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第4章多組分系統(tǒng)(xìtǒng)熱力學(xué)第一頁,共96頁。第四章多組分系統(tǒng)(xìtǒng)熱力學(xué)§4.1引言§4.2組成表示法§4.3偏摩爾量§4.4化學(xué)勢§4.5氣體混合物中各組分的化學(xué)勢§4.6拉烏爾定律(dìnglǜ)和亨利定律(dìnglǜ)§4.7理想液態(tài)混合物§4.8理想稀溶液中任一組分的化學(xué)勢§4.9稀溶液的依數(shù)性§4.10活度與活度因子第二頁,共96頁?!?.1引言(yǐnyán)多組分單相封閉系統(tǒng),是由兩種或兩種以上物質(zhì)(wùzhì)以分子大小的微粒相互均勻混在一起所形成的均相系統(tǒng)。多組分系統(tǒng)(xìtǒng)可以是氣相、液相或固相。為了在熱力學(xué)上討論或處理問題方便起見,把多組分系統(tǒng)分為兩大類:一類是混合物,另一類是溶液。第三頁,共96頁。§4.1引言(yǐnyán)混合物(mixture)指含有一種(yīzhǒnɡ)以上組分的均勻系統(tǒng)。溶劑和溶質(zhì)不加區(qū)分,各組分均可選用相同的標(biāo)準(zhǔn)態(tài),使用相同的經(jīng)驗定律,這種體系稱為混合物,也可分為氣態(tài)混合物、液態(tài)混合物和固態(tài)混合物。第四頁,共96頁。§4.1引言(yǐnyán)溶液(róngyè)(solution)含有一種以上組分的固體(gùtǐ)相和液體相,其中一種組分稱為溶劑,而將其余的組分稱為溶質(zhì)。。系統(tǒng)中各組分在熱力學(xué)上有不同的處理方法,有不同的標(biāo)準(zhǔn)態(tài),不同的化學(xué)勢表示式,分別服從不同的經(jīng)驗規(guī)律。第五頁,共96頁?!?.1引言(yǐnyán)溶劑(róngjì)(solvent)如果組成溶液的物質(zhì)有不同的狀態(tài),通常(tōngcháng)將液態(tài)物質(zhì)稱為溶劑。如果組成溶液的物質(zhì)都是液態(tài),則把含量多的一種稱為溶劑,含量少的稱為溶質(zhì)。將溶于溶劑的氣態(tài)或固態(tài)物質(zhì)稱為溶質(zhì)溶質(zhì)(solute)第六頁,共96頁?!?.2組成(zǔchénɡ)表示法摩爾(móěr)分?jǐn)?shù)濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度體積摩爾(móěr)濃度質(zhì)量摩爾(móěr)濃度第七頁,共96頁。1、摩爾(móěr)分?jǐn)?shù)濃度1常用(chánɡyònɡ),單位為1溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶液中總的物質(zhì)的量之比稱為(chēnɡwéi)溶質(zhì)B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),又稱為(chēnɡwéi)摩爾分?jǐn)?shù)。第八頁,共96頁。2、質(zhì)量(zhìliàng)分?jǐn)?shù)濃度1工業(yè)(gōngyè)常用,單位為1溶質(zhì)B的質(zhì)量與溶液總質(zhì)量之比稱為(chēnɡwéi)溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。第九頁,共96頁。3、體積摩爾(móěr)濃度分析化學(xué)(fēnxīhuàxué)、動力學(xué)常用溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶液體積V的比值(bǐzhí)稱為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度,或稱為溶質(zhì)B的濃度。物質(zhì)的量濃度的單位或該濃度的符號可表示為第十頁,共96頁。4、質(zhì)量(zhìliàng)摩爾濃度溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶劑A的質(zhì)量的比值稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾(móěr)濃度。質(zhì)量摩爾(móěr)濃度的單位因質(zhì)量摩爾濃度不受溫度的影響,可以精確地用稱量法配制,故在電化學(xué)中用得較多?;虻谑豁?,共96頁。§4.3偏摩爾量
