章溶液和多组分体系热力学课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《章溶液和多组分体系热力学课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 溶液 组分 体系 热力学 课件
- 资源描述:
-
1、上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15 物理化学第三章气态溶液固态溶液液态溶液非电解质溶液正规溶液Z=f(T,P,n1,n2nK)上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15 第三章 溶液和多组分系统热力学3.1 偏摩尔量3.2 化学势3.3 溶液组成的表示法3.4 稀溶液中的两个经验定律 3.5 理想液体混合物及各组分化学势3.6 理想稀溶液及各组分的化学势3.7 稀溶液的依数性3.9 非理想溶液3.8 吉布斯杜亥姆公式 上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15.1 偏摩尔量多组分变组成系统与定组成系统的区别偏摩尔量多组分系统中的基本公式上一内容下一内容回主目录O返回2
2、022-8-15一 多组分变组成系统与定组成系统的区别1、多组分变组成系统增加了各物质的组成变量;Z=f(T,P,n1,n2 nK)2、多组分变组成系统中各容量性质不遵从简单加和性;3、摩尔热力学性质随着各物质的组成变化而变化;Zm(A,x1)Zm(A,x2)4、系统在某一时刻变化方向需用某热力学量的微小变 化来判断。dGT.P.Wf=00上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15二 偏摩尔量对多组分系统:12k(,)ZZ T p n nn.2)2(.21)1(.1.dnnZdnnZdPPZdTTZdZcnPTcnPTnTnPccBBCnPTBKBnTnPdnnZdPPZdTTZC)(.
3、1.上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15偏摩尔量 ZB,m称为物质B的某种容量性质Z的偏摩尔量 (partial molar quantity)。等,下BBCnPTBKBPTdnnZdZC)(.1.BKBmBPTdnZdZ1.则:令:)(,)(BCnpTBdefmBCnZZ上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15偏摩尔量几点讨论:1.偏摩尔量的物理意义:.偏摩尔量是强度性质。3.纯物质的偏摩尔量是其摩尔量。4.任何偏摩尔量都是T,p和组成的函数。(1)表示Z随nB的变化率;(2)表示在无限大系统中加入1摩尔B物质引起系统性质Z的增量。上一内容下一内容回主目录O返回2022-
4、8-15三 偏摩尔量集合公式12k(,)ZZ T p n nnBBCnPTBKBnTnPdnnZdPPZdTTZdZC)(.1.等温等压下:BKBmBPTdnZdZ1.上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15偏摩尔量的集合公式在保持偏摩尔量不变的情况下,对上式积分12k1122kk000dddnnnZZnZnZnBKBmBPTdnZdZ1.1122kkn Zn Zn Z上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15偏摩尔量的集合公式上式即为偏摩尔量的集合公式。(意义?)1122VnVn V 例如:系统只有两个组分,其物质的量和偏摩尔体积分别为 和 ,则系统的总体积为:11,n V22
5、,n VkBBB=1Z=n Z即:,m上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15偏摩尔量的集合公式写成一般式有:cccccBBB,(B)BBBBB,(B)BBBBB,(B)BBBBB,(B)BBBBB,(B)BB ()()()()()T p ncT p ncT p ncT p ncT p ncUUn UUnHHn HHnAAn AAnSSn SSnGGn GGnB =上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-153.2 化学势化学势的定义 化学势的物理意义 多组分系统的基本公式 气体物质的化学势上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15一 化学势的定义狭义定义:cB,(c B)B
6、()T p nGn等温、等压下系统的偏摩尔Gibbs自由能称作化学势。上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15化学势广义定义:B,(c B)()cSV nBUn,(c B)()cS p nBHn,(c B)()cT V nBAn,(c B)()cT p nBGn保持特征变量和除B以外其它组分不变,某热力学函数随其物质的量 的变化率称为化学势。Bn上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15二 化学势物理意义化学势是决定物质传递或变化方向的一个强度因素。应用实例:(1)多组分系统的两相变化方向)()()()(BBBBdndndndnBBBBBmBdndnGdG.上一内容下一内容回主目
7、录O返回2022-8-15按照吉布斯自由能判据:0)()()(BBBdndG相自发相相变为平衡可逆相自发相即0000)()(:BB上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15(2)化学反应 2SO2+O2=2SO3等T、P下:dOSOSOdOdSOdSOdndGBBB)()(2)(2)()(2)(2223223:0:即根据自由能判据dG反应逆向自发反应处于平衡反应正向自发0000)()(2)(2223OSOSO上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15综上所知:一过程的方向性取决于始终态物质化学势的大小,满足下面不等式:过程向逆向自发进行过程达到平衡过程向正向自发进行0000BBB显
8、然,是所有过程达平衡的条件。0BB上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15三 多组分系统中的基本公式 在多组分系统中,各热力学函数的值还与各组分的物质的量有关。例如:12k(,)UU S V n nncBBk,(c B)BB 1Bd()d()d()dV nS nS V nUUUUSVnSVnBBBddddHT SV pnBBBddddAS Tp Vn BBBddddGS TV pn 同理:即:BBpdVTdSdU多组分系统热力学四个基本公式上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15四 气体物质的化学势理想气体的化学势混合理想气体中各组分的化学势*非理想气体的化学势上一内容下一内容
9、回主目录O返回2022-8-15理想气体的化学势(,)(,)lnpT pT pRTp$mdddppppppRTVppp$dpVdTSdBBB等温下:dpVdBB对纯物质:mBVV 所以:dpVdBmB,ppRTTpTln)(),(上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15理想气体的化学势该式为理想气体化学势的表达式。ppRTTpTln)(),(,)T p$)式中 是温度为T,压力为标准压力时理想气体的化学势,称为标准态化学势。P 压力下的状态称为气体的标准态。上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15混合理想气体的化学势ppRTTpTBBBln)(),(BBmBPdPRTdPVd.
