南京大学化学原理课程课件4
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无机及分析化学PPT课件
4. 介绍重要元素及其化合物
2021/3/12
6
学习方法
1. 课前初步预习（带着问题听课） 2. 体会课堂教学重点（记笔记） 3. 课后及时总结（及时复习和做作业；定期
归纳和梳理） 4. 考前认真复习（抓住重点，以点带面） 5. 认真做实验，用所学理论知识分析实验现
象，巩固理论知识。
在正确的哲学思想指导下学习
2021/3/12
3
第八章 第九章 第十章 复习考试
原子结构 分子结构 配位化合物
2021/3/12
4
无机及分析化学课程的特点
1、无机化学是研究单质和化合物的组成、性质和结 构的学科。分析化学是研究测定物质含量方法、鉴定 化合物组成的学科。而无机及分析化学是将无机化学 和分析化学合二为一的课程。
2021/3/12
11
➢ 20世纪是化学取得巨大成就的世纪， 化学的研究对象从微观世界到宏观 世界，从人类社会到宇宙空间不断 地发展。
➢ 20世纪生命化学的崛起给古老的生 物学注入了新的活力。
➢ 在新世纪中，化学必将给人类社会 的进步起到越来越重要的作用。
2021/3/12
12
化学是提高人类生存质量和生存安全 的有效保障
2021/3/12
7
参考书
《普通化学原理》华彤文 等编 （北京大学出版社）
《无机化学》 北京师范大学编 （高等教育出版社）
《无机及分析化学》浙江大学编 （高等教育出版社）
《无机及分析化学学习指导》浙江大学编 （高等教育出版社）
2021/3/12
8
绪论
化学：一门既原始又现代的学科； 一门中心的、实用的和创造性的科学
1962年 肯德鲁（J.C.Kendrew ）和佩鲁（M.F.Perutz）， 利用X-射线衍射成功地测定了鲸肌红蛋白和马血红蛋白 的空间结构而获得了诺贝尔化学奖。
2021/3/12
6
学习方法
1. 课前初步预习（带着问题听课） 2. 体会课堂教学重点（记笔记） 3. 课后及时总结（及时复习和做作业；定期
归纳和梳理） 4. 考前认真复习（抓住重点，以点带面） 5. 认真做实验，用所学理论知识分析实验现
象，巩固理论知识。
在正确的哲学思想指导下学习
2021/3/12
3
第八章 第九章 第十章 复习考试
原子结构 分子结构 配位化合物
2021/3/12
4
无机及分析化学课程的特点
1、无机化学是研究单质和化合物的组成、性质和结 构的学科。分析化学是研究测定物质含量方法、鉴定 化合物组成的学科。而无机及分析化学是将无机化学 和分析化学合二为一的课程。
2021/3/12
11
➢ 20世纪是化学取得巨大成就的世纪， 化学的研究对象从微观世界到宏观 世界，从人类社会到宇宙空间不断 地发展。
➢ 20世纪生命化学的崛起给古老的生 物学注入了新的活力。
➢ 在新世纪中，化学必将给人类社会 的进步起到越来越重要的作用。
2021/3/12
12
化学是提高人类生存质量和生存安全 的有效保障
2021/3/12
7
参考书
《普通化学原理》华彤文 等编 （北京大学出版社）
《无机化学》 北京师范大学编 （高等教育出版社）
《无机及分析化学》浙江大学编 （高等教育出版社）
《无机及分析化学学习指导》浙江大学编 （高等教育出版社）
2021/3/12
8
绪论
化学：一门既原始又现代的学科； 一门中心的、实用的和创造性的科学
1962年 肯德鲁（J.C.Kendrew ）和佩鲁（M.F.Perutz）， 利用X-射线衍射成功地测定了鲸肌红蛋白和马血红蛋白 的空间结构而获得了诺贝尔化学奖。
南京大学化工原理课件
q=1 0 < q <1 q=0 q>1 D
F
q<0
W
xw
xF xD
R'一定时，q值对提馏段操作线的影响
七、塔顶液相回流比的选择
（一）全回流与最小理论板数 R →∞时，
L R 1 V R 1
xD 0 R 1
D0
操作稳定：F=0，W=0
L qF L L 1 V V 1 q F V
x
1 y
y
或
塔顶 塔底
（三）相对挥发度与理想溶液的y-x关系式
②一般情况下，y>x即α>1，
③ α=1时；
④ 液体的正常沸点差越大，则相对挥发度也 越大。
三、非理想溶液汽液平衡关系
(1)正偏差溶液
蒸汽压
pA pB
0 pA
pA
pB
0 pB
0
x
1.0
正偏差严重时形成具有最低恒沸点的溶液
（三）气、液相回流
③回流的作用
思考题：为什么只需要部分回流而不必全部回流？ （唯有如此，塔顶和塔底才有产品，否则没有工业意义）
