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1、油田基础化学课件第1页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-1 溶液的组成表示方法 二、质量分数：定义：wB=（def）mB/mB；wB 1；wB：组分B的质量分数，单位为 1；mB：溶液中组分B的质量；第2页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-1 溶液的组成表示方法 三、质量摩尔浓度：定义：单位质量溶剂中所含溶质B的物质 的量，称为组分B的质量摩尔浓 度，通常用表示，单位mol.kg-1。公式：bB=nB/mA nB：溶液中组分B的物质的量，mol；mA：溶液中溶剂A的质量，kg；第3页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-1 溶液的组成表示方法 四、物质的量浓度：定义：cB=（def）nB/V
2、 nB：溶液中组分B的物质的量，mol；V：溶液的体积，m3（亦可用 l）。例题P19 例2-1；第4页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 一、拉乌尔定律：研究对象：研究溶剂的饱和蒸气压 所遵循的规律。表述：在一定温度下，在稀溶液中 溶剂的饱和蒸气压与溶剂的 物质的量分数成正比，这一 规律称为拉乌尔定律。第5页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 表达式1：PA=P*A xA PA：稀溶液上方溶剂A的饱和蒸气 压，Pa；P*A：该温度下纯溶剂A的饱和蒸气 压，Pa；（影响因素有4个）xA：溶液中溶剂A的物质的量分数；第6页，本讲稿共126页2溶液及相平
3、衡2-2 稀溶液的基本定律 表达式2：PA=P*A xB PA：饱和蒸气压下降值，Pa；xB：溶液中溶质B的物质的量分数；适用条件：理想稀溶液及理想溶液。解释：在任意满足xA 1的溶液中，溶剂分子 所受的作用力几乎与纯溶剂中的分子 相同。小结布置作业P46 2；第7页，本讲稿共126页（第5次课）2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 二、亨利定律：研究对象：研究理想稀溶液中溶质的蒸气压所遵 循的规律。表述1：在一定的温度下，气体B在溶液中 的溶解度与该气体的平衡分压成正 比。表述2：在一定温度下，稀溶液中挥发性 溶质在气相中的平衡分压与其在溶 液中的物质的量分数成正比。第8页，本讲稿共126
4、页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 表达式1：PB=kxB PB：稀溶液上方溶质B的平衡分 压，Pa；xB：溶质的摩尔分数或气体溶解 度；k：亨利常数或溶解度常数（亦可 用kx表示），Pa；（影响因素有4 个）第9页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 表达式2：PB=kcCB 表达式3：PB=kbbB 应用亨利定律注意事项：（1）亨利定律仅适用于稀溶液和低中 压气体。第10页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 （2）亨利定律只适用于溶质在气相和 液相中分子形式相同的物质，如 HCl溶于苯和氯仿时，在气液相中 均以HCl分子形式存在，适用于亨 利
5、定律；而HCl溶于水时，则不能 以HCl形式存在，不适用于亨利定 律。第11页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 （3）总压不大时，气体混合物溶于同一种溶 剂时，亨利定律对各种气体分别适用，其公式中的压力分别为该种气体的分 压，而不是总压。（4）稀溶液溶剂的蒸气压遵从拉乌尔定律，溶质的蒸气压遵从亨利定律，则溶液的 蒸气压可用下列公式进行计算：P=PAPB=P*AxAkxB 第12页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律例题P21 2-2；三、分配定律：1、分配定律：表述：在一定温度下，一种溶质B 分配在互不相溶的两种溶剂 中的浓度比值为一常数，这一规 律
6、称为分配定律。第13页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 表达式为：K=xB/xB xB、xB：组分B分别在、相中的浓度（物质的 量分数）；K：分配常数，其值的大小取决于 平衡时的温度、溶质和溶剂的 性质。第14页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 解释：用亨利定律解释。如在采油过程中的水、油和 天然气系统，假设油、水互不 相容，而甲烷既溶于水又溶于 油，如下图所示。第15页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 CH4在水和油中溶解示意图：CH4油水第16页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 根据亨利定律：在
