材料熱力學(xué) 課件 16-第六章 化學(xué)勢(shì)表達(dá)式及其應(yīng)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(xué)勢(shì)表達(dá)的思想方法化學(xué)勢(shì)=標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)化學(xué)勢(shì)+差異思想1

思想2把未知的化學(xué)勢(shì)轉(zhuǎn)變已知的化學(xué)勢(shì)問(wèn)題轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)態(tài)：純B(T,

p

，純B液體)理想溶液及其化學(xué)勢(shì)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(xué)勢(shì)6.2實(shí)際氣體化學(xué)勢(shì)6.3溶液中組元化學(xué)勢(shì)表達(dá)式推導(dǎo)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(shí)際溶液4/34第六章化學(xué)勢(shì)表達(dá)式及其應(yīng)用Henry定律稀溶液及其化學(xué)勢(shì)依數(shù)性6.5稀溶液和亨利定律5/32

1803年，英國(guó)化學(xué)家Henry根據(jù)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出稀溶液另一條經(jīng)驗(yàn)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(zhì)的量分?jǐn)?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(zhì)B(2)稀溶液中B的微觀模型：溶質(zhì)分子B周?chē)鷰缀跞侨軇┓肿覣溶質(zhì)分子B所受作用力是溶劑分子A對(duì)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(zhì)與T，p及A和B的本性有關(guān)，某些性質(zhì)和同溫同壓下稀溶液中B的性質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量摩爾濃度c

＝1000mol.m-3：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量濃度

(4)注意事項(xiàng)：若含多種物質(zhì)，可分別使用定律的其它常用形式：

6.5.1Henry定律9/32298K時(shí)，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(dāng)p1＝p2時(shí)，A、B在相同體積水中的溶解量c1和c2的關(guān)系為c1＞c2c1＜c2c1＝c2不能確定ABCD提交單選題1分溶劑的化學(xué)勢(shì)定義：6.5.2稀溶液及其化學(xué)勢(shì)溶劑服從Raoult定律、溶質(zhì)服從Henry定律的溶液，稱(chēng)為稀薄溶液，簡(jiǎn)稱(chēng)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(xué)勢(shì)11/32溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)

(Henry定律)

稀溶液溶質(zhì)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(xué)勢(shì)

等溫:(2)代入(1)得：

稀溶液溶質(zhì)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(zhì)與溶劑化學(xué)勢(shì)表達(dá)式的區(qū)別①標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不同②被積函數(shù)不同溶質(zhì)化學(xué)勢(shì)溶劑化學(xué)勢(shì)溶質(zhì)：溶劑：A(T，p

，純A液體)ABxB→Henry定律溶質(zhì)：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(xué)勢(shì)13/32

6.5.2稀溶液及其化學(xué)勢(shì)溶質(zhì)化學(xué)勢(shì)溶劑化學(xué)勢(shì)14/32

(2)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)不同的原因：保持化學(xué)勢(shì)公式形式上的一致性溶質(zhì)選真正純B為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)溶質(zhì)選假想純B為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)兩式相減得：代入溶質(zhì)化學(xué)勢(shì)公式得：溶質(zhì)、溶劑化學(xué)勢(shì)公式形式不再統(tǒng)一

(3)其它常見(jiàn)形式：6.5.2稀溶液及其化學(xué)勢(shì)(4)其它形式亨利定律下的化學(xué)勢(shì)公式溶質(zhì)化學(xué)勢(shì)

15/32一般情況下壓力的影響很小，第三項(xiàng)可忽略不選用標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算此過(guò)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(xué)勢(shì)16/32

注意：標(biāo)準(zhǔn)壓力下

6.5.2稀溶液及其化學(xué)勢(shì)17/32

利用液體B的化學(xué)勢(shì)與其平衡氣相中B的化學(xué)勢(shì)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(diǎn)升高4.滲透壓稀溶液有這樣一組性質(zhì)，這些性質(zhì)只取決于溶液中溶質(zhì)的濃度，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，即只依賴(lài)于溶質(zhì)粒子的數(shù)量，稱(chēng)為依數(shù)性。2.凝固點(diǎn)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(zhì)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(diǎn)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(diǎn)時(shí)析出固態(tài)純?nèi)軇┤羧芤涸谀厅c(diǎn)時(shí)，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(diǎn))

得：：純A液體在稀溶液凝固點(diǎn)Tf時(shí)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(diǎn)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(diǎn)升高∴Tb*Tb

pApApA*T純?nèi)軇┤芤?.5.3依數(shù)性26/32沸點(diǎn)：當(dāng)液體的蒸氣壓等于外壓（通常為1個(gè)大氣壓）時(shí)的溫度對(duì)于含非揮發(fā)性溶質(zhì)的稀溶液，溶液沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)現(xiàn)象描述現(xiàn)象條件(1)稀溶液(2)非揮發(fā)性溶質(zhì)

T

gasLiquid

sln

定量處理：采用與凝固點(diǎn)降低分析相同的處理方法，可得

沸點(diǎn)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(zhì)

4.滲透壓

滲透現(xiàn)象滲透平衡若半透膜的兩側(cè)T、p相同，則純?nèi)軇〢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(cè)壓力差異引起的μA差異恰好等于兩側(cè)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?nèi)軇?/p>

定量處理對(duì)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(duì)純?nèi)軇┠栿w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(jīng)歷若干時(shí)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(zhì)服從Henry定律的溶液小結(jié)2、掌握稀溶液中溶劑和溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)公式；標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：B(T，p

，xB=1假想液體)溶質(zhì)：(近似)標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生的原因，了解相關(guān)公式。

蒸氣壓降低沸點(diǎn)升高滲透壓凝固點(diǎn)降低小結(jié)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(shí)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(shè)L1和L2均為稀溶液。L1(xB=0.95)L2(xB=0.08)在300K、101325Pa時(shí)，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(kāi)，試問(wèn)：(1)達(dá)到滲透平