引入偏摩爾量第十二頁,共96頁。1、引入已知水的摩爾體積為醇的摩爾體積為則n水(mol)水的體積(tǐjī):n醇(mol)醇的體積(tǐjī):混合(hùnhé)后:V總
原因:(1)分子結(jié)構(gòu)、大小不同;分子之間的相互作用不同。不同組分在溶液中對體積的貢獻(xiàn)與其在純態(tài)不同(是否相等)第十三頁,共96頁?;旌?hùnhé)過程混合(hùnhé)過程:V總=f(T,p,n水,
n醇
)dV總=∵混合(hùnhé)過程dT=0,dp=0∴dV總=第十四頁,共96頁。已知:V總
dV總=∴V總=Vn水Vn醇偏摩爾體積(偏摩爾量)第十五頁,共96頁。總結(jié)(zǒngjié)單組分系統(tǒng)(xìtǒng)的廣度性質(zhì)具有加和性若1mol單組分B物質(zhì)(wùzhì)的體積為則2mol單組分B物質(zhì)的體積為得到的混合體積可能有兩種情況:形成了理想混合物形成了溶液將單組分E物質(zhì)和單組分F物質(zhì)混合,第十六頁,共96頁。2、偏摩爾量p208任一廣度(guǎngdù)量Z=f(T,p,nB,nC,nD)全微分(wēifēn)dZ=+···意義(yìyì):定義:組分B的偏摩爾量ZBZC第十七頁,共96頁。意義(yìyì)式中第一項,表示當(dāng)壓力與各組分的物質(zhì)的量均不變時,廣度量Z隨溫度的變化率;第二項,表示當(dāng)溫度與各組分的物質(zhì)的量均不變時,廣度量Z隨壓力的變化率;第三項,表示當(dāng)溫度、壓力
與除B以外其它組分的量不變時,加入1molB物質(zhì)引起性質(zhì)Z變化。它被稱為組分B的偏摩爾Z,以ZB標(biāo)記。第十八頁,共96頁。偏摩爾量p209任一廣度(guǎngdù)量Z=f(T,p,nB,nC,nD)全微分(wēifēn)dZ=+···第十九頁,共96頁。若等溫、等壓說明:在一定的溫度、壓力下,溶液(róngyè)的任一種廣度性質(zhì)Z為形成它的各組分的偏摩爾Z及其物質(zhì)的量的乘積之和。p209第二十頁,共96頁。注意(zhùyì)只有廣度性質(zhì)才有偏摩爾量,強度(qiángdù)性質(zhì)與量無關(guān),不存在偏摩爾量。只有等溫等壓下,系統(tǒng)的某一廣度性質(zhì)隨某一組分的物質(zhì)的量的變化率,才能稱為偏摩爾量,任何(rènhé)其它條件下的偏微分均不稱為偏摩爾量。物理意義:等溫等壓下,其它組分不變時,加入1mol物質(zhì)B引起系統(tǒng)性質(zhì)X的改變,即為B物質(zhì)的偏摩爾量(P209)不同的T,p,不同的系統(tǒng),偏摩爾量不同。(5)偏摩爾量可能為負(fù)值。第二十一頁,共96頁。偏摩爾量與系統(tǒng)的組成(zǔchénɡ)有關(guān)當(dāng)T,p不變時2mol水的1mol水的=即:只和T,p有關(guān)(純組分)偏摩爾量不僅與T,p有關(guān)(yǒuguān),還與系統(tǒng)的組成有關(guān)(yǒuguān)。系統(tǒng)(xìtǒng)1:2mol水+1mol醇V1=V水,12+V醇,11系統(tǒng)2:1mol水+2mol醇V2=V水,21+V醇,22第二十二頁,共96頁。Gibbs-Duhem公式(gōngshì) 這就稱為Gibbs-Duhem公式,說明偏摩爾量之間是具有一定(yīdìng)聯(lián)系的。某一偏摩爾量的變化可從其它偏摩爾量的變化中求得。第二十三頁,共96頁。常見(chánɡjiàn)的偏摩爾量第二十四頁,共96頁?!?.4化學(xué)勢定義(dìngyì)應(yīng)用第二十五頁,共96頁。1、定義(dìngyì)多組分系統(tǒng)(xìtǒng)各熱力學(xué)函數(shù)與組成有關(guān)第二十六頁,共96頁。1、定義(dìngyì)寫成全微分形式第二十七頁,共96頁。1、定義(dìngyì)代入單組分系統(tǒng)的熱力學(xué)基本(jīběn)公式,得第二十八頁,共96頁。廣義(guǎngyì)定義化學(xué)勢的廣義(guǎngyì)定義:第二十九頁,共96頁。廣義(guǎngyì)定義把化學(xué)勢的廣義定義(dìngyì)代入熱力學(xué)函數(shù)的微分式:多組分系統(tǒng)熱力學(xué)基本(jīběn)公式比單組分多了最后一項第三十頁,共96頁。狹義(xiáyì)定義化學(xué)勢的狹義(xiáyì)定義:化學(xué)勢的狹義定義(dìngyì)就是偏摩爾Gibbs自由能。
