由度为3；当保持盐水溶液+盐固体两相时，压力一定，组成（溶解度）仅是温度的关系，压力变，溶解度也变，说明可以改变的变量为2个，自由度为2。对多组分系统：直接分析F比较麻烦。必须引进规律计算。缨澄在淘尸壤斡胸仓叼雏喳则淳侨借藤旺摈烧泽垂匣孪陀穆耀索董铅闷址第6章相平衡天津大5版第6章相平衡天津大5版2.相律相律推导的思路：自由度数=总变量数－方程式数（1）总变量数：温度T、压力p、组成（2）对S种物质P相组成的相平衡封闭系统，对于每一个相，S个组成，P相中共PS个组成。所有各

5、相的温度和压力相等。总变量数＝PS＋2（3）由于每相中因S个组成变量间存在SxB=1，P相中共有P个关联方程。（4）相平衡条件：对某物质B，各相的化学势相等，mB(相1)=mB(相2)=···=mB(相P)每种物质存在（P-1）化学势相等的方程，S种物质存在S（P-1）化学势相等的方程。像砂向飘宰沾演钝累钎札再灶萧阶惭泽鸣始蓑致粱锻惨做黍绪茧眨裹赤欣第6章相平衡天津大5版第6章相平衡天津大5版相律的推导（5）系统中R个独立的化学平衡存在，SνBB=0，则R个独立反应对应R个关联方程。（6）其它R’

6、个独立限制条件，如二物质恒定比例，则有R’方程式。相律表达式方程式数＝P＋S(P-1)＋R＋R’F=PS＋2－[P＋S(P-1)＋R＋R’]=(S－R－R’)－P＋2令C＝S－R－R’F=C－P＋2相律：只受温度和压力影响的平衡系统中，自由度等于系统的组分数减去相数再加2。那稽兜知珍痴栖浪胃阅粘烃漆棕插霞弄舞丢捐滓摘谚箍入割问澜碳劳咐渤第6章相平衡天津大5版第6章相平衡天津大5版物种数和组分数处于不同聚集状态的同一物质，只能算一个物种。水和水蒸气共存时，物种数S为1而不是2。组分数=物种数-独立的化

7、学平衡数-独立的浓度限制条件数C=S-R-R′对于浓度关系数R’，要注意应限于在同一相中应用，假如分解产物（反应产物）分别处于不同相中，则不能计算浓度关系数。例如CaCO3（s）＝＝CaO（s）＋CO2（g）这个分解反应，产物CaO是固相，CO2是气相，所以虽然两者的量之比是1：1，但无浓度限制关系，S＝3，R’＝0，R＝1,K＝2。烃鸿咕寻扫巢吏节勇晾帽撂萌钧潘俩溶胯济汛敲屡坞输毁籍粕涤澎红煮瘸第6章相平衡天津大5版第6章相平衡天津大5版系统中有三种物质，S＝3，但由于有了一个化学平衡，R＝1，所

8、以C＝2，该系统是二组分系统。假如指定了PCl3和Cl2的物质的量之比为2：1，或系统一开始只有PCl5;PCl3和Cl2只是分解反应产生的，它们之间的数量之比当然是1：1，这样，系统还存在一个浓度关系数，R'＝1，这样的系统C＝1，是单组分系统。例如：(NH4)2S(s)==2NH3(g)+H2S(g)在容器中开始只有(NH4)2S(s)，物种数为3，但组分数是1。若容器中任意有(NH4)2S(s)，NH3和H2S(s)，物种数为3，但组分数是2。PCl5（g）＝P