第18 次课 2 学时.doc

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1、第18次课2学时上次课复习：回顾第五章内容讲解上节课部分疑难习题本次课题（或教材章节题目）：§6.1相律；§6.2杠杆规则；§6.3单组分系统相图教学要求：理解相律的导出,相律的意义,掌握其应用.；掌握单组分系统的相图；能用杠杆规则进行分析和计算.重点：相律的导出及其应用；用杠杆规则进行分析和计算相图难点：相律的应用教学手段及教具：多媒体结合板书讲授内容及时间分配：§6.1相律1学时§6.2杠杆规则0.5学时§6.3单组分系统相图0.5学时课后作业6.1;6.4参考资料物理化学（第四版，南京大学傅献彩等著）物理化学解

2、题指导（河北科技大学物理化学教研室编）注：本页为每次课教案首页§6.1相律相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。研究多相系统的平衡在化学、化工的科研和生产中有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。相图（phasediagram）表达多相系统的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形，称为相图。相（phase）系统内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。系统中相的总数称为相数，用P表示。

3、气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。固体，一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。1.自由度数自由度（degreesoffreedom）确定平衡系统的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母F表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。例如水的气-液平衡时，T，p只有一个可独立可变，F=1。如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强度变量数称为条件自由度，用F*表示。例如：指定了压力，F*=F–1指

4、定了压力和温度，F*=F–22.相律的推导一般叙述重要概念重点掌握重点理解2.相律的推导设有S种物质在P个相中，描述一个相的状态要T，p，(x1,x2,…xs)(S–1)种独立含量所以总变量数=P(S–1)+2在一个封闭的多相系统中，相与相之间可以有热的交换、功的传递和物质的交流。对具有P个相系统的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡条件：(1)热平衡条件：设系统有I、Ⅱ······P个相，达到平衡时，各相具有相同温度(2)压力平衡条件：达到平衡时各相的压力相等(3)相平衡条件：任一物质(编号为1，2，······S

5、)在各相(编号为I，Ⅱ，······P)中的化学势相等，相变达到平衡，即……共S(P–1)个关于各物质在各相中的浓度及T、p方程(4)化学平衡条件：化学反应(编号为1，2，······R)达到平衡……共R个关于各物质在各相中的浓度及T、p方程化学反应是按计量式进行的，在有些情况下，某些物质的浓度间还满足某种关系，即某种浓度限制条件，如反应：(NH4)2S(s)=2NH3(g)+H2S(g)如果NH3和H2S都是由(NH4)2S分解生成的，则2c(NH3)=c(H2S)但如果分解产物在不同相则不然，如反应：CaCO3(

6、s)=CO2(g)+CaO(s)c(CO2,g)和c(CaO,s)无关，则无浓度限制条件。设浓度限制条件的数目为R’，则又有R’个关于浓度的方程式。自由度数＝总变量数–方程式数总变量数＝相数×(物质种数–1)+2＝P(S–1)+2方程式数＝S(P–1)+R+R’其中R’为浓度限制数目则自由度数F＝S–R–R’–P+2＝C–P+2式中C=S–R–R’称为组分数3.组分数（numberofindependentcomponent）定义：例如：PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)S=3，R=1，C=S–R=2又如P

7、Cl5(g)分解，指定PCl3:Cl2=1:1，则R’=1，C=S–R–R’=3–1–1=1或由PCl5(g)开始分解，后PCl3:Cl2=1:1，R’=1，C=1重要概念重点掌握例如反应：(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)(2)C(s)+CO2(g)=2CO(g)(3)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)(1)–(2)=(3)，独立的反应为2，R=24.几点说明(1)F=C–P+2任何时候成立(2)F=C–P+2系统中温度和压力相同(3)F=C–P+nn为各种外界因素(4)没有气相存

8、在时，F=C–P+1，因p对相平衡影响很小。例题1下列两种系统各有几种组分和几个自由度。a.NaH2PO4溶于水成为与水气平衡的不饱和溶液(可不考虑NaH2PO4的水解)。b.AlCl3溶于水中水解而沉淀出Al(OH)3固体。解题思路：a.因不考虑电离，溶液中只有NaH2PO4与H2O两种物质，存在水与气两相，故C=2，P=2。　b.由于AlC