第四章 多组分系统热力学 本章基本要求 §4-1 组成表示法 §4-2 拉乌尔定律 §4-3 亨利定律 §4-4 偏摩尔量 §4-5 化学势 §4-6 理想液态混合物 §4-7 理想稀溶液 §4-8 稀溶液的依数性
第四章 多组分系统热力学 多组分系统热力学 本章基本要求 §4-1 组成表示法 §4-2 拉乌尔定律 §4-3 亨利定律 §4-4 偏摩尔量 §4-5 化学势 §4-6 理想液态混合物 §4-7 理想稀溶液 §4-8 稀溶液的依数性
引言 两种或两种以上物质以任意比例相互混 混合物 合均匀的系统。该均匀系统中各组分选 用相同的标准态加以研究，称混合物。 例如：气态混合物、液态混合物、固态混合物。 两种或两种以上物质均匀混合且呈分子 溶液 分散状态的系统。该系统中的物质选不 同的标准和不同的方法加以研究称溶 液，分为溶剂(A)和溶质(B)。 例如：液态溶液、 固态溶液。或按溶质的导电性可分为： 非电解质溶液和电解质溶液
引言 溶液 两种或两种以上物质均匀混合且呈分子 分散状态的系统。该系统中的物质选不 同的标准和不同的方法加以研究称溶 液，分为溶剂(A)和溶质(B)。 两种或两种以上物质均匀混合且呈分子 分散状态的系统。该系统中的物质选不 同的标准和不同的方法加以研究称溶 液，分为溶剂(A)和溶质(B)。 例如：液态溶液、固态溶液。或按溶质的导电性可分为： 非电解质溶液和电解质溶液。 两种或两种以上物质以任意比例相互混 合均匀的系统。该均匀系统中各组分选 用相同的标准态加以研究，称混合物。 两种或两种以上物质以任意比例相互混 合均匀的系统。该均匀系统中各组分选 用相同的标准态加以研究，称混合物。 例如：气态混合物、液态混合物、固态混合物。 混合物
§4-1组成表示法 一、 物质B的物质量分数（或摩尔分数）X: nB 物质B的物质量 ∑X=1 XB- 混合物（溶液）的物质量 B 二、 物质B的质量分数WB: W mB 物质B的质量 ∑W=1 ,mB W B 混合物（溶液）的质量
§4-1 组成表示法 = ∑ =1 ∑ B B B B B B X n n X = ∑ =1 ∑ B B B B B B W m m W 混合物 溶液 的物质量 物质 的物质量 )( B X B = 混合物 溶液 的质量 物质 的质量 )( B WB = 一、物质 一、物质BB的物质量分数 的物质量分数 ((或摩尔分数 或摩尔分数)X)XBB：： 二、物质 二、物质BB的质量分数 的质量分数WWBB：：
三、物质B的浓度C(体积摩尔浓度) nB 溶液中物质B的物质量 mol B 溶液的体积 dm3 CB与X的关系： CB 四、 物质B的质量摩尔浓度b3 Cx+ p- MBCB M A 溶液中物质B的物质量 mol 0 溶剂的质量 kg bg与Xg的关系： bB +bB MA
CB与XB的关系： A BB B B B M CM C C X − + = ρ bB与ΧB的关系： B A B B b M b X + = 1 三、物质B的浓度CB(体积摩尔浓度 ) ⎟⎠⎞ ⎜⎝⎛ == 3 dm B mol Vn C B B 溶液的体积 溶液中物质 的物质量 ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ = kg B mol bB 溶剂的质量 溶液中物质 的物质量 四、物质B的质量摩尔浓度bB
§4-2： 拉乌尔定律 1886年拉乌尔根据实验得出蒸汽压与组成的关系 实验现象 一定温度下纯溶剂的饱和蒸汽压有一 定值，若该温度下于纯溶剂中加入少 量溶质，则溶剂的蒸汽压下降。 稀溶液中溶剂的蒸气压等于同温度下 拉乌尔定律 纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的 摩尔分数的乘积，称为拉乌尔定律。 PA=PAXA
§4-2 拉乌尔定律 稀溶液中溶剂的蒸气压等于同温度下 纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的 摩尔分数的乘积，称为拉乌尔定律。 稀溶液中溶剂的蒸气压等于同温度下 纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的 摩尔分数的乘积，称为拉乌尔定律。 拉乌尔定律 A AA xpp * = 1886年拉乌尔根据实验得出蒸汽压与组成的关系 实验现象 一定温度下纯溶剂的饱和蒸汽压有一 定值，若该温度下于纯溶剂中加入少 量溶质，则溶剂的蒸汽压下降。 一定温度下纯溶剂的饱和蒸汽压有一 定值，若该温度下于纯溶剂中加入少 量溶质，则溶剂的蒸汽压下降
讨论 、 溶质是非挥发性物质，pA为溶液的蒸汽压； 2、溶质是挥发性物质，p为溶剂在气相中的分 压； 3、 溶质的摩尔分数xB(1-XA(PA*-PA)PA: 4、YA-PA/p=pAXA/P; 5、 拉乌尔定律的微观解释 A B 稀溶液：FA-FA≠FB-FB≠FA-FB 理想液态混合物：FA-FA-FB-FB-FA-FB