• （四）精馏塔设备 精馏塔是提供混合物气、液两相接 触条件、实现传质过程的设备。 • 板式精馏塔 • 填料精馏塔
第三节 双组分连续精馏的计算与分析
• 一、全塔物料衡算
理论板数9
加料板5
步骤: 1.画相平衡线和 操作线； 2. 作 阶梯。
q q 1
xf
f
xD R1
xW
xF
xD
六、回流比与进料热状态对精馏过程的影响
QC
L RD
V R 1D
D, xD
QD
F
q<0
W
xw
xF xD
R'一定时，q值对提馏段操作线的影响
七、塔顶液相回流比的选择
（一）全回流与最小理论板数 R →∞时，
L R 1 V R 1
xD 0 R 1
D0
操作稳定：F=0，W=0
L qF L L 1 V V 1 q F V
x
1 y
y
或
塔顶 塔底
（三）相对挥发度与理想溶液的y-x关系式
②一般情况下，y>x即α>1，
③ α=1时；
④ 液体的正常沸点差越大，则相对挥发度也 越大。
三、非理想溶液汽液平衡关系
(1)正偏差溶液
蒸汽压
pA pB
0 pA
pA
pB
0 pB
0
x
1.0
正偏差严重时形成具有最低恒沸点的溶液
（三）气、液相回流
③回流的作用
思考题：为什么只需要部分回流而不必全部回流？ （唯有如此，塔顶和塔底才有产品，否则没有工业意义）
• （四）精馏塔设备 精馏塔是提供混合物气、液两相接 触条件、实现传质过程的设备。 • 板式精馏塔 • 填料精馏塔
第三节 双组分连续精馏的计算与分析
• 一、全塔物料衡算
理论板数9
加料板5
步骤: 1.画相平衡线和 操作线； 2. 作 阶梯。
q q 1
xf
f
xD R1
xW
xF
xD
六、回流比与进料热状态对精馏过程的影响
QC
L RD
V R 1D
D, xD
QD
南京大学化学原理课程课件3
• 解：设溶解度为 设溶解度为s • 水中： [I- ] = s [Ag + ] = s 水中：
K sp = s 2 s = K sp = 9.5 ×10−10 mol idm-3
0.010 mol·dm－3 NH3溶液中 溶液中:
• [I-]= s
[Ag + ] + [Ag(NH3 ) + ] + [Ag(NH 3 ) + ] = CAg+ = s 2
沉淀的转化
PbCrO4 + ( NH 4 ) 2 S
2 PbCrO4 ( s ) = Pb 2+ (aq) + CrO4 − (aq)
Pb 2+ (aq ) + S 2− (aq) = PbS ( s ) PbCrO4 ( s ) + S (aq ) = PbS ( s ) + CrO (aq)
2− 4 2− 2+ 2− 4 2−
• 3 溶液中若有其他反应将影响溶解度 溶液中若有其他反应将影响溶解度s
++
+
如1--1型难溶盐 型难溶盐
MA(s )
M ↓ OH MOH ↓ OH ⋮
+
A ↓H HA ↓H ⋮
M(OH) 2 H 2 A
影响沉淀溶解平衡的因素
• 温度
dlnK a ∆r H m ( )p = 2 dT RT
• 固体溶解时放热 • 固体溶解时吸热 • 一般固体溶解吸热，溶解度随温度升 一般固体溶解吸热， 高而增大。 高而增大。
• 溶剂 • 大多数无机盐在水中比在有机溶剂中更 易溶解。水的偶极矩大, 能吸引阳、 易溶解。水的偶极矩大 能吸引阳、 阴离子形成水化离子。 阴离子形成水化离子。 • 乙醇 乙醚混合溶剂中： 乙醇/乙醚混合溶剂中： 乙醚混合溶剂中 • Ca(NO3)2溶解 Sr(NO3)2沉淀 溶解,
南京大学大学化学教案
课程名称：大学化学授课对象：南京大学化学专业学生课时安排：2课时教学目标：1. 让学生掌握化学基本概念、基本原理和基本技能；2. 培养学生的科学思维和实验操作能力；3. 培养学生良好的学习习惯和团队合作精神。
教学重点：1. 化学基本概念和基本原理；2. 常见化学实验操作及实验原理；3. 化学实验数据的处理和分析。
教学难点：1. 化学基本概念和原理的理解和应用；2. 实验操作中的注意事项和实验数据的处理。
教学过程：第一课时一、导入1. 引导学生回顾高中化学知识，激发学生对大学化学的兴趣；2. 提出本节课的学习目标，让学生明确学习重点。
二、新课讲授1. 介绍化学基本概念，如元素、化合物、原子、分子等；2. 讲解化学基本原理，如原子结构、化学键、化学反应等；3. 举例说明化学在生活中的应用。
三、实验演示1. 展示化学实验操作，如滴定、沉淀、气体收集等；2. 讲解实验原理和操作步骤。
