華南理工大學(xué)物理化學(xué)復(fù)習(xí)提綱i(參考版)
2025-06-10 16:49本頁(yè)面
【正文】 返回21 (12分) 解：(1) 系統(tǒng)相圖如下圖 MnOFeO系統(tǒng)的液固恒壓相圖和a點(diǎn)的步冷曲線(4) 當(dāng)一含74％FeO的二相組分系統(tǒng)，由1650℃緩慢冷至無(wú)限接近1430℃，試分析此時(shí)各相的組成和質(zhì)量。設(shè)固體量為Ws，利用杠桿規(guī)則則有， (－)(1kg－Ws)= (100－)Ws Ws=例2(2000年題)： 對(duì)MnOFeO二組分系統(tǒng)，已知MnO和FeO的熔點(diǎn)分別為1785℃和1370℃；在1430℃時(shí)，含有40％和70％FeO(質(zhì)量％)兩固溶體間發(fā)生轉(zhuǎn)熔變化，與其平衡的液相組成為85％FeO；在1200℃，兩個(gè)固溶體的組成為36％FeO和74％FeO。(共12分)解：(1) 相圖和各相組成如下(3) 不能。(2) 分析各組分存在的相平衡。℃時(shí)(NH4)2SO4飽和溶液(％)沸騰。三、典型題： 給出一些相變點(diǎn)畫(huà)相圖，用相律分析相圖，用杠桿原理分析組成，畫(huà)冷卻曲線。7．步冷曲線(或稱(chēng)冷卻曲線)的繪制 步冷曲線即系統(tǒng)加熱到高溫后讓其冷卻得到的系統(tǒng)溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線。三相線：在相區(qū)中平行于組成軸的直線。兩相區(qū)特征：若左鄰和右鄰僅涉及一個(gè)單相區(qū)域或一條單組分(單相)線，也就是說(shuō)左鄰和右鄰僅是一條連續(xù)的直線或曲線邊時(shí)，則這區(qū)域一定是兩相區(qū)。例如圖510(a)的區(qū)域II，F(xiàn)經(jīng)E點(diǎn)到G點(diǎn)，從溫度的最低處到最高處，出現(xiàn)折點(diǎn)E，故為單相區(qū)。若在相圖中間，是化合物的組成線。 對(duì)于三相線，其相態(tài)由左右鄰單相區(qū)或單相線和上鄰區(qū)域?qū)?yīng)的相態(tài)組成。若有多個(gè)固溶體，可依次按a、b、g、d命名。某系統(tǒng)中物質(zhì)的總量為n，組成為xo，在某一溫度下達(dá)到兩相平衡，其對(duì)應(yīng)的左右相態(tài)物質(zhì)的量分別為nL、nR，組成分別為xL、xR，則有 或 —杠桿規(guī)則若橫坐標(biāo)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)w，則杠桿規(guī)則可改寫(xiě)為 利用杠桿規(guī)則，加上式或，即可計(jì)算出平衡時(shí)兩個(gè)相態(tài)分布的量。單相區(qū)：P=1，F(xiàn)=CP+1=21+1=2圖65 杠桿規(guī)則示意圖兩相區(qū)：P=2，F(xiàn)=CP+1=22+1=1三相線：P=3，F(xiàn)=CP+1=23+1=0，為無(wú)變量系統(tǒng)。 從上可知，只要知道氣液系統(tǒng)或液固系統(tǒng)的相圖特征，便可知道另一系統(tǒng)的相圖特征。 (a) 固相部分互溶系統(tǒng) (b) 固相有轉(zhuǎn)溶點(diǎn)的部分互溶系統(tǒng) (c) 固相完全不互溶的系統(tǒng) 穩(wěn)定化合物熔化時(shí)固相和液相組成相同，其相圖見(jiàn)下圖，相當(dāng)于兩個(gè)雙組分系統(tǒng)AC和CB相圖的組合。 簡(jiǎn)單的相圖也可分為固相部分完全互溶(形成固溶體a，b)、固相部分互溶(細(xì)分為有一低共溶點(diǎn)和有一轉(zhuǎn)變溫度的系統(tǒng))、固相完全不互溶(形成低共熔混合物)、固相形成穩(wěn)定化合物和固相形成不穩(wěn)定化合物的相圖，見(jiàn)下。 (a) 理想混合物 (b) 最大負(fù)偏差的混合物 (c) 最大正偏差的混合物圖62 二組分系統(tǒng)恒溫下的典型氣液px相圖 (a) 理想或偏差不大的混合物 (b) 具有最高恒沸點(diǎn)(大負(fù)偏差) (c) 具有最低恒沸點(diǎn)(大正偏差)(d) 有最高會(huì)溶點(diǎn)的部分互溶系統(tǒng) (e)有最高和最低會(huì)溶點(diǎn)的部分互溶系統(tǒng) (f) 沸點(diǎn)與會(huì)溶點(diǎn)分離 (g) 液相部分互溶的典型系統(tǒng) (h)液相有轉(zhuǎn)沸點(diǎn)的部分互溶系統(tǒng) (i) 液相完全不互溶的系統(tǒng)圖63 二組分系統(tǒng)恒壓下的典型氣液相圖(1)氣液相圖 根據(jù)液態(tài)的互溶性分為完全互溶(細(xì)分為形成理想混合物、最大正偏差和最大負(fù)偏差)、部分互溶(細(xì)分為有一低共溶點(diǎn)和有一轉(zhuǎn)變溫度的系統(tǒng))和完全不溶(溶液完全分層)的相圖。 (a) 正常相圖 (b) 水的相圖 (c) 硫的相圖圖61 常見(jiàn)的單組分系統(tǒng)相圖二組分系統(tǒng)的相圖 類(lèi)型：恒壓的tx(y)和恒溫的px(y)相圖。單組分系統(tǒng)的典型相圖對(duì)于單組分系統(tǒng)C=1，F(xiàn)=CP+2=3P。常用如下四種方法得到。相圖(1)相圖：相態(tài)與T，p，x的關(guān)系圖，通常將有關(guān)的相變點(diǎn)聯(lián)結(jié)而成。mol－1)(1/T－1/)得 T=返回第六章 相平衡一、主要概念組分?jǐn)?shù)，自由度，相圖，相點(diǎn)，露點(diǎn)，泡點(diǎn)，共熔點(diǎn)，(連)結(jié)線，三相線，步冷(冷卻)曲線，低共熔混合物(固相完全不互溶)二、重要定律與公式本章主要要求掌握相律的使用條件和應(yīng)用，單組分和雙組分系統(tǒng)的各類(lèi)典型相圖特征、繪制方法和應(yīng)用，利用杠桿規(guī)則進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。mol－1/mol－1ln(10－5)/()K =（8分）解：(1) 平衡時(shí)H2O和CO2的分壓p=p總/2，Kq= p(H2O) p(CO2)/pq2=( p總/2 pq)2所以 T1=，K1q= [(2100kPa)]2 =10－5 T2=，K2q= [(2100kPa)]2 = DrHmq =RT1T2ln(K2q/ K1q)/(T2－T1) =試求：(1) 該反應(yīng)的反應(yīng)焓 DrHmq 。mol1DG1= DG3= DG=DG1+DG2+DG3=0 即 假設(shè)(V金V石)與p無(wú)關(guān)，得： (V金V石)( p pq) = DG2 即 =109 Pa = 106 kPa 例2(2003年題)： 反應(yīng) 2NaHCO3(s) = NaCO3(s) +H2O(g) +CO2(g)在溫度為30 ℃ 和100 ℃ 。mol1) = 2871 Jmol1 298K( JK1K1K1mol1) = kJ(10分) 解： 石墨 → 金剛石 (1) DrHmq =DcHmq(石墨) DcHmq (金剛石) = kJmol1)密度/kgmol1)Smq/(J3．典型題型例題1(2000年題)：有關(guān)金剛石和石墨在298K時(shí)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下表所示：三、典型的計(jì)算類(lèi)型1．標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)D rGmq的計(jì)算(1)由標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)計(jì)算：D rGmq =S B vB D fGmq，B (2)由D rHmq 和D rSmq 計(jì)算：D rGmq =D rHmq T D rSmq(3)由平衡常數(shù)計(jì)算： D rGmq = RT ln K q(4)由相關(guān)反應(yīng)計(jì)算：利用狀態(tài)函數(shù)的加和性進(jìn)行。(3) 反應(yīng)物配比的影響：符合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)，產(chǎn)物在混合氣的比例最大。3．各種平衡常數(shù)的關(guān)系與影響理想氣體反應(yīng)平衡的其它因素 Kq = Kpq (pq)D v = Ky (p/pq)D v= Kcq (cqRT / pq)D v= Kn (p/pqS nB)D v其中： D v =S vB ，pB = p yB = p nB / S nB = (cB/cBq) cBq RT (1) 若反應(yīng)的D v0，總壓p增大，Kq 不變，Ky 減少，產(chǎn)物分壓減少，反應(yīng)朝反應(yīng)物方向移動(dòng)。( D rGmq /T) /182。1．理想氣體反應(yīng)的等溫方程：D rGm = D rGmq +RTlnJp 其中標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)：0=S vB B(1) 壓力商 Jp= 注意：對(duì)于多相反應(yīng)，通常只考慮氣相組分，固相或液相的活度近似認(rèn)為為1。K－1mol－1=(3) 已知T=＝101325Pa，利用克－克方程求T’=’：ln(p’/p)= －[DvapHmq(H2O)/R](1/T’－1/T)ln(p’/101325Pa)=－(406
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