7、油中 P甲烷=k1x油中甲烷；在水中 P甲烷=k2x水中甲烷；平衡时 k1x油中甲烷 k2x水中甲烷 即 x油中甲烷/x水中甲烷=k2/k1=K （证毕）第17页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 2、分配定律的应用萃取：萃取定义：萃取是利用一种与溶液 不相容的溶剂，将溶质 从溶液中抽取出来的操 作过程，所用的溶剂称 为萃取剂。原理：分配定律。第18页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 萃取效率计算表达式：mn=mKV/（KVV）n mn：n次萃取后留在原溶液中的溶 质质量，g；m：原溶液中溶质的质量，g；V：原溶液的体积，dm3；V：每次所用萃取剂
8、的体积，dm3；第19页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-2 稀溶液的基本定律 结论：对于给定了一定量的萃取剂来 说，少量多次的萃取要比一次萃 取的效率高得多。例题P23 2-4；小结布置作业P45 5；第20页，本讲稿共126页（第6次课）2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 稀溶液含义：不挥发非电解质稀溶液。稀溶液的依数性含义：稀溶液的某些性 质主要取决于其中所含粒子的数 目而与溶质本身的性质无关，称 之为稀溶液的依数性。第21页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 稀溶液的依数性内容：稀溶液的蒸气压下降；稀溶液的沸点上升；稀溶液的凝固点下降；稀溶液具有渗透压；第22页，本
9、讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 一、稀溶液的蒸气压下降：饱和蒸气压定义：在一定温度下，密闭真空容器中液体与其蒸气 处于平衡时，蒸气所具有的压 力，叫该液体在该温度下的饱 和蒸气压；用P*A表示，单位为 Pa。第23页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 饱和蒸气压影响因素：物质的本性。温度的影响：温度升高，液体的 饱和蒸气压增大。外压的影响：外压增大，液体的 饱和蒸气压增大。外加化学物质的影响。第24页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 稀溶液的蒸气压下降规律：一定温度 下，溶剂A中溶入了难挥发非电解 质B后形成的稀溶液，稀溶液的蒸 气压较纯
10、溶剂的蒸气压低。（用拉 乌尔定律解释）第25页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 稀溶液的蒸气压下降计算公式：PA=P*A xB PA：纯溶剂的蒸气压与溶液蒸 气压之差，即溶液蒸气压下 降值，Pa；P*A：纯溶剂的饱和蒸气压，Pa；xB：溶质的物质的量分数。第26页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性n 溶液蒸气压下降的原因解释：（可以用分子运动论来 解释。）液体蒸气压是液体和蒸气处于气、液平衡时的蒸气压力，所以液体的蒸气压力与液面蒸发的分子数有关。由于加入了溶质，溶液的内部和表面的少部分溶剂分子被难挥发非电解质溶质分子代替，单位体积中溶剂的分子数较纯溶剂时变
11、小，因此再次达到气、液平衡时，液面上方的蒸气分子浓度一定小于纯溶剂上方的蒸气分子浓度，所以稀溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压。由于溶质是难挥发的，这里的溶剂蒸气压实际上就是溶液的蒸气压。溶液的蒸气压就下降了。第27页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 二、溶液的沸点上升：溶液的沸点定义：指在一定的外压 下，溶液的饱和蒸气压等于外界 压力时的温度。溶液的沸点升高规律：对于难挥发的 非电解质溶液，溶液的沸点较 纯溶剂的沸点升高。第28页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 溶液的沸点升高计算公式：Tb=kbbB Tb：沸点升高值，K；Tb：溶液的沸点，K；T*b：纯
12、溶剂的沸点，K；kb：溶剂的沸点上升常数，其值仅取决于 溶剂的本性，而与溶质的性能无关，一些常见的值列于下表中。第29页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性溶剂 水 乙醇 丙酮 环己烷 苯 氯仿 四氯化碳 351.48 329.3 353.25 353.25 334.35 349.387 0.51 1.20 1.72 2.60 2.53 3.85 5.02 （表）几种常见溶剂的正常沸点及沸点升高常数第30页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 溶液沸点升高的原因：图示如下（图）稀溶液沸点上升第31页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 在上图中纯
13、溶剂的蒸气压-沸点曲线用O*C*表示，C*点是纯溶剂的蒸气压PC与外压PA等压线的交点，其对应的温度T*B为纯溶剂的沸点。OC线为溶液的蒸气压-沸点曲线，因溶液的蒸气压下降，第32页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 在温度T*B时溶液的蒸气压小于外界压力，溶液并不沸腾，必须将溶液升温，增加溶液蒸气压。当溶液的蒸汽压升至与外压相等，即达到C点时溶液方能沸腾，此C点对应温度即为溶液沸点。因此，溶液的沸点升高。第33页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 三、溶液的凝固点降低：溶液的凝固点定义：指液态溶液中析出固 态纯溶剂时的温度。或指液态纯溶剂 的蒸气压与固态纯
