高等教育出版社：《物理化学》课程电子教案（PPT课件）第五章 多相平衡

第五章多相平衡相律克劳修斯克拉佩龙方程水的相图完全互溶的通高等改育一十一五创家级祝划做材双液系统部分互溶的双液系统物理化学简明教程完全不互溶的双液系统简单低共熔混合（第四版）物的固液累统售口小房买正装出机水各牌有化合物生成的固液系统有固溶体生成的固液系统三组分系统高等我购出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社

高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 部分互溶的 双液系统 完全不互溶的双 液系统 简单低共熔混合 物的固液系统 有化合物生成的 固液系统 完全互溶的 双液系统 克劳修斯- 克拉佩龙方程 有固溶体生成的 固液系统 三组分系统 相律 水的相图

相律$ 5.11.基本概念(1)相和相数Φ(2)物种数S和组分数K(3)自由度数f2.相律的推导： f=K-Φ+23退出返回且录第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 2 (1) 相和相数Φ §5.1 相律 1. 基本概念 2. 相律的推导：f = K – Φ + 2 (2) 物种数S和组分数K (3) 自由度数 f

1. 基本概念(1)相和相数Φ :系统中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气相：Φ=1，均相,液相：Φ=1,2,≤3（根据互溶情况而定），Φ>2，为复相或多相。固相：Φ=1,固溶体Φ>2，除了固溶体之外，有几种物质就有几相。返回且录退出第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 3 1. 基本概念 (1)相和相数Φ ： 系统中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。 气相： Φ =1，均相， 液相： Φ =1, 2, ≤3（根据互溶情况而定）， Φ≥2，为复相或多相。 固相： Φ =1, 固溶体, Φ≥2，除了固溶体之外，有几种物质就 有几相

(2)物种数S和组分数K物种数S:系统中所含化学物质的数量如：水和水蒸气，S-1（水和水蒸气是同一种化学物质组分数K:能够表示系统组成的独立物质数K-S-R-RR:独立的化学平衡数；R：独立的浓度关系数；返回且录退出第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 4 物种数S：系统中所含化学物质的数量。 (2) 物种数S和组分数K 组分数K：能够表示系统组成的独立物质数。 如：水和水蒸气, S=1 (水和水蒸气是同一种化学物质) K=S – R– R R：独立的化学平衡数; R ：独立的浓度关系数;

例如由PCls(g)、PCls(g)、Cl2(g)三种物质所组成的系统，系统中有化学平衡存在，K-2≠3。因为只要任意确定两种物质，则第三种物质就必然存在，而其组成可由化学平衡常数来确定，并不在于起始时是否放入此种物质所以K=S-R其中　R：矛独立的化学平衡数返回且录退出第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 5 例如由PCl5(g)、PCl3(g)、Cl2(g)三种物质所组 成的系统，系统中有化学平衡存在, K=2 3。因 为只要任意确定两种物质，则第三种物质就必然 存在，而其组成可由化学平衡常数来确定，并不 在于起始时是否放入此种物质。 所以K=S – R 其中 R： 独立的化学平衡数

要注意“独立”二字例如系统中有C(s), H,O(g), CO2(g), CO(g), H2(g)共存则有三个化学平衡式：C(s)+H,O(g) CO(g)+H2(g)C(s)+CO2(g) 2CO(g)CO(g)+H,O(g) CO2(g)+H2(g)其中S-5，独立的化学平衡数R+3=2所以K=5-2=36返回目录退出第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 6 例如系统中有C(s), H2O(g), CO2(g), CO(g), H2(g)共存， 其中S=5，独立的化学平衡数 R3=2 所以 K=5– 2=3 则有三个化学平衡式： C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g) C(s)+CO2(g)  2CO(g) CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g) 要注意“独立”二字