這個化學(xué)勢今后用得很多,因為大部分實驗是在等溫、等壓下進(jìn)行的。
用化學(xué)勢可以判斷化學(xué)變化或相變化的自發(fā)進(jìn)行的方向和限度。自發(fā)變化總是從化學(xué)勢較高的一邊到化學(xué)勢較低的一邊,直至兩邊的化學(xué)勢相等,達(dá)到平衡。第三十一頁,共96頁?;瘜W(xué)勢與溫度(wēndù)的關(guān)系已知等于物質(zhì)(wùzhì)B的偏摩爾熵的負(fù)值,對單組分系統(tǒng),有第三十二頁,共96頁。化學(xué)勢與壓力(yālì)的關(guān)系已知等于物質(zhì)(wùzhì)B的偏摩爾體積,對單組分系統(tǒng),有第三十三頁,共96頁。2、應(yīng)用(yìngyòng)(1)相變(2)化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)第三十四頁,共96頁。(1)相變B()B()T,pWf=0化學(xué)勢B
()B
()物質(zhì)(wùzhì)的量的變化dnB
()dnB
()dG總=dG
+dGdG
=
B
()
dnB
()
dG=B
()
dnB
()
=
–=–
dnB
()
B
()
=dnB
()[B
()–B
()]
0∵dnB
()0>∴B
()B
()
<=不可逆,自發(fā)(zìfā)可逆,平衡(pínghéng)第三十五頁,共96頁。(2)化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)例:氣相反應(yīng)N2+3H2
?2NH3dGT,p==N2dnN2
+H2dnH2
+NH3dnNH3
反應(yīng)進(jìn)度d=dnB=BddnN2=–ddnH2=–3ddnNH3=2ddGT,p=–dN2
+–3dH2
+2dNH3
=d(2NH3
–N2
–3H2)0∵d
0>
2NH3–N2
–3H202NH3
N2
+3H2即:<=不可逆,自發(fā)(zìfā)可逆,平衡(pínghéng)第三十六頁,共96頁。§4.5氣體(qìtǐ)混合物中各組分的化學(xué)勢(1)理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)及其混合物的化學(xué)勢(2)非理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)混合物的化學(xué)勢第三十七頁,共96頁。(1)理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)及其混合物的化學(xué)勢p218單種理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)的化學(xué)勢定溫下將等式兩邊(liǎngbiān)積分,從標(biāo)準(zhǔn)壓力積到實際壓力第三十八頁,共96頁。(1)理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)及其混合物的化學(xué)勢P218這就是單種理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)化學(xué)勢的表示式理想氣體的化學(xué)勢,是溫度、壓力(yālì)的函數(shù)理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度T時的化學(xué)勢因壓力已指定,所以它僅是溫度的函數(shù)因為Gibbs自由能的絕對值不知道,則化學(xué)勢的絕對值也無法計算,規(guī)定了一個共同的標(biāo)準(zhǔn)態(tài),在計算相應(yīng)的變化值時,可以將標(biāo)準(zhǔn)態(tài)消掉。