14、溶剂的蒸气压相等 时的温度。溶液的凝固点降低规律：当液态纯溶剂中 溶入了不挥发的非电解质，溶液的凝 固点较纯溶剂的低。第34页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 溶液的凝固点降低计算公式：Tf：凝固点下降值，K；Tf：溶液的凝固点，K；T*f：纯溶剂的凝固点，K；Kf：溶剂的凝固点下降常数，其值仅取决 于溶剂的本性，而与溶质的性能无 关，一些常见的值列于下表中。第35页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性溶剂 水 乙酸 环己烷 苯 萘 三氯甲烷 273.15 289.75 279.63 278.65 353.50 280.951.86 3.90 20.0 5.
15、10 6.90 14.4 第36页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 溶液的凝固点降低的原因：图示如下（图）稀溶液凝固点降低第37页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 图中纯溶剂与纯固体溶剂的蒸气压曲线交于A点，对应的温度就是纯溶剂的凝固点。当在溶剂中加入了溶质形成了稀溶液，溶液的蒸气压下降，其溶液的曲线在纯溶剂的下方，欲达溶液曲线与纯固体曲线相交B点，需降低溶液的温度，才能使溶液的蒸气压等于纯固体蒸气压，B点对应的温度为溶液的凝固点。第38页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 四、溶液的渗透压：溶液的渗透和渗透压图示如下：（图）渗透和渗透
16、压第39页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性n 溶液的渗透与渗透压理解：在容器的左边放入纯溶剂，如水，右边放入蔗糖溶液，之间用半透膜（半透膜指的是只允许溶剂分子通过，而溶质分子不能通过的薄膜）隔开。刚开始时，两边液面高度相等（图a）。经过一段时间后，右面的液面将上升，左边的液面将下降（图b）这是由于纯水中水分子通过半透膜的速度大于溶液中水分子通过半透膜的速度，结果使蔗糖溶液体积增大，液面上升，这就是渗透现象。渗透作用达到平衡时，半透膜两边的静压差称为渗透压。如果对蔗糖溶液施加渗透压同样大小的外压（图c）就可以阻止渗透的进行。第40页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液
17、的依数性 溶液的渗透压定义：渗透作用达到平衡 时，半透膜两边的静压差称为渗透 压。或为阻止溶剂向溶液渗透而多施 加于溶液端的外压称之为渗透压，用 表示，单位为Pa。第41页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 溶液的渗透压计算公式：溶液的渗透压，Pa；cB：溶质B的物质的量浓度，molm-3。第42页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性 稀溶液的依数性应用：Kb、kf、T和已知时，利用溶液的沸 点上升、凝固点下降和渗透压与浓 度的关系，可以求得溶质的摩尔质 量或检验产品的纯度；又如汽车、坦克等水箱中加入醇类，如 乙二醇、甲醇、甘油使其凝固点降 低而防止结冰；向人
18、体进行静脉输液，要求输入溶液的 渗透压与血液的渗透压相等；利用渗透技术进行海水的淡化和废水处 理等。第43页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-3稀溶液的依数性例题P26 例2-5；小结布置作业P46 五3；第44页，本讲稿共126页（第7次课）2溶液及相平衡2-4相律 一、基本概念：1、相和相数：相：体系中具有完全相同的物理性质和化学性质 均匀的部分叫相（相与相之间有明显的相界 面，可以用机械方法分开）。相数：相平衡系统内相的数目称为相数，常用来 表示。1为单相体系；2为双相体系；3为三相体系；第45页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 相数的确定：气体系统：不管有多少种气体混合，平
19、衡时只能形成一个气相，即 1；液体系统：液体如能均匀混合者则 形成一个液相；若不能均匀混 合者可形成两相或两个以上的液相；第46页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 固体系统：固熔体为单相；一般说来，固体均不能均匀混合各成一个固 相；注：物质的相数与物质的量的多少无 关；物质的相和相数随着条件的变化 是可以改变的；第47页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 2、相平衡：相平衡定义：在一定的条件下，当 一个多相系统中各相的性质和 数量均不随时间变化时，称此 系统处于相平衡。第48页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 3、物种数和组分数：物种数：体系中存在的化学物质的种类数