四、课堂练习1. 让学生进行实验操作，巩固所学知识；2. 针对实验操作中的问题进行讲解和指导。
第二课时一、复习导入1. 复习上一节课所学内容，巩固学生对化学基本概念和原理的理解；2. 引导学生思考化学实验在生活中的应用。
二、新课讲授1. 讲解化学实验数据的处理和分析方法；2. 介绍化学实验报告的撰写要求。
三、实验操作1. 学生分组进行实验，操作化学仪器和设备；2. 教师巡回指导，解答学生疑问。
四、实验数据分析1. 学生根据实验数据，运用所学知识进行分析；2. 教师点评学生分析结果，指出不足之处。
五、课堂总结1. 总结本节课所学内容，强调重点和难点；2. 布置课后作业，巩固所学知识。
教学反思：1. 本节课通过实验演示、课堂练习和实验数据分析，使学生掌握了化学基本概念、基本原理和实验操作技能；2. 教师在授课过程中应注重启发式教学，引导学生主动思考，培养学生的科学思维；3. 加强实验教学，提高学生的动手操作能力和团队协作精神。
杨荣武生物化学原理-南京大学-生物氧化ppt课件
化学渗透学说图解
支持化学渗透学说的主要的证据
（1）氧化磷酸化的进行需要完整的线粒体内膜的存在。 （2）使用精确的pH计可以检测到跨线粒体内膜的质子梯
度存在。据测定，一个呼吸活跃的线粒体的膜间隙的 pH要比其基质的pH低0.75个单位。 （3）破坏质子驱动力的化学试剂能够抑制ATP的合成。 （4）从线粒体内膜纯化得到一种酶能够直接利用质子梯 度合成ATP，此酶称为F1F0-ATP合酶。 （5）人工建立的跨线粒体内膜的质子梯度也可驱动ATP 的合成
✓ 根据在有氧环境下氧化反应达到平衡时各电子传递体的 还原程度来确定
✓ 使用特异性呼吸链抑制剂和人工电子受体 ✓ 呼吸链的拆分和重组
呼吸链各组分的标准氧化还原电位
在有氧条件下，线粒体中TCA循环反应达到平衡时，呼吸链中 各组分的还原程度
电子传递体 还原程度(%)
辅酶I 53
黄素蛋白 细胞色素b
20
氧化磷酸化
• 呼吸链的主要功能是产生能量货币ATP。当电子沿着 呼吸链向下游传递的时候总伴随着自由能的释放，释 放的自由能有很大一部分用来驱动ATP的合成，这种 与电子传递偶联在一起的合成ATP方式（ADP被磷酸 化）被称为氧化磷酸化。
氧化磷酸化的偶联机制
☻ 化学偶联假说 ☻ 构象偶联假说 ☺ 化学渗透学说
OH ∣
CuB+
H+
e-
H2O
目录
复合体
细胞色素 血红素
aa3
a
b
b
c
c
c1
c
几种细胞色素的性质比较
线粒体内膜上的定位
辅基与蛋白质的连接方式
跨膜蛋白 跨膜蛋白 水溶性的外周蛋白 （膜间隙一侧） 跨膜蛋白
第九章 双原子分子结构与化学键理论(下)
19
20
14
/7
/2
3
南
京
大
学
化 学 原 理 课 件
离子极化 (ionic polarization)
p 通常正离子带有多余的正电荷（外壳上缺少电子） ，
一 般 半径 较 小 ，它 对相 邻 的 负离 子 会 发生 诱 导作用， 而使之极化。
20
20
14
/7
化作用和负离子的变形性。
/2
3
p 通常考虑离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极
20
14
/7
/2
3
南
京
大
学
离子极化 (ionic polarization)
离子化合 物的性质 离子键 的强度
取决于
15
20
14
/7
/2
（2）离子半径 (radius)
3
南
（1）离子电荷 (charge)
京
大
学
化 学 原 理 课 件
取决于
正、负离 子的性质
1. 对同一主族具有相同电荷的离子，半径自上而下增大。
14
/7
/2
3
南
京
大
极强 Conductivity
学
极弱 熔融导电
sodium chloride
不同的外在性质反应了不同的内部结构
3
20
14
/7
/2
化学键发生了改变
3
南
京
大
各自内部的结合力不同
学
化 学 原 理 课 件
p Pauling 化学键定义：如果原子之间的作用力强 得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立 物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单 地说，化学键是 指分子内部原子之间的强相互 作用力。
20
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南
京
大
学
化 学 原 理 课 件
