材料熱力學 課件 16-第六章 化學勢表達式及其應用2

任課教師：李俊杰Office：西工大創(chuàng)新大廈1316Telmail：lijunjie@

上節(jié)回顧2/32

氣體化學勢表達的思想方法化學勢=標準狀態(tài)化學勢+差異思想1

思想2把未知的化學勢轉變已知的化學勢問題轉換氣體B分子的半透膜

B=?B+C+…T，pB純BT，pB*

理想氣體混合物純理想氣體思想3公式修正建立統(tǒng)一形式的公式

拉烏爾定律和理想溶液Raoult定律

標準態(tài)：純B(T,

p

，純B液體)理想溶液及其化學勢理想溶液通性上節(jié)回顧3/32溶液組元BB蒸氣

B蒸氣拉烏爾定律

純B液體

純B液體

6.1理想氣體化學勢6.2實際氣體化學勢6.3溶液中組元化學勢表達式推導思路6.4理想溶液和拉烏爾定律6.5稀溶液和亨利定律6.6實際溶液4/34第六章化學勢表達式及其應用Henry定律稀溶液及其化學勢依數(shù)性6.5稀溶液和亨利定律5/32

1803年，英國化學家Henry根據(jù)實驗總結出稀溶液另一條經驗定律：“在一定溫度和平衡狀態(tài)下，氣體在液體里的溶解度（用物質的量分數(shù)x表示）與該氣體的平衡分壓p成正比”(1)條件：稀溶液中的揮發(fā)性溶質B(2)稀溶液中B的微觀模型：溶質分子B周圍幾乎全是溶劑分子A溶質分子B所受作用力是溶劑分子A對它的作用力6.5.1Henry定律B蒸氣A+B溶液6/32

假想純B的性質與T，p及A和B的本性有關，某些性質和同溫同壓下稀溶液中B的性質相同7/32

xB＝1仍服從Henry定律的液體B氣體(T、p)6.5.1Henry定律8/32

B在氣、液相中的分子形式必須相同m

＝1mol.kg-1：標準質量摩爾濃度c

＝1000mol.m-3：標準物質的量濃度

(4)注意事項：若含多種物質，可分別使用定律的其它常用形式：

6.5.1Henry定律9/32298K時，A、B兩種氣體在水中的亨利常數(shù)分別為k1和k2，且k1＞k2，則當p1＝p2時，A、B在相同體積水中的溶解量c1和c2的關系為c1＞c2c1＜c2c1＝c2不能確定ABCD提交單選題1分溶劑的化學勢定義：6.5.2稀溶液及其化學勢溶劑服從Raoult定律、溶質服從Henry定律的溶液，稱為稀薄溶液，簡稱稀溶液。10/32稀溶液溶劑AA蒸氣

A蒸氣拉烏爾定律

純A液體

純A液體

6.5.2稀溶液及其化學勢11/32溶質的化學勢

(Henry定律)

稀溶液溶質BB蒸氣

B蒸氣亨利定律

假想純B液體

12/326.5.2稀溶液及其化學勢

等溫:(2)代入(1)得：

稀溶液溶質BB蒸氣

B蒸氣亨利定律

假想純B液體

假想純B液體

B(T，p

，xB=1的假想液體)(1)溶質與溶劑化學勢表達式的區(qū)別①標準狀態(tài)不同②被積函數(shù)不同溶質化學勢溶劑化學勢溶質：溶劑：A(T，p

，純A液體)ABxB→Henry定律溶質：溶劑：xB→0溶液中B的偏摩爾體積純A液體的摩爾體積6.5.2稀溶液及其化學勢13/32

6.5.2稀溶液及其化學勢溶質化學勢溶劑化學勢14/32

(2)標準態(tài)不同的原因：保持化學勢公式形式上的一致性溶質選真正純B為標準態(tài)溶質選假想純B為標準態(tài)兩式相減得：代入溶質化學勢公式得：溶質、溶劑化學勢公式形式不再統(tǒng)一

(3)其它常見形式：6.5.2稀溶液及其化學勢(4)其它形式亨利定律下的化學勢公式溶質化學勢

15/32一般情況下壓力的影響很小，第三項可忽略不選用標準壓力的假想純B為參考，而直接以p下的假想純B為參考

例1：已知298K、101325Pa下，B(L)溶于A(L)的Henry常數(shù)kx=45312Pa，純B的飽和蒸氣壓為22656Pa，今有1molB溶于99molA形成稀溶液，試計算此過程的DmixG.解：99molA(L)298K,101325Pa稀溶液(sln)xA=0.991molB(L)298K,101325Pa298K,101325Pa6.5.2稀溶液及其化學勢16/32

