物化第五章多相平衡.ppt

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1、第五章多相平衡漳州师范学院化学与环境科学系5.1相律系统中,物理性质和化学性质完全均一的部分相和相之间有明显的界面,越过界面,物理或化学性质发生突变系统中相的总数,称为“相数”,以符号“”表示.一杯液体水:,,Cp,m,T,p化学性质等NaCl晶体:,,Cp,m,T,p化学性质等CH4气体:化学性质,Cp,m,T,p等一、基本概念1.相(Phase)相伯乐相马，术士相面，男女相（二声）亲等宰相（四声）：国王委派值班大臣察看国事李白远游，相一座山，觉得好看。他想象这座山也在相他，诗就来了：“相看两不厌，只有敬亭山。”这两句诗表现出来的已不只是对敬亭山的无限钟爱，在诗人眼里

2、，敬亭山完全人格化了,它不再是观赏的对象，而是自己相看“不厌”的最亲密的朋友。诗人使用的是“只有”这样朴素无华的口语，却极有表现力，它以山之有情,反衬出人之无情。而把敬亭山当成自己在世间的唯一知己，既可见山之无比灵秀，令人领略不尽，又可见诗人世无知音的孤独幽愤。李白写这首诗时，距他离开长安已将近十年。这时的李白对当时社会的弊端已经有了相当深刻的认识,清高傲岸的性格使他无法容于现实,于是他的孤独感越来越强烈,愤世嫉俗的情绪与日俱增,他只好向大自然去寻求慰藉,寻觅知音,这首诗表现的正是这样一种心情。气体:只有一个相=１,不论气体的种类有多少固体:一个固体就是一个相.固溶体除外.液体

3、:根据溶解度不同,可以是一个或二个相,最多不超过三个相.一、基本概念1.相(Phase)物种数:系统中所含化学物质数,用符号“Ｓ”各物质的两种聚集态,Ｓ=１２.如H2O(l),(g),(s)组分数:足以表示系统各相组成所需要的最少独立物种数,用符号“Ｋ”组分数和物种数是完全不同的概念,无化学反应发生,Ｋ=Ｓ一、基本概念2.物种数和组分数如PCl5,PCl3,Cl2三种物质组成系统,存在化学平衡:如系统中有化学平衡存在,Ｋ不一定等于ＳPCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)这时:Ｓ=３,Ｋ=２３.因为只要确定两种物质,则第三种物质就必然存在,并且其组成可由Ｋ所确定所以:Ｋ

4、=Ｓ-ＲＲ——独立的化学平衡数一、基本概念2.物种数和组分数注意：化学平衡一定要是独立的,例如C(s),CO(g),CO2(g),H2O(g),H2(g)５种物质组成的系统,可以写出三个化学平衡:(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)(2)C(s)+C2O(g)=2CO(g)(3)CO(s)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)但上述三个平衡中只有两个是独立的,可由其中任意两个通过相加减得到第三个.因此Ｒ=２３.一、基本概念2.物种数和组分数如有特殊限制条件,情况又将不同如PCl5,PCl3,Cl2三种物质组成系统中,若指定mol(PCl3)/mol(Cl2)=

5、1,或开始时只有PCl5,则平衡时mol(PCl3)/mol(Cl2)=1,这时就存在一浓度限制条件,因此Ｋ=１２３.Ｋ=Ｓ-Ｒ-Ｒ`Ｒ`:浓度限制条件.注意:浓度限制条件只在同一相中方才能成立,在不同相之间,浓度限制条件不成立.CaCO3的分解,mol(CaO)/mol(CO2)=1,但是由于一个是固相一个是气相浓度限制条件不成立,Ｋ=２１.一、基本概念2.物种数和组分数尽管一开始只有CaCO3,平衡时:CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)mol(CaO)=mol(CO2),定温下,Kp=pCO2=cons.但,p(CO2)和CaO的饱和蒸气压[p*(CaO)]之

6、间并没有能相联系的公式,即指定了温度可知Kp(=pCO2),但并不能确定CaO的量.上述平衡系统,一个T有一个Kp,即f=１,若有浓度限制条件能成立,通过以后的相律可计算:f=Ｋ+２-=１+２-３=0,显然不符合实际情况.一、基本概念2.物种数和组分数物种数Ｓ随着考虑问题的角度不同而不同,但是Ｋ值总是一样的.如:NaCl,H2O构成系统,只考虑相平衡,S=K=2.Sol(NaCl+H2O),考虑NaCl电离平衡,Ｓ=３,有H2O,Na+,Cl-,因为溶解是电中性的,mol(Na+)=mol(Cl-),Ｒ`=１,Ｋ=３-１=2.再考虑H2O的电离平衡,Ｓ=６,NaCl,H2O,N

7、a+,Cl-,H+,OH-.此时,R=2,R`=2NaCl=Na++Cl-H2O=H++OH-mol(Na+)=mol(Cl-),mol(H+)=mol(OH-),K=S-R-R`=6-2-2=2一、基本概念2.物种数和组分数在不引起旧相消失和新相产生的条件下,可以在一定范围内独立变化的强度性质.用符号“f”表示.如,H2O(l)在不产生H2O(g)和H2O(s)的条件下,T,p可在一定的范围内变化.f=2.如H2O(l)=H2O(g)呈平衡,在H2O(l)和H2O(g)都不消失