高等教育出版社：《物理化学简明教程》教材配套教学课件（PPT电子教案，第四版）第五章 多相平衡

相律 第五章多相平衡 克劳修斯 克拉佩龙方程 水的相图 完全互溶的 双液系统 音通高等教育“十一五”国家级现划教材 部分互溶的 双液系统 完全不互溶的双 物理化学简明教程 简单低共熔混合 物的固液系统 (第四版) 有化合物生 线) 有固溶体生 ) 三组分系统 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

- §5.1相律 1.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 2.相律的推导:f=K-①+2 第五章多相平衡一 返回目录退出

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)相和相数匝 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:酉=1,均相, 液相:=1,2s3(根据互溶情况而定), ￠b>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。 第五章多相平衡一 返回目录退出

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-R R:独立的化学平衡数; R:独立的浓度关系数; 第五章多相平衡一 返回目录退出

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PCl5(g)、PC1(g)、Cl!)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。 第五章多相平衡一 返回且录退出

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,H2O(g),CO2(g)COg,Hg)共存 则有三个化学平衡式 C(S+H2O(g)=CO(g)+H2(g) C(S+CO2(g)2C0(g) CO(g)+H2O(g)=C02(g)+H2(g) 其中S=5,独立的化学平衡数R3=2 所以K=5-2=3 第五章多相平衡一 返回且录退出

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PClg)单独放在一密闭容器中,达平衡后, 系统中有PCl(g)、PCl3(g)、C2(g),S=3, 但PC1g)与Cl4)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CaCO3)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CO2(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。 第五章多相平衡一 返回目录退出

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

树NaC1-HO系统 NaCl, Ho: S=2.R=0.R=0K=2 NaC不饱和水溶液 s=3: Naclho R=0 R=1:[Na]=[Cl-] 所以K=3-1=2 NaC饱和水溶液,有NaC(s)存在 s=4: Nacl(s), Nat, CI, H2O R=1: NaCl(s)=Nat+CI-, R=: Na*=cI-I 所以K=4-1-1=2 第五章多相平衡一 返回目录退出 8

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 NaC饱和水溶液,有NaC(s)存在, s=6: Nacl(s), Na*, Cl-, H2O, Ht, OH R=2: Nacl(s -Nat+ CI H2O=H+OH R=2:Na]=Cl-],[H=[OH] 电中性NaH=C-+OH-不是独立的,‖ 所以K=62-2=2。 第五章多相平衡一 返回且录退出

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

元-心 - (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,p,c 例①一杯水和一桶水: Tp=2,状态相同,不用确定系统的大小;‖ ②NaCl(sn):Tp,c,f=3 ③NaCl(饱和):T,p,f=2(浓度确定c=∫(T) ④H2O()-H2O(g)共存系统 f1。因,p中只有一个独立变量p=f(T) 第五章多相平衡一 返回目录退出10

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)