20、，用S表 示；如：KCl的水溶液物种数为S6，包括KCl、H2O、；组分数：指描述相平衡体系所需的最少且能独立 存在的化学物种数，用C表示；如：KCl的水溶液C2，最少且独立存在的物种 为KCl、H2O；第49页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 物种数S与组分数C之间的关系：C=S-R-R C：组分数；S：物种数；R：独立的化学平衡数；R：同一相中独立的浓度限制条件 数；第50页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 4、总组成和相组成：图示：g lABABP第51页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 总组成：表示整个相平衡系统某组 分总的组成称为总组成；相组成：表示体系
21、的某一相中某组 分的组成称为相组成；第52页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 如：甲烷溶于水的体系，气相组成 液相组成 体系的总组成（有时用zB表示）第53页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 注：对于单相体系，总组成就是相组成；对 于多相体系，总组成不等于相组成；5、系统点和相点：（后述）6、自由度数：自由度：在不引起旧相消失和新相产生 的前提下，可以在一定范围内 独立改变的强度性质(如 T、P和 组成等)称为自由度。第54页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 自由度数：体系中自由度的最大数目称 为该状态下的自由度数，用 符号f表示。如：在某一范围内，可以任意改变
22、温度和压力，使水始终保持在 液相，则这个体系的自由度 f2（温度、压力）；第55页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 再如：当水和水蒸气两相平衡时，则温 度和压力两个变量中只有一个是 可以独立变动了，即平衡蒸气压 由温度决定而不能任意改变，水 的汽、液平衡体系的自由度数为 f1（温度或压力）。第56页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 二、相律：1、研究对象：相律是研究相平衡体系 中相数、组分数、自由度数以 及外界因素（温度、压力等）之间数量关系的一种普遍规 律。第57页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 2、吉布斯相律数学表达式：C表示独立组分数；表示相数；2表示温度
23、和压强两个变量。第58页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 相律的其它数学表达式：f=C-+n，n指影响相平衡的所有外界 因素；（1是指指定了温度或压 力，忽略其它因素），f叫条件自 由度数；（温度和压力同时确定，忽 略其它因素）；第59页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律例题1在密闭容器中，苯和甲苯形成的 溶液与其溶液的蒸气平衡共存，求 该体系的自由度数。解：该体系的相数（气、液），体系的组 分数 （苯、甲苯），根据 =2-2+2=2（温度 T、压力P）。第60页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律例题2充满密闭容器中的乙醇水溶液，求该体系的自由度数。解：该体系只有一个
24、液相，组分数C=2，根据f=C-2=2-1+2=3（温度T、压力P和两个组分之一的物质的量分 数xB）。第61页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-4相律 3、相律的重要性及局限性：重要性：为确定和f提供理论依据即相律 可以确定有几个因素对体系的相 平衡产生影响，在一定条件下有 几个相等等。局限性：相律不能解决上述数目具体代表 哪些相或变量，也不知道每一个 相的数量是多少。例题3P30 例2-6；第62页，本讲稿共126页（第7次课）2溶液及相平衡2-5相图 描述相平衡体系的性质（例如沸点、蒸气压、熔点、溶解度等）与条件（温度、压力）及组成间的函数关系的方法：表格法；解析法；图解法等；第63页
25、，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图n 相图：指一定条件下相的状态图即图 解法；n 相图类型：单组分（纯物质）系统相图；二组分系统相图；三组分系统相图；第64页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图补单组分系统饱和蒸气压与温度的关系：即克劳修斯-克拉贝龙方程：第65页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 结论：温度越高，饱和蒸气压越大。应用：有助于绘制二组分系统相图。判断一定温度下，哪种组分为 易挥发组分。第66页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 一、单组分系统相图：（水的相图）1、相律分析：对于单组分系统，根据相律 自由度数可能有下列三种情况：当=1时，f=2，称为
