《物理化学》课程教学课件（讲稿，AⅠ）第5章 相平衡

第五章 相平 453 等湿 单相 等压 等温 p B 液 兰 73 T 两相 液 313 D IC x→ 0 0.2 0.40.60.8 1.0 XB B H,0 质量分数→CH,NH

第五章 相平衡 质量分数 等压 313 4530 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 H O2 C H NH 6 5 2 T/K 单相 两相 B C A' A" An T1 TB 373 D E 等温 p A p B p A xB B

第五章 相平衡 §5.1引言 §5.2多相系统平衡的一般条件 §5.3相律 §5.41 单组分系统的相平衡 §5.5二组分系统的相图及其应用 §5.6三组分系统的相图及其应用

第五章 相平衡 §5.1 引言 § 5.2 多相系统平衡的一般条件 § 5.3 相律 § 5.4 单组分系统的相平衡 § 5.5 二组分系统的相图及其应用 § 5.6 三组分系统的相图及其应用

§5.1引言 基本概念 1.相和相数Φ 2.自由度f

基本概念 1. 相和相数； 2.自由度f §5.1 引言

1.相和相数Φ： 系统中化学组成、物理及化学性质完全均一的部 分称为相。 相与相之间称为界面(interface)。 气相： Φ=1，均相(homogene0uS), 液相： Φ=1,2，<3（根据互溶情况而定）， Φ≥2，为复相或多相(heterogeneous)。 固相：Φ=1，固溶体(solid solution), Φ≥2，除了固溶体之外，有几种物质就有几相

1. 相和相数Φ ： 系统中化学组成、物理及化学性质完全均一的部 分称为相。 相与相之间称为界面(interface)。 气相： Φ =1，均相(homogeneous)， 液相： Φ = 1, 2, 3（根据互溶情况而定）， Φ  2，为复相或多相(heterogeneous)。 固相： Φ =1, 固溶体(solid solution), Φ 2，除了固溶体之外，有几种物质就有几相

2.自由度f(degrees of freedom) 维持相态不变条件下，能够在一定范围内独立变动 的强度性质数称作系统的自由度。即能确立系统状 态的独立变量。如T,p,c 例：①单相液态水： T,卫，=2，一定范围内任意改变T和p,仍能保持水为单相； ②NaCI(sln):T,p,c,f=3 ③NaCl(饱和)： T,p,=2(浓度确定c=∫(T） ④H200-H20(g)共存系统： f户1。因T,p中只有一个独立变量p=f(T

2. 自由度f (degrees of freedom) 例： ①单相液态水： 维持相态不变条件下，能够在一定范围内独立变动 的强度性质数称作系统的自由度。即能确立系统状 态的独立变量。如T, p, c T, p, f=2，一定范围内任意改变T和p，仍能保持水为单相； T, p, c, f=3 T, p, f=2（浓度确定c=f (T)） f=1。因T, p中只有一个独立变量 p=f (T) 。 ② NaCl(sln)： ③ NaCl(饱和)： ④ H2O(l)-H2O(g)共存系统：

§5.2多相系统平衡的一般条件 >在一个封闭的多相系统中，相与相之间可 以有热的交换、功的传递和物质的交流。 >对具有Φ个相系统的热力学平衡，实际上 包含了如下四个平衡： >热平衡 T&=Tf=.=T >力学平衡 pa=p=.=p >相平衡 哈=哈=.=嵋 >化学平衡 VBHB =0 在达到化学平衡时，反应物的化学势等于生成物的化学势

§5.2 多相系统平衡的一般条件 ➢ 在一个封闭的多相系统中，相与相之间可 以有热的交换、功的传递和物质的交流。 ➢对具有 个相系统的热力学平衡，实际上 包含了如下四个平衡： ➢热平衡 ➢力学平衡 ➢相平衡 ➢化学平衡  T = T =  = T    p = p =  = p   B B B       = =  = 在达到化学平衡时，反应物的化学势等于生成物的化学势。  = B  B  B 0

§5.3相律(phase rule) 1.物种数S和组分数C; 2.相律

1.物种数S和组分数C； 2.相律 §5.3 相律 (phase rule)

1.物种数S和独立组分数C 物种数S:系统中所含化学物质的数量。 如：水和水蒸气，S=1 组分数C:能够表示系统组成的独立物质数。 C-S-R-R R:独立的化学平衡数： R':独立的浓度关系数： 注意：系统确定后，其组分数是确定的， 物种数有一定随意性

物种数S：系统中所含化学物质的数量。 如：水和水蒸气, S=1 1. 物种数S和独立组分数C 组分数C：能够表示系统组成的独立物质数。 C=S – R– R’ R： 独立的化学平衡数; R’ ：独立的浓度关系数; 注意：系统确定后，其组分数是确定的， 物种数有一定随意性

R:独立的化学平衡数 说明： (1)应为所讨论条件下实际存在的反应。 例：N2、H2和NH3系统，R=? 常温下，R=0,在高温和有催化剂存在的条件下，R=1 (2)应为独立的化学平衡。 例：系统中有如下反应，R=? C0+H,0→C02+H2 1 R=2 C0+02→C02 2 1 H* 02→H20

R：独立的化学平衡数 说明： （1）应为所讨论条件下实际存在的反应。 例：N2、H2和NH3系统，R=？ 常温下，R＝0，在高温和有催化剂存在的条件下，R＝1 （2）应为独立的化学平衡。 例：系统中有如下反应，R=？ H O H O CO O CO CO H O CO H 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 + ⎯→ + ⎯→ + ⎯→ + R=2

R':独立的浓度关系数 说明：该浓度关系可以是指定关系，也 可以是随着化学反应的进行而产生的， 只对同相的物质有意义。 例1.NH4CI(s)在真空容器中分解成NH3(g)和HCI(g)达平衡。 R’=1 例2.NH,CI(s)在在含有一定量NH(g)的容器中，分解成NHg) 和HCI(g)达平衡。 R'=0 例3.CaC03(s)在真空容器中，分解成C02(g)和CaOs)达平衡。 R’=0

R’：独立的浓度关系数 说明：该浓度关系可以是指定关系，也 可以是随着化学反应的进行而产生的， 只对同相的物质有意义。 例 1. NH4Cl(s)在真空容器中分解成NH3 (g)和HCl(g)达平衡。 R’ ＝1 例 2. NH4Cl(s)在在含有一定量NH3 (g)的容器中，分解成NH3 (g) 和HCl(g)达平衡。 R’ ＝0 例 3. CaCO3 (s)在真空容器中，分解成CO2 (g)和CaO(s)达平衡。 R’ ＝0