离子极化 (ionic polarization)
p 通常正离子带有多余的正电荷（外壳上缺少电子） ，
一 般 半径 较 小 ，它 对相 邻 的 负离 子 会 发生 诱 导作用， 而使之极化。
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化作用和负离子的变形性。
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p 通常考虑离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极
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南
京
大
学
离子极化 (ionic polarization)
离子化合 物的性质 离子键 的强度
取决于
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（2）离子半径 (radius)
3
南
（1）离子电荷 (charge)
京
大
学
化 学 原 理 课 件
取决于
正、负离 子的性质
1. 对同一主族具有相同电荷的离子，半径自上而下增大。
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南
京
大
极强 Conductivity
学
极弱 熔融导电
sodium chloride
不同的外在性质反应了不同的内部结构
3
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化学键发生了改变
3
南
京
大
各自内部的结合力不同
学
化 学 原 理 课 件
p Pauling 化学键定义：如果原子之间的作用力强 得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立 物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单 地说，化学键是 指分子内部原子之间的强相互 作用力。
南大物化PPT00章绪论-精选文档
随着计算机技术的飞速发展，
大大缩短了数据处理的时间，并可进行人工模拟
和自动记录，使许多以前只能 做定性研究的课题
现在可进行定量监测。
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2019/2/28
化学学科的发展趋势
(4) 从单一学科到交叉学科
化学学科与其他学 科以及化学内部更进一步相互渗透、相互结合， 形成了许多极具生命力的交叉科学，如生物化 学、地球化学、天体化学、计算化学、金属有 机化学、物理有机化学等。
(1)从宏观到微观
(2)从体相到表相
(3)从定性到定量
(4)从单一学科到交叉学科
(5)从研究平衡态到研究非平衡态
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2019/2/28
化学学科的发展趋势
(1) 从宏观到微观 单用宏观的研究方法是不够的， 只有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规
律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关
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2019/2/28
0.3 物理化学的建立与发展
十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald
（1853～1932）和荷兰科学家
J.H.van’t Hoff （1852～1911）
合办了第一本“物理化学杂志”
（德文）。
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分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事实
概括到一般， 再从一般推理到个别的思维过程。 （2）综合应用微观与宏观的研究方法，主要有： 热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。
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杨荣武生物化学原理-南京大学-三羧酸循环
