《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第5章 多相平衡

相律 净五象 克克方程 瓶平衡 水的相图 p-x和图 杠杆规则 习题课

§5.1相律(Phase rule) 一、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f 二、相律：f=K-Φ+2

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(interface)。 气相：重=1，均相(homogeneous), 液相： Φ=1,2，≤3（根据互溶情况而定）， 重≥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.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。 说明(1)不同聚集状态的同一种化学物质不 能算两个物种。如水和水蒸气，S=1。 (2)一个系统的物种数是可以随着人们 考虑问题的出发点不同而不同的

例：NaCl-H,O系统 1.NaCl,H,O:S=2 2.NaC1不饱和水溶液：Na+,CI,H,O:S=3 3.NaCI饱和水溶液，有NaCl(s)存在：NaCl(s),Na+,CI, H20:S=4, 4.NaCI饱和水溶液，有NaCl(s)存在：NaCl(s),Na,CI-, H2O,H+,OH:S=6

组分数K:能够表示系统组成的独立物质数。 K-S-R-R 说明：(1)R: 独立的化学平衡数； 例系统中有C(s),H20(g),C02(g),C0(g),H2(g)共存， R=? 答：系统中有反应： C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) C(S)+C0,(g）)台CO(g) C0(g)+H20(g)→C02(g)+H2(g) 其中S=5,独立化学平衡数R3=2

说明：(2)R':独立的浓度关系数； 可能是由于化学反应的进行而产生，也可能是指定的， 但只对同相的物质有意义。 例：1.在一抽空的容器中放入PCL5,达分解平衡后 ,生成PCl3(g)和Cl2(g)。问K=? 答：R=1,R'=1,故K=1。 2.在抽空的容器中放入CaCO3,让其发生分解 反应。问K=? 答：R=1,R'=0,故K=2

说明：(3)一个系统的物种数可以随着考虑问题的出 发点不同而不同，但在平衡系统中组分数是确定的。 例3NaCl-H,O系统 1.NaCl,H20:S=2,R=0,R'=0,K=2 2.NaCl不饱和水溶液 Na,CI,H2O S=3, R=0,R'=1:[Na]=[Cl-], K=3-1=2 3.NaCI饱和水溶液，有NaCl(s)存在 NaCI(s),Na+,CI,H2O:S=4, R=l:NaCl(s)台Na+Cl-, R'=1:Na]=[Cl-], K=4-1-1=2

4.NaCl(s),Na,CI,H2O,H+,OH-: S=6, R=2:NaCl(s)→Nat+CI-,H,O→Ht+OH-, R'=2:Na]=[CI],H]=[OH-], 电中性Na]+H]=[CI]+[OH], K=6-2-2=2 练习：P144,习题1

3.自由度f(degrees of freedom) 在不引起旧相消失和新相形成的前提下，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： 工，尸2，状态相同，不用确定系统的大小： ②NaCl(slm): Tp,C,f尸3 ③NaCl(饱和)：T,p,尸2（浓度确定c=f(T)) ④H,00-H,0(g)共存系统： =1。因T,p中只有一个独立变量p=f(T