第三十九頁,共96頁。(1)理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)及其混合物的化學(xué)勢P219因為理想氣體分子之間無作用力,所以將不同理想氣體混合(hùnhé)后無影響。得:混合氣體中B的化學(xué)勢,是溫度(wēndù)、壓力的函數(shù)是氣體B在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度T時的化學(xué)勢因壓力已指定,所以它僅是溫度的函數(shù)是氣體B在混合理想氣體中的分壓它的數(shù)值與氣體B的種類和溫度有關(guān)第四十頁,共96頁。(1)理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)及其混合物的化學(xué)勢P219根據(jù)(gēnjù)Dalton分壓定律代入上式,得是B組分(zǔfèn)在T,p和處于純態(tài)時的化學(xué)勢是混合理想氣體中B組分的摩爾分?jǐn)?shù)顯然這不是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)第四十一頁,共96頁。(2)非理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)混合物的化學(xué)勢P220
設(shè)非理想氣體的狀態(tài)方程可用Kamerling-Onnes公式表示,為積分常數(shù),從邊界條件求得。當(dāng)p很小時,(A)第四十二頁,共96頁。(2)非理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)混合物的化學(xué)勢P220(A)當(dāng) 時,即為理想氣體(B)比較(A)、(B)兩式,得:將代入非理想氣體化學(xué)勢表示式,得:第四十三頁,共96頁。溶質(zhì)B的質(zhì)量(zhìliàng)摩爾濃度的計算式為1、定義(dìngyì)第八十五頁,共96頁。第五十四頁,共96頁。稱為(chēnɡwéi)凝固點降低值純?nèi)軇〢,溫度(wēndù)一定:第五十二頁,共96頁。稱為(chēnɡwéi)沸點升高系數(shù),與溶劑性質(zhì)有關(guān)液體飽和蒸氣壓pB*的含義。精品(jīnɡpǐn)課件!定性(dìngxìng)解釋理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度T時的化學(xué)勢溶劑自純?nèi)軇┮环较蛉芤褐袧B透,溶液液面上升,直到兩邊化學(xué)勢相等,達(dá)到(dádào)滲透平衡為止。一般金屬Kf都很大,如Pb,A、B形成理想液態(tài)混合物強度(qiángdù)性質(zhì)與量無關(guān),不存在偏摩爾量。(2)非理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)混合物的化學(xué)勢P220令則f
稱為逸度(fugacity),可看作是有效壓力。
稱為逸度因子(fugacitycoefficient)意義(yìyì):壓力為P的實際氣體可以看作是壓力為f的理想氣體,這樣,我們用特殊、想象中的理想氣體為研究目標(biāo)所做出的研究結(jié)果也可以應(yīng)用于實際氣體了。第四十四頁,共96頁?!?.6拉烏爾定律(dìnglǜ)和亨利定律(dìnglǜ)拉烏爾定律(dìnglǜ)亨利定律(dìnglǜ)第四十五頁,共96頁。1、拉烏爾定律(dìnglǜ)(1887年)他發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)了水溶液冰點的降低與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。定溫下,在稀溶液中,溶劑的蒸氣(zhēnɡqì)壓等于純?nèi)軇┑恼魵?zhēnɡqì)壓乘以溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。他最有價值的發(fā)現(xiàn)是:溶劑與溶液平衡時的蒸氣壓與溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)成正比,后稱為Raoult定律,即