乙醛酸循环与三羧酸循环的比较
内乙醛酸循环的生理意义：利用乙酸合成糖（碳骨架） 苹果酸 进入细胞质 糖异生
草酰乙酸的再生： 琥珀酸 进入线粒体（三羧酸循环） 草酰乙酸 天冬氨酸 回到乙醛酸循环体 草酰乙酸重新生成
细胞能量状态决定异柠檬酸裂解酶和异柠檬酸脱氢酶的活性
反应 5：底物水平的磷酸化
TCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应 ATP或GTP被合成 它的催化过程牵涉到一系列高能分子的形成，因此能量的
损失微乎其微 反应机制涉及一个磷酸组氨酸
琥珀酰-CoA合成酶的反应机理
反应 6：琥珀酸的脱氢
富马酸又称延胡索酸
第三次脱氢反应 产生FADH2 此酶实际上是呼吸链复合体II的主要成分 丙二酸（琥珀酸的类似物）是该酶的竞争性抑制剂
催化机制
分四步进行
①
Py+TPP
E1
羟乙基-TPP+CO2
OX
② 羟乙基-TPP
乙酰基-硫辛酰胺
E2
③
乙酰基-硫辛酰胺＋CoA
E2 乙酰CoA+硫辛酰胺
④ 还原型硫辛酰胺
E3
氧化型硫辛酰胺
丙酮酸转变成乙酰-CoA的四步反应
丙酮酸脱氢酶的催化机理
亚砷酸（砒霜的主要成分）和有机砷的作用对象
柠檬酸合酶的两种构象
两次构象变化：
➢ 防止乙酰-CoA的提前释放 ➢ 降低乙酰-CoA在活性中心被Asp残基水解成乙酸的可能性。
氟代乙酸：乙酸类似物，TCA循环强烈抑制剂 氟代柠檬酸
反应 2：形成异柠檬酸
顺乌头酸酶是铁硫蛋白 产物具有立体专一性 柠檬酸不是氧化的好底物，异柠檬酸却不一样，经过
30或31或32
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物系 蒸气压曲线 沸点 溴苯 QM 429K 水 QN 373.15K 水+溴苯 QO 368.15K
不互溶的双液系
p
O
Tb
水+溴苯
p / Pa
N
水
Q
溴苯
T /K
M
273
368.15 373.15
两种互不相溶液体水-溴苯的蒸气压
不互溶的双液系
馏出物中两组分的质量比计算如下：
nB p pyB p nA nB
理想的完全互溶双液系
（2） p-x-y 图
pA yA p
*
yB 1 y A
pA pA xA pyA
p p p p ( p p ) xA * * pA ( p pB ) yA
* B * A * B * A * A * B
理想的完全互溶双液系
p / Pa
p pA pB
2) 指定30℃, f = 3 – ,f = 0, = 3 最多为3，与水蒸气共存的含水盐最多有2 种
相点：相图中表示某个相状态（如相态、组成、 温度等）的点。 物系点：相图中表示体系总状态的点。 在T-x图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的 垂线上、下移动； 在水盐体系图上，随着含水量的变化，物系点 可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。 单相区，物系点与相点重合；两相区中，只有物 系点，它对应的两个相的组成由对应的相点表示。
部分互溶的双液系
（1）具有最高会溶温度
453
单相
等压
下层：水中饱和苯胺 溶解度：左半支曲线 上层：苯胺中饱和水 溶解度：右半支曲线
TB
T/K
B
373
A'
An
A"
T1
升高温度，彼此的溶解度 都增加
两相
C 313 D 0.2 0.4 0.6 0 质量分数 H2 O
E
1.0 0.8 C6 H5 NH2
部分互溶的双液系
* B
nA p pyA p nA nB
* A
p nB mB / M B p nA mA / M A
* B * A
* mB pB M B * mA pA M A
* pB 小，但 M B 大，所以 mB 也不会太小。 虽然
水 蒸 汽 蒸 馏 装 置 图
水蒸气
有机层
水层
待提纯化合物
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)
K= 3 , Ф = 4 注意: f=K–Ф+3=3–4+3=2
相律 f = K – Ф + 2
此题渗透平衡中p1 ≠p2 ,所以相律应写为:
f=K–Ф+3
例12.2
Na2CO3有三种含水盐： Na2CO3H2O, Na2CO37H2O, Na2CO310H2O (1) p 下,与Na2CO3(aq)和冰共存的含水