10、定积分得:式中 是温度为T,B气体分压为标准压力时化学势,称为B的标准态化学势。P 压力下的状态称为该气体的标准态。)(TB设混合理想气体中B遵从RTVpBmB,上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15*非理想气体的化学势f 称为逸度(fugacity),可看作是有效压力。设:pf 用f取代理想气体式中的压力P,得化学势表达式:称为逸度系数(fugacity coefficient)pfRTTpTln)(),(lnln)(),(RTPpRTTPT或上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15*非理想气体的化学势当 ,这是理想气体。0,1,pfp则 显然,实际气体的状态方程不同,逸度
11、系数也不同。1limlimlim000ppppfpfRTTpTln)(),(标准态:pppf,1(假想标准态)上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15例 题 将nA molA和nB molB在298K、标准压力下混合为混合气体,求该过程的G。解:)lnln(BABBBAAAnnnnnnnnRTG=nAA+nBB)ln()ln(BBBBAAAAppRTnppRTn上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15*化学势与压力和温度的关系BccBcB,B()()T nnT p nT nnGppnBcc,B()T nnT p nGnpc,BB()T p nVVnBccBcB,B()()p n
12、nT p np nnGTTnBcc,B()p nnT p nGnT,BB()=cT p nSSn 所以有:dpVdTSdBBB上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15证明:mBPPmBCTH,)(()mBmBnPTBBTSHnGC,)(()mBPnPTBPnPTPBpnPTBPmBCnCTHnnHTTHCCC,)()()()(解:()上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15mBmBnPTBBTSHnGC,)(cCnPTBnPTBBTSHnnG,)()(():mBmBTSH,CCnPTBnPTBnSTnH,)()(上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15.3 溶液组成的表
13、示法 在液态的非电解质溶液中,溶质B的浓度表示法主要有如下四种:1.物质的量分数2.质量摩尔浓度3.物质的量浓度4.质量分数上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15溶液组成的表示法1.物质的量分数 (mole fraction)BxBB def (nxn总)溶质B的物质的量与溶液中总的物质的量之比称为溶质B的物质的量分数,又称为摩尔分数,单位为1。上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15溶液组成的表示法2.质量摩尔浓度mB(molality)BBA def nmm 溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为溶质B的质量摩尔浓度,单位是 。这个表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制
14、溶液,不受温度影响,电化学中用的很多。-1kgmol上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15溶液组成的表示法3.物质的量浓度cB(molarity)B def BncV 溶质B的物质的量与溶液体积V的比值称为溶质B的物质的量浓度,或称为溶质B的浓度,单位是 ,常用单位是 。cB与温度有关。3mmol3dmmol上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15溶液组成的表示法4.质量分数wB(mass fraction))(BB总mmw 溶质B的质量与溶液总质量之比称为溶质B的质量分数,单位为1。上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15.4稀溶液中的两个经验定律一、拉乌尔定律(R
15、aoults Law,1887)在定温下,在稀溶液中溶剂的蒸气压与溶液中溶剂的物质的量分数成正比。*AAApp x)1(B*AAxpp*AB*AAppxp1BA xx如果溶液中只有A,B两个组分,则数学式:*Ap式中为纯溶剂的饱和蒸气压。上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15稀溶液中的两个经验定律二、亨利定律(Henrys Law,1803)在一定温度和平衡状态下,挥发性溶质的蒸气压与溶质在溶液中的物质的量分数成正比。xpk x式中 称为亨利定律常数。xkmBpk mBcckp 数学式:亨利定律另两个表示式:上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15稀溶液中的两个经验定律三个比
16、例系数K之间的关系 BABmMx.ABBMcx.BxBmBcxkmkckxAmAckMkMk1BxBAmBAcxkxMkxMk1cmkk上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15稀溶液中的两个经验定律使用亨利定律应注意:(1)式中p为该气体的分压。对于混合气体,在总压不大时,亨利定律分别适用于每一种气体。(3)溶液浓度愈稀,对亨利定律符合得愈好。对气体溶质,升高温度或降低压力,降低了溶解度,能更好服从亨利定律。(2)溶质在气相和在溶液中的分子状态必须相同。如 ,在气相为 分子,在液相为 和 ,则亨利定律不适用。HClH-ClHCl上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-153.5 理
17、想液体混合物及各组分的化学势 溶液中任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律。理想液体混合物的通性:0mixV(1)0mixH(2)0mixS(3)0mixG(4)(5)拉乌尔定律和亨利定律没有区别BB*BBxkxppxxkp*B理想液体混合物(理想溶液)的定义:BBxpp*上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15理想液体混合物及各组分的化学势 不是标准态化学势,而是在温度T,液面上总压p时纯B的化学势。近似看作标准态化学势。),(*BpT通常忽略积分项,得:各组分的化学势B*BBln),(xRTpT变换:(1)(2)BBBB()lndppTRTxVp$BBB()lnTRTx$物质的纯
18、态可作为其标准态。上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-153.6 理想稀溶液及各组分的化学势理想稀溶液的定义溶剂的化学势溶质的化学势上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15理想稀溶液中各组分的化学势在一定的温度和压力下的稀溶液中,溶剂遵守Raoult定律,溶质遵守Henry定律,这种溶液称为理想稀溶液,简称稀溶液。理想稀溶液的定义上一内容下一内容回主目录O返回2022-8-15溶剂的化学势因溶剂服从Raoult定律,所以:*AAAA,pp xp 近似等于标准态化学势,因此:*A(,)T p溶剂的化学势AA*AAA*AAA()ln(/)=()ln(/)ln (,)=(,)l n
展开阅读全文