Raoult(1830—1901)法國化學(xué)家第四十六頁,共96頁。1、拉烏爾定律(dìnglǜ)(1887年)p224描述稀溶液(róngyè)中溶劑的性質(zhì)pA稀溶液(róngyè)中溶劑A的蒸氣壓純?nèi)軇〢在同樣溫度下的飽和蒸氣壓xA溶液中溶劑A的摩爾分?jǐn)?shù)第四十七頁,共96頁。若只有一種(yīzhǒnɡ)溶質(zhì)xB=1–xA=1–==可以用蒸氣壓的變化計算(jìsuàn)濃度第四十八頁,共96頁。注意(zhùyì)(1)溶質(zhì)也可以(kěyǐ)揮發(fā)(2)溶劑的蒸氣壓只和溶質(zhì)的摩爾(móěr)分?jǐn)?shù)有關(guān),與種類無關(guān)(3)只適用于稀溶液或理想液態(tài)混合物任一組分,任一濃度都符合拉烏爾定律第四十九頁,共96頁。例題(lìtí)例:100℃時,CCl4和SnCl4形成理想液態(tài)混合物,純CCl4105Pa,純SnCl4的蒸氣壓為6.664104Pa,若此溶液在100℃、1atm下開始沸騰(fèiténg)。計算:(1)、溶液的組成;(2)、第一個氣泡的氣相組成。第五十頁,共96頁。2、亨利(hēnglì)定律(1803年)p225描述稀溶液(róngyè)中溶質(zhì)的性質(zhì)pB稀溶液(róngyè)中揮發(fā)性溶質(zhì)B的蒸氣壓亨利系數(shù)(與T、種類有關(guān))xB溶液中溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)第五十一頁,共96頁。注意(zhùyì)p226(1)溶質(zhì)(róngzhì)B若電離、締合,則亨利定律不適用(shìyòng)?!卟荒軠?zhǔn)確計算溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)(2)可以采用其它濃度表示法表示亨利定律。pB=Kx,BxB
=Kc,BcB
=K,B
B
=Km,B
mB亨利系數(shù)單位:PaPam3/molPaPakg/mol(3)只適用于稀溶液。第五十二頁,共96頁。注意(zhùyì)(4)亨利定律式與拉烏爾定律式形式(xíngshì)相似,但亨利定律適用于稀溶液中的揮發(fā)性溶質(zhì)B,拉烏爾定律適用于稀溶液中的溶劑A。亨利系數(shù)kx,B并不具有純?nèi)苜|(zhì)B在同溫度下液體飽和蒸氣壓pB*的含義。第五十三頁,共96頁。例題(lìtí)例:20℃時,當(dāng)HCl的分壓為1.013×105Pa,它在苯中的平衡濃度(以摩爾分?jǐn)?shù)表示(biǎoshì))為0.0425,若20℃時純苯的蒸氣壓為0.10×105Pa,問當(dāng)苯與HCl的總壓為1.013×105Pa時,100g苯中可以溶解HCl多少克?第五十四頁,共96頁?!?.7理想(lǐxiǎng)液態(tài)混合物定義形成條件(tiáojiàn)特點任一組分的化學(xué)勢表示第五十五頁,共96頁。1、定義(dìngyì)p226定義:若液態(tài)混合物中任一組分,在全部濃度(nóngdù)范圍內(nèi),都符合拉烏爾定律,則稱該混合物為理想液態(tài)混合物。∵各組分物理性質(zhì)相近,異種(yìzhǒnɡ)分子間的相互作用力與純態(tài)相同。eg.A、B形成理想液態(tài)混合物pA=pB=p總=pA+pB=(理想溶液)第五十六頁,共96頁。2、形成(xíngchéng)條件(1)各組分(zǔfèn)之間不能有離解、締合反應(yīng)(2)各組分的分子大小(dàxiǎo)、性質(zhì)相同或相似最近似:同位素如:H2O、D2O同分異構(gòu)體如:二甲苯(o、m、p)近似:甲苯、苯甲醇、乙醇第五十七頁,共96頁。3、特點(tèdiǎn)(1)∵各組分的分子大小(dàxiǎo)、性質(zhì)相同或相似p228等T等p下混合(hùnhé)V=0U=0H=0(2)
