[理學]相平衡本修改中-文庫吧資料
2025-01-25 14:54本頁面
【正文】 =CΦ+2 =(SRR’)Φ+2 F＝ f+ Φ =C＋ 2 本課本中提到了系統(tǒng)的廣度變量即每一相中總的 物質(zhì)的量，既然有 Φ個相，那么就有 Φ個廣度變量， 而自由度 F包括廣度變量和強度變量，所以有 f=CΦ+2 f‘=fn(已經(jīng)確定的條件） 三 、 例題： 1. 碳酸鈉與水可組成下列幾種化合物： Na2CO3?H2O， Na2CO3?7H2O， Na2CO3?10H2O。式中 2通常指 T、 p兩個變量。 ? ? ? ?BBB xRTTPT ln, ?? ???由此可見，在上式中每一個等號就能建立兩個摩爾分數(shù) 之間的關(guān)系，如從 可以求得 間的聯(lián)系。 根據(jù)相平衡的條件 ,有 ??????????????????sss??????????????222111 對于 Φ個相中的每一種物質(zhì)來說 ， 可以建立 （ Φ1） 個有關(guān)濃度之間的關(guān)系式 ， 現(xiàn)有共 S種物質(zhì) ， 分布于 Φ 個相中 ， 因此根據(jù)化學勢相等的條件可以導出聯(lián)系濃度變量的方程式為共有 S (Φ— 1)個方程 。 ? 熱力學平衡時，各相的溫度和壓力均相同，故整個體系只能再加（溫度、壓力）兩個變量。 1） 假設這 S個組分在每個相中均存在 ， 即在這 ? 個相中 ， 每個相均有 S 個組分； 對于其中任意一個相，只要任意指定 (S?1) 個組分的濃度，該相的濃度就確定了；因為剩下的第 S 個 (最后一個 ) 組分的濃度也已確定。 相律及其熱力學推導 一、 “ 相律 ” 的完整表述 ? 在平衡體系中，聯(lián)系體系內(nèi)相數(shù)、組分數(shù)、自由度及影響物質(zhì)性質(zhì)的外界因素 （ 如溫度 、 壓力 、 重力場 、 磁場 、 表面能等 ） 之間關(guān)系的規(guī)律為相律： f = C ? ? + n 在不考慮重力場、電場 ?等外界因素，只考慮溫度和壓力的影響時，平衡體系的相律為： f = C ? ? + 2 ?由相律公式可以看出： ? 體系每增加 1 個組分，自由度也要增加 1； ? 體系每增加 1 個相，自由度則要減小 1。 ? 同理，在一定溫度下，水的壓力不能 小于該溫度時水的飽和蒸汽壓 ， 否則將轉(zhuǎn)化成蒸汽相 。常用強度性質(zhì)有溫度、壓力和物質(zhì)的濃度等，用符號 “f ”表示。 = 5 ? 2 ? 1 = 2 小結(jié)：討論水溶液中的獨立組分數(shù)時 ， 不必考慮物種的電離 、 水解等因素 。 = 2 b. 若同時考慮 H2O 的電離 ， 溶液中有兩個化學平衡 ， R = 2 ： HAc ?? H+ + Ac? 及 H2O ?? H+ + OH? ? S = 5 ( H2O, HAc, H+, OH?, Ac? ) ? 由電中性原理 ， 溶液相中正 、 負離子有一個濃度關(guān)系 ， R180。 ? 若考慮電離： H2O ?? H+ + OH? ? 則 S = 3 ， 但有一化學平衡： R =1； ? 液相中濃度關(guān)系式： [H+] = [OH?] ， R? = 1 ∴ 組分數(shù)： C = S ? R ? R? = 3 ? 1 ? 1 = 1 ii） 酸的水溶液，如： HAc + H2O， 若不考慮酸的電離，則 C = 2； a. 若考慮 HAc電離： HAc ?? H+ +Ac? S = 4 ( H2O, HAc, H+, Ac? )， R = 1 (有一化學平衡 )， 且 R180。 ② 需要指出的是 ， 有時由于考慮問題的角度不同 ， 體系物種數(shù) (S) 的確定可能不同 ， 但組分數(shù)不會改變 。 ? 因此，表示氣相的組成時，有關(guān)系式： PNH3 = PHCl（ 或 c NH3 = c HCl） ? 所以這時的組分數(shù)既不是 3 也不是 2， ? 而是： C = 3 ? 1 ? 1 = 1 ? 多相平衡體系的組分數(shù) ： 組分數(shù)（ C） = 物種數(shù)（ S） ? 獨立化學平衡數(shù)（ R） ? 同一相 中獨立的濃度關(guān)系數(shù)（ R?） 即 C=SRR’ 注意： ① 這種物質(zhì)之間的濃度關(guān)系的限制條件： 只有在同一相中方能應用 ， 不同相中不存在此種限制條件 。 如，由 Fe、 FeO、 C、 CO 和 CO2 組成的體系在一定條件 下有下列平衡存在： ? ?? ?? ? COCCOCOFeCF e OCOFeCOF e O232122???????? 表面上看，有五種物質(zhì)和三個化學平衡，實際上其中 只有兩個平衡是獨立的，例如由反應（２）減去反應 （３）即得反應（１），這一體系物種數(shù) S＝５， 而組分數(shù) C＝３。 ? ② 減去的化學平衡數(shù)必須是獨立的化學平衡數(shù) 。 ? 例如：體系中有 CaCO3(s)、 CaO (s) 和 CO2(g)三種物質(zhì) ， 在平衡時這三種物質(zhì)建立了一個化學平衡： CaCO3 (s) ?? CaO (s) + CO2 (g) ? 這時的組分數(shù)應為： C = S ? R = 3 ? 1 = 2 而不是 3 ? 因為達到相平衡時 ， 只要兩個組分確定 ， 第三個也就定了 。 ? 注意：體系中的物種數(shù) (S )和組分數(shù) (C )這兩個概念的區(qū)別：體系中有幾種物質(zhì) ， 則物種數(shù) S 就是多少；而組分數(shù) C 則不一定和物種數(shù)相同 。 二 、 幾個基本概念 2. 組分數(shù) ? 物種數(shù) （
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