注意：標準壓力下

6.5.2稀溶液及其化學勢17/32

利用液體B的化學勢與其平衡氣相中B的化學勢相等：

注意：18/32

ABCD提交

單選題1分

定義：依數(shù)性的表現(xiàn)：1.蒸氣壓降低3.沸點升高4.滲透壓稀溶液有這樣一組性質，這些性質只取決于溶液中溶質的濃度，而與溶質的本性無關，即只依賴于溶質粒子的數(shù)量，稱為依數(shù)性。2.凝固點降低6.5.3依數(shù)性19/326.5.3依數(shù)性20/321.蒸氣壓降低

含非揮發(fā)性溶質的稀溶液其中

原因分析現(xiàn)象描述現(xiàn)象條件

加入前：加入后：

（稀溶液中溶劑）

溶液蒸氣壓小于純A(L)的蒸氣壓定量處理2.凝固點降低6.5.3依數(shù)性21/32

A+B稀溶液

固體顆粒A(S)

純A(L)

現(xiàn)象描述BA(S)Tf*純

A(L)6.5.3依數(shù)性22/32

>=<

（稀溶液或理想溶液）

原因分析

現(xiàn)象條件(1)稀溶液或理想溶液(2)凝固點時析出固態(tài)純溶劑若溶液在凝固點時，析出固相為純A(s)

若sln是理想溶液或稀溶液，則定量處理：A(sln,Tf,p,xA)A(s,Tf,p)(Tf即稀溶液凝固點)

得：：純A液體在稀溶液凝固點Tf時凝固為純A固體的摩爾自由能變化

6.5.3依數(shù)性

23/32Gibbs-Helmholtz公式：

得：

若即：由(1)、(2)式得：

6.5.3依數(shù)性24/32

6.5.3依數(shù)性25/32凝固點降低公式

(1)適用條件：稀溶液或理想溶液析出純固態(tài)溶劑

3.沸點升高∴Tb*Tb

pApApA*T純溶劑溶液6.5.3依數(shù)性26/32沸點：當液體的蒸氣壓等于外壓（通常為1個大氣壓）時的溫度對于含非揮發(fā)性溶質的稀溶液，溶液沸點高于純溶劑的沸點現(xiàn)象描述現(xiàn)象條件(1)稀溶液(2)非揮發(fā)性溶質

T

gasLiquid

sln

定量處理：采用與凝固點降低分析相同的處理方法，可得

沸點升高公式6.5.3依數(shù)性27/32

(1)適用條件：稀溶液非揮發(fā)性溶質

4.滲透壓

滲透現(xiàn)象滲透平衡若半透膜的兩側T、p相同，則純溶劑A總是單向地流向溶液原因：

A的半透膜純A(L)溶液A+Bp+PT恒定p

：滲透壓

(Osmoticpressure)兩側壓力差異引起的μA差異恰好等于兩側濃度差異引起的μA差異A的半透膜純A(L)溶液A+BppT恒定A(sln,T,p+

,xA)A(L,T,p)6.5.3依數(shù)性28/32反滲透現(xiàn)象溶液上方額外壓力大于滲透壓，溶劑分子從溶液流向純溶劑

定量處理對理想溶液或稀薄溶液，則

則6.5.3依數(shù)性29/32

滲透壓公式(2)若

xB<<1(稀溶液)，則滲透壓為(1)適用條件：理想或稀溶液忽略壓力對純溶劑摩爾體積的影響

6.5.3依數(shù)性30/32

31/32在恒溫抽空的玻璃罩中，封入兩杯液面相同的糖水（A杯）和純水(B杯)，糖水為稀溶液。經歷若干時間后，兩杯液面的高度將是:A杯高于B杯A杯等于B杯A杯低于B杯視溫度而定ABCD提交單選題1分1、掌握亨利定律及稀溶液的概念；稀溶液：溶劑服從Raoult定律、溶質服從Henry定律的溶液小結2、掌握稀溶液中溶劑和溶質的化學勢公式；標準態(tài)：B(T，p

，xB=1假想液體)溶質：(近似)標準態(tài)：純B(T,p

，純B液體)(近似)溶劑：32/323、掌握稀溶液依數(shù)性產生的原因，了解相關公式。

蒸氣壓降低沸點升高滲透壓凝固點降低小結33/32第六章作業(yè)2(共4題)已知在298K下A、B兩種液體混合時形成部分互溶的兩相，富B的液相L1的濃度為xB=0.95，富A的液相L2濃度為，xB=0.08，已知該溫度下純A和純B的蒸氣壓分別為0.8kPa和20kPa，求A和B的Henry常數(shù)。假設L1和L2均為稀溶液。L1(xB=0.95)L2(xB=0.08)在300K、101325Pa時，下圖左邊容器中是濃度c1=0.01mol/dm3的蔗糖水溶液L1(稀溶液)，右邊是濃度c2=0.005mol/dm3的蔗糖水溶液L2

，中間由水的半透膜隔開，試問：(1)達到滲透平