几点说明
3. 相律只适用于相平衡系统。
4. 相律的意义：利用相律来确定描述一个相 平衡系统所需要的独立变量个数。
例题
• 例题12.1
例题
指出含有 CaCO3(s) 、CaO(s) 、CO2(g)
的体系与CO2(g)和N2(g)的混合物达渗
透平衡时的物种数、组分数、相数和自
由度数。
答: S = 4 , R = 1, R′ = 0
257.8 K
在冬天，为防止路面结冰，撒上盐，实际用的 就是冰点下降原理。
形成稳定化合物的相图
熔点（H2SO4）：283K
低共熔点（H2SO4 - H2SO4H2O）：283K 冬天用管道运送硫酸时应适当稀释，防止冻结
形成不稳定化合物的相图
C没有熔点，O点温度 时分解成CaF2(s)和组 成为N的熔液。 O点温度称为转熔温度。
546
F
T /K
F
C
B
C
熔化物+Cd(s)
413
D D' E
G
G E 413 Bi(s)+熔化物 D Bi(s)+Cd(s)
100%
0 Bi
0.2
0.4
0.6
0.8
Cd的质量分数
100%
1 Cd
Cd-Bi二元相图的绘制
Cd-Bi二元相图的绘制
图上有 4 个相区 3 条多相平衡曲线 3 个特殊点
简单的低共熔混合物(水-盐相图)
基本概念
自由度 确定平衡体系的状态所必须的
独立强度变量的数目 f。通常是p、T和
xB等。
条件自由度 f*
组分 确定平衡体系中各相组成需要的
最少独立物种数。K
多相体系平衡的一般条件
• 热平衡
• 压力平衡 • 相平衡
T T T p p p
B B
图中有 4 个相区 3 条曲线 2 个特殊点
水-盐冷冻液
在化工生产和科学研究中常要用到低温浴，配制 合适的水-盐体系，可以得到不同的低温冷冻液。如： 水盐体系
H2 O - NaCl(s)
低共熔温度 252 K 218 K 262.5 K
H2O - CaCl2 (s) H 2 O - KCl(s) H2 O - NH4 Cl(s)
相律
f S Φ2
' K S RR
f S Φ 2 R R' K Φ2
f Φ K 2
几点说明
1. 推导过程假设S种物质存在于Φ相的每 一相中，若实际情况不符和仍可适用。
*2. f = C - Φ + n ( T, p, 电场………) 一般关系式: f = K– Φ + 2 ( T, p) 考虑渗透压： f = K– Φ + 3 ( T, p1，p2) 指定T或p : f* = K– Φ + 1
Φ s
相律
• f = 描述平衡
T T T
α β α β α 1 β 1
Φ Φ
p p p
系统的总变 数 — 平衡时 变量之间的 关系式
........
Φ 1
α s β s
Φ s
f Φ [(S - 1) 2] (S 2)(Φ 1) S Φ2
B
• 化学平衡
BB 0 B
相律
• 揭示相平衡 体系中相数
T T T
α β α β α 1 β 1
Φ Φ
，独立组
分数K和自 由度 f 之间 关系的规律
p p p
........
Φ 1
α s β s
596 K是纯Cd的熔点。
Cd-Bi二元相图的绘制
2． 作含20Cd，70 Cd的步冷曲线。
Cd-Bi二元相图的绘制
3．作含40Cd的步冷曲线
Cd-Bi二元相图的绘制
0.4Cd 1.0Cd 0.2Cd 0.7Cd b c d e a O H A' A
1.0Bi
p
A
H 596
熔化物（单相）
液相线
yA pA xA yB pB xB相线
* pA pA xA
p
* B
g -l
g
B(甲苯)
* pB pB xB
xA
A(苯)
理想的完全互溶双液系
(3) T-x图
理想的完全互溶双液系
（5） T-p-x图
杠杆规则
以物系点为支点，支点两边连结线的长度为力矩， 计算液相和气相的物质的量或质量，这就是可用于任意 两相平衡区的杠杆规则。即
（2）具有最低会溶温度
等压
343 323
T/K
两相
303
TB
B 单相
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
水
质量分数
三乙基胺
部分互溶的双液系
（3）同时具有最高、最低会溶温度
等压
T
T/K
最低Tc≈334 K 最高Tc≈481K
473
453
' c
c'
两相
413
373
单相
Tc
0
0.2
c
0.4 0.6 质量分数 0.8 1.0
d ln p vap H m 2 dT RT
A ln p B T
若把 vap H m写作T的函数