∵混合過程是不可逆的自發(fā)過程S>0G<0第五十八頁,共96頁。4、任一組分(zǔfèn)的化學(xué)勢表示純組分(zǔfèn)BBBlg兩相平衡:理想(lǐxiǎng)液態(tài)混合物A+BlgA+BxB第五十九頁,共96頁。p227第六十頁,共96頁。p227接上頁壓強對液體體積的影響(yǐngxiǎng)可忽略即:第六十一頁,共96頁?!?.8理想(lǐxiǎng)稀溶液定義2.任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示第六十二頁,共96頁。1.定義(dìngyì)p231什么是理想(lǐxiǎng)稀溶液?在一定的溫度、壓力和濃度(nóngdù)的范圍內(nèi),溶劑服從Raoult定律,溶質(zhì)服從henry定律。第六十三頁,共96頁。2、任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示p231溶劑(róngjì)A的標(biāo)準(zhǔn)態(tài),是標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純?nèi)軇?róngjì)稀溶液(róngyè)中溶劑A的化學(xué)勢忽略壓力的影響第六十四頁,共96頁。2、任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示p231是溫度(wēndù)、壓力的函數(shù)。當(dāng)1.溶質(zhì)B的濃度(nóngdù)用摩爾分?jǐn)?shù)表示仍能服從Henry定律的那個假想狀態(tài)的化學(xué)勢第六十五頁,共96頁。2、任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示p231溶質(zhì)(róngzhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)純B溶液中溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)(濃度(nóngdù)用摩爾分?jǐn)?shù)表示)實際曲線服從Henry定律第六十六頁,共96頁。2、任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示p2322.溶質(zhì)B的濃度用質(zhì)量摩爾(móěr)濃度表示仍能服從Henry定律(dìnglǜ)的那個假想狀態(tài)的化學(xué)勢第六十七頁,共96頁。2、任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示p232溶液中溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)態(tài)(濃度用質(zhì)量摩爾濃度)實際(shíjì)曲線溶質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)第六十八頁,共96頁。2、任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示p2323.溶質(zhì)B的濃度用物質(zhì)(wùzhì)的量濃度表示仍能服從Henry定律的那個假想(jiǎxiǎng)狀態(tài)的化學(xué)勢第六十九頁,共96頁。2、任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示p232溶液中溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)態(tài)(濃度用物質(zhì)的量濃度)實際(shíjì)曲線溶質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)第七十頁,共96頁。2、任一組分(zǔfèn)化學(xué)勢的表示p232溶質(zhì)B的濃度表示(biǎoshì)方法不同,其化學(xué)勢的表示(biǎoshì)式也不同但三個假想的標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)態(tài)的化學(xué)勢不同溶質(zhì)B的化學(xué)勢只有一個,是相同的第七十一頁,共96頁?!?.9稀溶液(róngyè)的依數(shù)性稀溶液(róngyè):理想稀溶液(róngyè)依數(shù)性:只與溶質(zhì)的分子數(shù)(濃度(nóngdù))有關(guān),而與溶質(zhì)的本性無關(guān)的性質(zhì)。蒸氣壓下降