在某些特殊的情况下，还有一些特殊的限制条件。例如将PCls(g)单独放在一密闭容器中，达平衡后系统中有PCls(g)、PCls(g)、Cl2(g)，S=3,但PCl.(g)与Cl(g)的比例为1:1。这时就存在一浓度关系的限制条件。因此R=1，R'=1，K=1若将CaCOs(s)单独放在一密闭容器中，达平衡后K-?容器内有CaCO3(s)+CaO(s)+CO2(g)S=3, R=1, R'=0, K-3- 1- 0=2因CaO(s)和CO,(g)在两相中，没有浓度关系。注意：系统确定后，其组分数是确定的，物种数有一定随意性，可以随人们考虑问题的出发点不同而不同返回且录退出第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 7 在某些特殊的情况下，还有一些特殊的限制条件。例如 将PCl5(g)单独放在一密闭容器中，达平衡后， 系统中有PCl5(g)、PCl3(g)、Cl2(g)，S=3， 但PCl3(g)与Cl2(g)的比例为1:1。这时就存在一浓度关系的 限制条件。因此R=1， R =1，K=1 容器内有CaCO3(s)+CaO(s)+CO2(g)。 S=3，R=1，R =0，K=3– 1– 0=2。 因CaO(s)和CO2(g)在两相中，没有浓度关系。 若将CaCO3(s)单独放在一密闭容器中，达平衡后K=？ 注意：系统确定后，其组分数是确定的，物种数有一定随 意性，可以随人们考虑问题的出发点不同而不同

例NaCI-H,O系统NaCl, H,O: S-2, R-0, R'=-0, K=2NaCl不饱和水溶液S=3:Nat, Cl-, H2OR=0,R=1:: [Na+]=[CI-],所以K= 3- 1=2NaCI饱和水溶液，有NaCI(s)存在S=4: NaCl(s), Nat, Cl-, H,OR=1: NaCl(s) = Na++ CI-,R'=1: [Na+]=[C1-],所以K= 4 - 1- 1=2X返回且录退出第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 8 例 NaCl - H2O系统 NaCl，H2O: S=2, R=0, R’=0, K=2 NaCl饱和水溶液，有NaCl(s)存在 S=4：NaCl(s), Na + , Cl－, H2O, R=1: NaCl(s) = Na ++ Cl－, R’=1: [Na +]=[Cl－], 所以 K= 4 – 1– 1=2 NaCl不饱和水溶液 S=3： Na + , Cl－, H2O, R=0, R’=1: [Na +]=[Cl－], 所以 K= 3– 1=2

系统确定后，其组分数是确定的NaCI饱和水溶液，有NaCl(s)存在S-6 : NaCl(s), Nat, Cl-, H,O ,H+, OH-R=2 : NaCl(s) Na++ Cl--H,0一H+ + OH-R'=2: [Na+]-[C1-], [H+]-[OH-]电中性[Nat]+[H+][CI-]+[OH-]不是独立的所以K=6- 2-2=2。返回且录退出第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 9 系统确定后，其组分数是确定的。 NaCl饱和水溶液，有NaCl(s)存在， S=6 ：NaCl(s), Na + , Cl－, H2O ,H+ , OH－, R=2：NaCl(s) Na ++ Cl－, H2O  H+ + OH－, R’=2: [Na +]=[Cl－], [H+]=[OH－], 电中性 [Na +]+[H+][Cl－]+[OH－]不是独立的, 所以 K=6– 2–2=2

(3)自由度数f相数不变条件下，能够在一定范围内独立变动的强度性质称作系统的自由度。即能确立系统状态的独立变量，如T, p, c。例①一杯水和一桶水：T,p,F-2，状态相同，不用确定系统的大小； NaCl(sln): T, p, c, f=3)NaCl(饱和)：T, p,f=2（浓度确定c=f(T))30④ H,O(I)-H,O(g)共存系统：f-l。因T, p中只有一个独立变量 p=f(T)0返回且录退出第五章多相平衡

第五章 多相平衡 返回目录 退出 10 (3) 自由度数f 例 ①一杯水和一桶水： 相数不变条件下，能够在一定范围内独立变动的强 度性质称作系统的自由度。即能确立系统状态的独 立变量，如T, p, c。 T, p, f=2，状态相同，不用确定系统的大小； ② NaCl(sln)：T, p, c, f =3 ③ NaCl(饱和)：T, p, f =2（浓度确定c=f (T)） ④ H2O(l) - H2O(g)共存系统： f=1。因T, p中只有一个独立变量 p=f (T)