p2 vap H m 1 1 ln ( ) p1 R T1 T2
vap H m a bT cT 2
A lg p B lg T CT D T
二组分体系的相图及应用
二组分体系，K = 2, f = 4 - , 1，则 f 3
理想的完全互溶双液系
(1) p-x图
* A A * B B
* B
p pA pB p x p x
* A
p xA p (1 xA )
p ( p p ) xA
* B * A * B
S dT V dp S dT V dp
α m α m β m β m
Sm H m dp S S = dT V V Vm T Vm
β m β m α m α m
dp H dT T V
Clausius-Clapeyron方程
dp vap H m vap H m dT TVm (g) T RT p
最低恒沸混合物
精馏结果？
H 2O C2 H5OH CH3OH C6 H 6
C2 H5OH - C6 H6
不互溶的双液系
p
O
Tb
水+溴苯
p / Pa
N
水
Q
溴苯
T /K
M
273
368.15 373.15
两种互不相溶液体水-溴苯的蒸气压
不互溶的双液系
馏出物中两组分的质量比计算如下：
nB p pyB p nA nB
理想的完全互溶双液系
（2） p-x-y 图
pA yA p
*
yB 1 y A
pA pA xA pyA
p p p p ( p p ) xA * * pA ( p pB ) yA
* B * A * B * A * A * B
理想的完全互溶双液系
p / Pa
p pA pB
2) 指定30℃, f = 3 – ,f = 0, = 3 最多为3，与水蒸气共存的含水盐最多有2 种
相点：相图中表示某个相状态（如相态、组成、 温度等）的点。 物系点：相图中表示体系总状态的点。 在T-x图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的 垂线上、下移动； 在水盐体系图上，随着含水量的变化，物系点 可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。 单相区，物系点与相点重合；两相区中，只有物 系点，它对应的两个相的组成由对应的相点表示。
部分互溶的双液系
（1）具有最高会溶温度
453
单相
等压
下层：水中饱和苯胺 溶解度：左半支曲线 上层：苯胺中饱和水 溶解度：右半支曲线
TB
T/K
B
373
A'
An
A"
T1
升高温度，彼此的溶解度 都增加
两相
C 313 D 0.2 0.4 0.6 0 质量分数 H2 O
E
1.0 0.8 C6 H5 NH2
部分互溶的双液系
* B
nA p pyA p nA nB
* A
p nB mB / M B p nA mA / M A
* B * A
* mB pB M B * mA pA M A
* pB 小，但 M B 大，所以 mB 也不会太小。 虽然
水 蒸 汽 蒸 馏 装 置 图
水蒸气
有机层
水层
待提纯化合物
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)
K= 3 , Ф = 4 注意: f=K–Ф+3=3–4+3=2
相律 f = K – Ф + 2
此题渗透平衡中p1 ≠p2 ,所以相律应写为:
f=K–Ф+3
例12.2
Na2CO3有三种含水盐： Na2CO3H2O, Na2CO37H2O, Na2CO310H2O (1) p 下,与Na2CO3(aq)和冰共存的含水
几点说明
3. 相律只适用于相平衡系统。
4. 相律的意义：利用相律来确定描述一个相 平衡系统所需要的独立变量个数。
例题
• 例题12.1
例题
指出含有 CaCO3(s) 、CaO(s) 、CO2(g)
的体系与CO2(g)和N2(g)的混合物达渗
透平衡时的物种数、组分数、相数和自
由度数。
答: S = 4 , R = 1, R′ = 0
257.8 K
在冬天，为防止路面结冰，撒上盐，实际用的 就是冰点下降原理。
形成稳定化合物的相图
熔点（H2SO4）：283K
低共熔点（H2SO4 - H2SO4H2O）：283K 冬天用管道运送硫酸时应适当稀释，防止冻结
形成不稳定化合物的相图
C没有熔点，O点温度 时分解成CaF2(s)和组 成为N的熔液。 O点温度称为转熔温度。
546
F
T /K
F
C
B
C
熔化物+Cd(s)
413
D D' E
G