26、双变量系统（温度T和 压力P）；当=2时，f=1，称为单变量系统（温度T或 压力P）；当时=3时，f=0，称为无变量系统。第67页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 2、相图绘制：单组分体系的状态或相间平衡 关系完全取决于温度和压力，可以 用二维pT图表示这种关系；对于水来说，通过实验测出这 三种两相平衡的温度和压力的数 据，即可根据数据绘出水的相图。第68页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 水的相图如下：第69页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 3、相图分析：1）面：即三个相区。相态：相图中每一个面或区 域代表物质的某一个 相。用s、l、g分别表 示水的固相区、液
27、相 区和气相区。第70页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 相数：=1。自由度数：f=2。2）线：即三条相线。OA线：相态：是水和水蒸气的两相 平衡曲线，H2O（l）H2O（g），即水的饱和蒸气压曲线。OA线不能 任意延长，它的终点是临界点A （，）。第71页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 相数：=2。自由度数：f=1。OB线：相态：是冰和水蒸气的两相平 衡线，H2O（s）H2O（g），即冰的升华（蒸气压）曲线。理 论上可延长到绝对零度附近。第72页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 相数：=2。自由度数：f=1。OC线：相态：是冰和水两相平衡线，即 H2O（s）H
28、2O（l），即是冰的熔点曲 线或水的凝固 点曲线。OC线不能无限 向上延长，当压力达到 开 始，相图变化比较复杂，此处不讨论。第73页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 相数：=2。自由度数：f=1。OD虚线：相态：（是AO线的延长线，OD线在OB 线之上，它的饱和蒸气压比同温度下处 于稳定状态的冰的蒸气压大，因此是不 稳定状态，图中用虚线表示，称为过冷 水的饱和蒸气压曲线。）H2O（s）。第74页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 相数：=2。自由度数：f=2。3）点：即一个三线交点O。相态：O点是三条平衡线的交点，称为三 相点，即H2O（s）H2O（l）H2O（g）。相数：
29、=3。自由度数：f=0。水的三相点的温度为 273.16K，压力为610.62Pa。第75页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 注：三相点和冰点的区别：n三相点：是纯水的三相平衡时的温度。即纯 水、冰、水蒸气三相共存时的温度。也可以认为是外压等于其饱和蒸气压 0.611kPa时纯水凝固成冰的温度。n冰点：是在外压为101325下，被空气饱和了的 水凝结成冰的温度。该系统为一多组分 系统的三相共存。冰点可以随外压变化 而变。第76页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 4、相图应用：确定某条件下系统的状态。确定某条件发生变化时系统的状态 变化情况。例题P33 例2-7；小结布置作业
30、P45 三2；第77页，本讲稿共126页（第8次课）2溶液及相平衡2-5相图 二、二组分系统相图简介：1、相律分析：，二组分系统最多可有三个独立变量，所以要 用三维相图才能完整地描述其相平衡关系，这很 不方便。常常将二组分系统三个变量其中的一个 变量人为设定成常数，而得到立体图形的界面 图即两个变量的平面图。第78页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 2、二组分体系相图的类型：按聚集状态分：在双液系中分为：(1)完全互溶的双液系；(2)部分互溶的双液系；(3)不互溶的双液系；第79页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 在固液体系中：(1)简单的低共熔混合物；(2)有化合物生成的
31、体系；(3)完全互溶的固溶体；(4)部分互溶的固溶体等；第80页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 按性质分：蒸气压组成图即 图；沸点组成图即图或熔点组成图 即 图；蒸气压沸点图即pt图；第81页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 3、理想溶液：定义：指在恒温恒压下，在全部组成范 围内每种组分的蒸气均服从拉乌 尔定律的溶液，称之为理想溶 液。特征：在恒温恒压下，组分混合形成 溶液时，无热效应变化；在恒温恒压下，组分混合形成 溶液时，无体积变化；第82页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 理想溶液应满足两个条件：溶质和溶剂的分子大小和形状相 似；溶质B分子之间、溶剂A分子