凝固點降低
沸點升高
滲透壓第七十二頁,共96頁。1、蒸氣(zhēnɡqì)壓下降純?nèi)軇〢,溫度(wēndù)一定:溶劑A中加入(jiārù)少量B,則∵0<xA<1<∴p只與溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)濃度有關(guān),與其種類無關(guān)。第七十三頁,共96頁。2、凝固點降低(jiàngdī)p233在大氣壓力下,純?nèi)軇┑墓?液兩相平衡共存的溫度,稱為該物質(zhì)(wùzhì)的凝固點或熔點。什么(shénme)是稀溶液的凝固點?設(shè)純?nèi)軇┑哪厅c為稀溶液中,由于非揮發(fā)性溶質(zhì)的加入,溶劑的蒸氣壓下降,所以凝固點也下降。溶液中溶劑的凝固點為稱為凝固點降低值固態(tài)純?nèi)軇南∪芤褐虚_始析出的溫度。動畫第七十四頁,共96頁。定性(dìngxìng)解釋溶液(róngyè)凝固點下降示意圖TpAp外=constoc—oc線,液態(tài)純?nèi)軇?róngjì)A的蒸氣壓;oc—oc線,溶液中溶劑A的蒸氣壓;a—ao線,固態(tài)純?nèi)軇〢的蒸氣壓Tf<第七十五頁,共96頁。凝固點降低值與溶液組成(zǔchénɡ)的定量關(guān)系稱為(chēnɡwéi)凝固點降低值稱為(chēnɡwéi)凝固點降低系數(shù),與溶劑性質(zhì)有關(guān)單位常見溶劑的凝固點降低系數(shù)值有表可查(P235)Tf只與溶質(zhì)質(zhì)量摩爾濃度有關(guān),與其種類無關(guān)。第七十六頁,共96頁。應(yīng)用(yìngyòng)(1)凝固點下降(xiàjiàng)法測溶質(zhì)分子量溶質(zhì)B的質(zhì)量(zhìliàng)摩爾濃度的計算式為移項,的溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量計算式為因為則第七十七頁,共96頁。應(yīng)用(yìngyòng)(2)其它(qítā)應(yīng)用如鹽水溶液冷凍(lěngdòng)系統(tǒng):CaCl2—H2O體系最低凝固點218K;如物質(zhì)純度鑒定:一般金屬Kf都很大,如Pb,稍有雜質(zhì)其凝固點明顯下降。如冬小麥的抗寒、混凝土冬天施工第七十八頁,共96頁。3、沸點升高p237在大氣壓力下,液體的蒸氣(zhēnɡqì)壓等于外壓時,液-氣兩相平衡共存的溫度。設(shè)純?nèi)軇?róngjì)的沸點為在稀溶液中,由于非揮發(fā)性溶質(zhì)的加入,使溶劑的蒸氣壓下降,所以(suǒyǐ)沸點要升高稀溶液中溶劑的沸點為稱為沸點升高值動畫第七十九頁,共96頁。p233溶液沸點(fèidiǎn)上升示意圖TpAp外=const純液態(tài)Aco—oc線,液態(tài)純?nèi)軇?róngjì)A的蒸氣壓溶液oc—oc線,溶液(róngyè)的蒸氣壓p外<第八十頁,共96頁。沸點升高值與溶液(róngyè)組成的定量關(guān)系稱為(chēnɡwéi)沸點升高值稱為(chēnɡwéi)沸點升高系數(shù),與溶劑性質(zhì)有關(guān)單位常見溶劑的沸點升高系數(shù)值有表可查(P235)Tb只與溶質(zhì)質(zhì)量摩爾濃度有關(guān),與其種類無關(guān)。第八十一頁,共96頁。4、滲透壓p238半透膜:只允許(yǔnxǔ)溶劑透過而不允許(yǔnxǔ)溶質(zhì)透過的膜半透膜純AA+Bpp對于溶劑(róngjì)A分子左=*A,l
(T,p)右=*A,l
(T,p)+RTlnχAχA1lnχA0左右化學(xué)勢判據(jù)(pànjù):自發(fā)過程向著化學(xué)勢減小的方向進(jìn)行A第八十二頁,共96頁。半透膜純AA+BppA溶劑自純?nèi)軇┮环较蛉芤褐袧B透,溶液液面上升,直到兩邊化學(xué)勢相等,達(dá)到(dádào)滲透平衡為止。動畫第八十三頁,共96頁。滲透壓半透膜純AA+Bpp平衡(pínghéng)時:左右=左=*A,l
(T,p)右=*A,l
(T,p+)+RTln
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