物理化学电子教案一第五章 相单衡 1673M T/K 熔化物(单相) 熔化物L(单相) 673 147 C+L H A+L A+L 573 1073F ONN C+L B+L E A+EC C+L 873 A+C C+EB B+E 473 C+E 04C0.6 0.81.0 CuCI(A) FEcB FeCl(B) CaF2(A) Cacl2(B) 形成狼完化合物的烟圈成不稳合的圈 Chapter Five
Chapter Five 1 物理化学电子教案—第五章 相 平 衡
第一节相、组分数和自由度的概念 领城中的重要赵用,也是化学热力学的主要 研究对象。 在化学研究和化学生产过程的分离操作中,经 常会遇到各种相变过程,如蒸发、冷凝、升华、 溶解、结晶和萃取等,这些过程及到不同相之 问的物质传递。 Chapter Five
Chapter Five 2 第一节 相、组分数和自由度的概念 相平衡、热平衡和化学平衡是热力学在化学 领域中的重要应用，也是化学热力学的主要 研究对象。 在化学研究和化学生产过程的分离操作中，经 常会遇到各种相变过程，如蒸发、冷凝、升华、 溶解、结晶和萃取等，这些过程及到不同相之 间的物质传递
、相( phase) 系统内部物理和化学性质完全均匀的部 分称为相。 相与相之间在指定条件下有明显的界 面,在界面上宏观性质的改变是突变 式的。 系统中相的总数称为相数,用P表示 Chapter Five
Chapter Five 3 1、相(phase) 相与相之间在指定条件下有明显的界 面，在界面上宏观性质的改变是突变 式的。 系统中相的总数称为相数，用P表示。 系统内部物理和化学性质完全均匀的部 分称为相
均匀的要求:均匀到分子水平。 气体 不论有多少种气体混合,只有一个气相。 液体: 按其互溶程度可以组成一相、两相或三 相共存 若可以相互溶解,即为一相; 若出现分层,则每层液体为一相 同一体系中最多可以三液相并存; Chapter Five
Chapter Five 4 均匀的要求：均匀到分子水平。 气体： 不论有多少种气体混合，只有一个气相。 同一体系中最多可以三液相并存； 按其互溶程度可以组成一相、两相或三 相共存。 液体： 若可以相互溶解,即为一相； 若出现分层，则每层液体为一相；
固体 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。 特殊:固态溶液(固熔体),它是单 相(以原子水平混合均匀) Chapter Five
Chapter Five 5 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。 特殊：固态溶液（固熔体），它是单 相（以原子水平混合均匀）
2、相图( phase diagram) 研究多相系统的状态随组成、温度、 压力等变量的改变而发生变化,并 用几何图形来表示系统状态的变化, 这种图称为相图。 Chapter Five
Chapter Five 6 2、相图(phase diagram) 研究多相系统的状态随组成、温度、 压力等变量的改变而发生变化，并 用几何图形来表示系统状态的变化， 这种图称为相图
3自由度( degree offreedom) 在不改变系统中原有平衡相数的条件 下,确定系统的平衡状态所需的独立 强度变量(温度、压力、组成等)称为 系统的自由度。 独立变量的数目称为自白度数,用符号f 表示。 例如水的气液平衡时,T,p只有一个 可独立改变,f=1 Chapter Five
Chapter Five 7 在不改变系统中原有平衡相数的条件 下，确定系统的平衡状态所需的独立 强度变量(温度、压力、组成等)称为 系统的自由度。 3、 自由度 (degree of freedom) 例如水的气-液平衡时，T，p只有一个 可独立改变，f=1。 独立变量的数目称为自由度数，用符号f 表示
要求:独立变量可在一定的范围内任意变 化而不会引起系统相数的增加或减少。 如果已指定某个强度变量,除该变量以 外的其它强度变量数称为条件自由度, 用f表示。 例如:指定了压力:f=f-1 指定了压力和温度:f=f-2 Chapter Five
Chapter Five 8 如果已指定某个强度变量，除该变量以 外的其它强度变量数称为条件自由度， 用 f *表示。 例如：指定了压力：f * = f –1 指定了压力和温度： f * = f –2 要求：独立变量可在一定的范围内任意变 化而不会引起系统相数的增加或减少
4、组分数( iumber of component) 在平衡系统所处的条件下,能够确保 各相组成所需的最少独立物种数称为 系统的组分数。 组分数的数值C等于体系中所有物种数 S减去体系中独立的化学平衡数R,再减 去各物种间的浓度限制条件R。 C=S-R-R Chapter Five
Chapter Five 9 4、组分数 (number of component) 在平衡系统所处的条件下，能够确保 各相组成所需的最少独立物种数称为 系统的组分数。 组分数的数值C 等于体系中所有物种数 S减去体系中独立的化学平衡数R ，再减 去各物种间的浓度限制条件R' 。 C = S − R− R
例如:一气体体系开始为纯NH3气体到下 列反应达平衡:2NH3(g)=N2(g)+3H2(g) 平衡后有3个物种N2,H2,NH3;S=3 存在一个化学平衡反应 R=1 系统中的H2和N2是由NH分解而来故两者的 物质的量的比是一常数:R=1 n(H2):n(N2)=3:1;p(H2):p(N2)=3:1 C=S-R-R=3-1-1=1 Chapter Five
Chapter Five 10 例如：一气体体系,开始为纯NH3气体, 到下 列反应达平衡：2NH3 (g)= N2 (g)+3H2 (g) 平衡后有3个物种: N2 , H2 , NH3；S=3 C S R R = − − = − − = 3 1 1 1 存在一个化学平衡反应： R=1 系统中的H2和N2是由NH3分解而来,故两者的 物质的量的比是一常数: R’=1 n(H2 ):n(N2 )=3:1； p(H2 ):p(N2 )=3:1