32、之间 以及溶质分子B和溶剂分子A之间 的相互作用力基本相同。第83页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图三、理想溶液完全互溶的双液系统相图：1、二组分理想溶液等温下的压力 组成图即 相图：P、xB、yB的含义：第84页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 图示：g lyAyBxAxBP第85页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 相图的绘制：关系图：解析法绘制（还有实 验法、间接法。）设A（甲苯）和B（苯）两种纯物质混 合可以形成理想溶液，温度为T时，各 纯物质的饱和蒸气压分别为 ，且 。第86页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 第87页，本讲稿共126页2溶液及相
33、平衡2-5相图 若以P为纵坐标，组成xB为横坐标作图，得到p-xB的关系图是一条直线，如下图（图a）所示：（图a）理想溶液的P-xB相图第88页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 相图：在上述的溶液平衡系统中，蒸气压与 液相组成符合拉乌尔定律，液面上方的气 体，视为理想气体，故符合道尔顿分压定 律。由拉乌尔定律：、；由道尔顿分压定律：、；将上各式联立得：第89页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图或 第90页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 若以P为纵坐标，组成yB为横坐标作图，得到p-yB相图是一条曲线，如下图（图b）所示：（图b）理想溶液的p-yB相图第91页，本讲
34、稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 见下图。（图）理想溶液的p-xB（yB）相图第92页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 精馏法进行提纯分离的理论依据：柯氏定律：若 ，则 。柯氏定律证明：因为 ，所以 ，得证。第93页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图（2）相图分析：图中的区域：三个区域。上方区域：相态：l（A+B）；相数：=1；条件自由度数：f=2（定温）即压力P和组成xB（yB）；第94页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 中间区域：相态：l（A+B）g（A+B）；相数：=2；条件自由度数：f=1（定温）即压力P或组成xB（yB）；第95页，本讲稿共126页2溶
35、液及相平衡2-5相图 下方区域：相态：g（A+B）；相数：=1；条件自由度数：f=2（定温）即压力P和组成xB（yB）；第96页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 图中的线：上方直线：称液相线或泡点线，表示 系统蒸气压与液相组成的关系。相态：l（A+B）g（A+B）；相数：=2；条件自由度数：f=1（定温）即压力P或组成xB（yB）；第97页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 下方曲线：称气相线或露点线，表示系 统蒸气压与气相组成的关 系。相态：l（A+B）g（A+B）；相数：=2；条件自由度数：f=1（定温）即压力P或组成xB（yB）；第98页，本讲稿共126页2溶液及相平衡
36、2-5相图 图中的点：A点：A的纯组分气、液平衡点；相态：l（A）g（A）；相数：=2；条件自由度数：（定温）；如 90时，甲苯的饱和蒸气压 为540Pa。第99页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 B点：B的纯组分气、液平衡点；相态：l（B）g（B）；相数：=2；条件自由度数：（定温）；如 90时，苯的饱和蒸气压为 1347Pa。第100页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 （3）相图应用：两个重要概念：系统点：用来表示系统压力与组成的点叫 物系点或称为系统点。如图中 C、D、E、F点是同一个系统点。相点：用来表示一个相的压力和相组成 （）所描述的点叫相点，图中 D、L、Q点
37、叫液相点，图中F、G、H点叫气相点，液相点和气相点统 称相点。第101页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图n 系统点与相点的关系：只有一个相时，系统点就是相点；两相（两共轭 相）共存时，两个相点位于系统点 两侧的相线上，且3 点处于一水平 线(结线)上(因系统温度，蒸气温度 和液相温度等同)。第102页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 应用：同单组分系统。同单组分系统。计算气、液两相的相对数量（当系 统点处于两相区时）（通过杠杆规则 来计算。杠杆规则：表述：在两相平衡系统 中，两相的物质的量与系统点 到两个相点的线段长度成反 比。第103页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-