G E 413 Bi(s)+熔化物 D Bi(s)+Cd(s)
100%
0 Bi
0.2
0.4
0.6
0.8
Cd的质量分数
100%
1 Cd
Cd-Bi二元相图的绘制
Cd-Bi二元相图的绘制
图上有 4 个相区 3 条多相平衡曲线 3 个特殊点
简单的低共熔混合物(水-盐相图)
基本概念
自由度 确定平衡体系的状态所必须的
独立强度变量的数目 f。通常是p、T和
xB等。
条件自由度 f*
组分 确定平衡体系中各相组成需要的
最少独立物种数。K
多相体系平衡的一般条件
• 热平衡
• 压力平衡 • 相平衡
T T T p p p
B B
图中有 4 个相区 3 条曲线 2 个特殊点
水-盐冷冻液
在化工生产和科学研究中常要用到低温浴，配制 合适的水-盐体系，可以得到不同的低温冷冻液。如： 水盐体系
H2 O - NaCl(s)
低共熔温度 252 K 218 K 262.5 K
H2O - CaCl2 (s) H 2 O - KCl(s) H2 O - NH4 Cl(s)
相律
f S Φ2
' K S RR
f S Φ 2 R R' K Φ2
f Φ K 2
几点说明
1. 推导过程假设S种物质存在于Φ相的每 一相中，若实际情况不符和仍可适用。
*2. f = C - Φ + n ( T, p, 电场………) 一般关系式: f = K– Φ + 2 ( T, p) 考虑渗透压： f = K– Φ + 3 ( T, p1，p2) 指定T或p : f* = K– Φ + 1
Φ s
相律
• f = 描述平衡
T T T
α β α β α 1 β 1
Φ Φ
p p p
系统的总变 数 — 平衡时 变量之间的 关系式
........
Φ 1
α s β s
Φ s
f Φ [(S - 1) 2] (S 2)(Φ 1) S Φ2
B
• 化学平衡
BB 0 B
相律
• 揭示相平衡 体系中相数
T T T
α β α β α 1 β 1
Φ Φ
，独立组
分数K和自 由度 f 之间 关系的规律
p p p
........
Φ 1
α s β s
596 K是纯Cd的熔点。
Cd-Bi二元相图的绘制
2． 作含20Cd，70 Cd的步冷曲线。
Cd-Bi二元相图的绘制
3．作含40Cd的步冷曲线
Cd-Bi二元相图的绘制
0.4Cd 1.0Cd 0.2Cd 0.7Cd b c d e a O H A' A
1.0Bi
p
A
H 596
熔化物（单相）
液相线
yA pA xA yB pB xB相线
* pA pA xA
p
* B
g -l
g
B(甲苯)
* pB pB xB
xA
A(苯)
理想的完全互溶双液系
(3) T-x图
理想的完全互溶双液系
（5） T-p-x图
杠杆规则
以物系点为支点，支点两边连结线的长度为力矩， 计算液相和气相的物质的量或质量，这就是可用于任意 两相平衡区的杠杆规则。即
（2）具有最低会溶温度
等压
343 323
T/K
两相
303
TB
B 单相
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
水
质量分数
三乙基胺
部分互溶的双液系
（3）同时具有最高、最低会溶温度
等压
T
T/K
最低Tc≈334 K 最高Tc≈481K
473
453
' c
c'
两相
413
373
单相
Tc
0
0.2
c
0.4 0.6 质量分数 0.8 1.0
d ln p vap H m 2 dT RT
A ln p B T
若把 vap H m写作T的函数
p2 vap H m 1 1 ln ( ) p1 R T1 T2
vap H m a bT cT 2
A lg p B lg T CT D T
二组分体系的相图及应用
二组分体系，K = 2, f = 4 - , 1，则 f 3
理想的完全互溶双液系
(1) p-x图
* A A * B B
* B
p pA pB p x p x
* A
p xA p (1 xA )
p ( p p ) xA
* B * A * B
S dT V dp S dT V dp
α m α m β m β m
Sm H m dp S S = dT V V Vm T Vm
β m β m α m α m
dp H dT T V
Clausius-Clapeyron方程
dp vap H m vap H m dT TVm (g) T RT p
最低恒沸混合物
精馏结果？
H 2O C2 H5OH CH3OH C6 H 6
C2 H5OH - C6 H6