讨论讨论 1、溶质是非挥发性物质，pA为溶液的蒸汽压； 2、溶质是挥发性物质，pA为溶剂在气相中的分 压； 3、溶质的摩尔分数xB=(1 - xA)=(pA*-pA)/pA*； 4、yA=pA/p= pA*·xA/p； 5、拉乌尔定律的微观解释： A B 稀溶液： FA-FA≠FB-FB ≠FA-FB 理想液态混合物：FA-FA=FB-FB=FA-FB
§4-3亨利定律 1803年亨利根据实验得出溶质的蒸汽压与组成的关系： 实验现象 定温度下，气体在溶液中的溶解 度与气体的平衡压力成正比。溶液 中的挥发性溶质也同样适用。 亨利定律 在一定温度和平衡态下稀溶液中挥 发性溶质(B)在气相中的分压P)与 其在溶液中摩尔分数(X)成正比， 称为亨利定律。 PB-kx.B'XB kx,B单位：Pa
§4-3 亨利定律 亨利定律 在一定温度和平衡态下稀溶液中挥 发性溶质(B)在气相中的分压(PB)与 其在溶液中摩尔分数(ΧB)成正比， 称为亨利定律。 pB=kx,B·xB kx,B单位:Pa 实验现象 1803年亨利根据实验得出溶质的蒸汽压与组成的关系： 一定温度下，气体在溶液中的溶解 度与气体的平衡压力成正比。溶液 中的挥发性溶质也同样适用
讨论 1、 kB称为亨利常数，kxBT、溶剂、溶质)） 2、微观解释： ①FA-FA≠FBFB≠FA-F:kB≠PB* ②FAFA-FB-FB-FA-FB::kB=PB*(符合拉乌尔定律) 3、 拉鸟尔定律与亨利定律的关系：kA 稀溶液：溶剂--拉乌尔定律 x,B 溶质--亨利定律 理想液态混合物： PB 全部浓度--拉乌尔定律 4、亨利定律的其它表示 PB-kc,B'CB2 PB-kb.B'bB XB
1 、 kx,B称为亨利常数， kx,B=f(T、溶剂、溶质 ) 2、微观解释： ① F A-F A ≠ F B-FB ≠ F A-F ： kx,B ≠ p B * ② F A-F A=F B-F B=F A-F B：kx,B = p B* (符合拉乌尔定律 ) 3、拉乌尔定律与亨利定律的关系： 稀溶液：溶剂----拉乌尔定律 溶质----亨利定律 理想液态混合物： 全部浓度----拉乌尔定律 4、亨利定律的其它表示 p B=k C，B·C B, p B=kb,B·b B 1 、 kx,B称为亨利常数， kx,B=f(T、溶剂、溶质 ) 2、微观解释： ① F A-F A ≠ F B-FB ≠ F A-F ： kx,B ≠ p B * ② F A-F A=F B-F B=F A-F B：kx,B = p B* (符合拉乌尔定律 ) 3、拉乌尔定律与亨利定律的关系： 稀溶液：溶剂----拉乌尔定律 溶质----亨利定律 理想液态混合物： 全部浓度----拉乌尔定律 4、亨利定律的其它表示 p B=k C，B·C B, p B=kb,B·b B 讨论讨论 A B x B p B * kx,B p A * kx,A
5、 几点说明： ①同一种溶剂中，溶有几种气体时，形成的稀溶液 中，每一种气体分别适用于亨利定律。 ②亨利定律的几种不同表示中，亨利常数k的值 不同，单位也不同。 ③亨利常数k与溶剂、溶质的性质以及温度有关。 ④应用拉乌尔定律、亨利定律时，物质在气、液两 相的分子必须相同。 例如：C0溶于H0中，使用亨利定律计算C0,分 压时，溶质中不包括HC03
5、几点说明： ① 同一种溶剂中，溶有几种气体时，形成的稀溶液 中，每一种气体分别适用于亨利定律。 ② 亨利定律的几种不同表示中，亨利常数 k 的值 不同，单位也不同。 ③ 亨利常数 k 与溶剂、溶质的性质以及温度有关。 ④ 应用拉乌尔定律、亨利定律时，物质在气、液两 相的分子必须相同。 例如：CO 2溶于H 2O 中,使用亨利定律计算CO 2 分 压时,溶质中不包括H 2CO3。 5、几点说明： ① 同一种溶剂中，溶有几种气体时，形成的稀溶液 中，每一种气体分别适用于亨利定律。 ② 亨利定律的几种不同表示中，亨利常数 k 的值 不同，单位也不同。 ③ 亨利常数 k 与溶剂、溶质的性质以及温度有关。 ④ 应用拉乌尔定律、亨利定律时，物质在气、液两 相的分子必须相同。 例如：CO 2溶于H 2O 中,使用亨利定律计算CO 2 分 压时,溶质中不包括H 2CO3
§4-4偏摩尔量 实验 B V=ns+n' m.c 理想液态混合物 实验二 B 实例 V≠nmg+n.c 真实液态混合物 水和乙醇的摩尔体积分别为：18.09cm3/mol,58.37cm3/mol。 各取0.5mol,则V=37.20cm3≠38.22cm3。 V=ngVe +n.ve
§4-4 偏摩尔量 实验一 * , * , += VnVnV cmcBmB 实验二 + = B C * , * , +≠ VnVnV cmcBmB + ≠ B C 水和乙醇的摩尔体积分别为：18.09cm3/mol,58.37cm3/mol。 各取0.5mol,则V=37.20cm3 ≠38.22cm3 。 实例 += VnVnV ccBB 理想液态混合物 真实液态混合物