38、5相图 公式：以上图为例说明之。；证明：以ng表示体系气相中物质的量，nl表 示体系液相中物质的量，气相组成 yg，液相组成xl，体系的总组成为x。第104页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 ng nl n 体系中某一组分的含量应等于该组分 在气相与液相中的含量之和 经整理得：即：证毕。第105页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 2、二组分理想溶液等压下的温度组 成图：即 图。相图绘制：实验法；解析法；间接法；注：此处运用解析法绘制相图。第106页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 因系统是恒压，根据拉乌尔定律：第107页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图n
39、该式反映了液相组成与温度的关系。若指定不同的温度，则可求得不同液相组成值，将温度为纵坐标，组成为横坐标，即可得到温度组成曲线，即下图中的下方曲线。第108页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图（图）苯和甲苯的 相图图 第109页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 又根据理想气体分压定律得：第110页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图n该式反映了气相组成与温度的关系。同上的做法可得到上图中的上方曲线。该图即是苯和甲苯的 相图。第111页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图n 相图分析：同P-xB（yB）相图。n 相图应用：同P-xB（yB）相图。第112页，本讲稿共1
40、26页2溶液及相平衡2-5相图n P-xB（yB）相图与 的比 较：A、B两组分构成的完全互溶双液体系，若纯B的蒸气压高，则纯B的沸点较低，则易挥发组分的沸点较低，难挥发组分的沸点较高。第113页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 压力组成相图上，液相线在气相线 之上；温度组成相图上，气相线 在液相线之上。压力组成相图上，液相线为直线，气相线为曲线；而温度组成图 上，气、液相线均为曲线。3、二组分理想溶液等压下的压力温度相图 即pT相图：（略）第114页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图【了解内容】2-5相图 3、二组分真实混和物的相图：非理想溶液（或真实液态混合物统）：绝大多
41、 数二组分溶液不能在全部组成范围内均遵 守拉乌尔定律，称之为非理想溶液（或真 实液态混合物系统）。第115页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 非理想溶液分类：1）正偏差液态混合物（如苯丙酮系统）；2）负偏差液态混合物（氯仿乙醚系统）；3）极大值正偏差液态混合物（乙醇环己烷 系统）；4）极小值负偏差液态混合物（氯仿丙酮系 统）；第116页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 如下图所示：（a）一般正偏差pxB图 （b）一般负偏差pxB图第117页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图（c）最大正偏差pxB图 （d）最大负偏差pxB图第118页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2
42、-5相图 非理想溶液相图：共12个。如：最大正偏差TxB图 最大负偏差TxB图 例题P39 例2-8；例题P40 例2-9；第119页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 四、三组分系统相图：1、相律分析；对于三组分系统，C3，根据相律，可知，fmax=5-min=5-1=4 即系统最多可以有四个独立的强 度变量，常为温度、压力和两个 组成。所以，其相图也就是四维 坐标 图。常将温度和压力固定，而用二维 平面图表示。第120页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 2、三组分相图的表示：常用等边三角坐标表示。图示：如下图所示；第121页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 等边
43、三角坐标：（图）等边三角坐标图第122页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 说明：A、B、C三个顶点分别表示 三种纯物质A、B、C，各顶 点均为单组分体系；AB、BC、CA三条边分别表示 体系只含有A和B、B和C、C 和A，在各线上均是二组分体 系；第123页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 三角形内部任意一点代表由A、B、C三个组分所组成的三组分体 系；第124页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图 三组分体系的组成表示：如图中有任 意一点P，要读出它的各物质的 含量，则过P点作AB、BC、CA 的平行线，平行线的高度便是 对应顶点该纯物质的相对含 量，P点各物质的相对含量应 为：。第125页，本讲稿共126页2溶液及相平衡2-5相图小结布置作业P45 三4；（第2章完）第126页，本讲稿共126页