【化学原理II】第二章 溶液与相平衡
《化学》(农林牧渔)教案 第二章溶液 第一节 解离平衡 第二节 水的离子积和溶液的pH
课 题
第二章溶液
第一节解离平衡第二节水的离子积和溶液的pH
教学目标
1.了解电解质的解离过程，明确强电解质、弱电解质的概念和区别。
2.了解弱电解质的解离平衡。
3.掌握水的离子积概念和表达。
4.会用pH表示溶液酸碱度的方法。
教学重点
弱电解质的解离平衡和水的离子积，pH表示溶液酸碱度的方法
板书：
1．概念：一定条件下，当弱电解质分子在水溶液里解离成离子的速率与离子重新结合成弱电解质分子的速率相等时，这时溶液里离子浓度和分子浓度都保持不变，形成动态平衡，称为解离平衡。
举例说明：在CH3COOH溶液里，只有一部分CH3COOH分子发生解离，这时在溶液里既有解离出的CH3COO-和H+，又有CH3COOH分子存在，在离子和分子之间存在着解离平衡。NH3·H2O溶液与此类似。
2．弱电解质的解离平衡的概念和影响因素。
3．水的离子积的概念。
4．pH的概念和测定溶液pH的方法。
作业：
综合练习：二、3；三
【板书设计】
第二章 溶液
第一节 解离平衡
一、强电解质和弱电解质
1．电解质：在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物。
2．强电解质：水溶液中能够全部解离成离子的电解质。
HCl == H+＋Cl-
现象：连接插入在盐酸溶液和氯化钠溶液里电极上的灯泡比较亮，连在醋酸和氨水溶液的灯泡亮度大大降低，连接纯水的灯泡不亮。
说明：盐酸和氯化钠的水溶液导电性比醋酸溶液和氨水强。溶液导电性的强弱和溶液中能自由移动离子浓度的大小有关，溶液中的离子浓度大，溶液的导电性就强；反之，溶液的导电性就弱。因此，对于相同体积、相同浓度的电解质溶液，导电性强的，溶液中能自由移动的离子浓度就大；导电性弱的，溶液中能自由移动的离子浓度就小。由此可知，不同的电解质在溶液里解离程度是不同的。
化学反应原理第二章化学反应速率和化学平衡-影响化学反应速率的因素教学设计
第二节影响化学反应速率的因素(第1课时)教学目标1.知识与技能：（1）掌握外界条件(浓度、压强、温度、催化剂等)对化学反应速率的影响规律。
（2）会用有效碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响。
（3）培养学生设计简单实验的能力、观察能力、思维能力。
2.过程与方法：实验法：运用控制变量法设计简单实验探究影响化学反应速率的因素。
归纳法：由实验现象归纳同种影响因素对不同反应速率的影响规律。
3.情感态度与价值观：通过从宏观现象到微观本质的分析，培养学生分许问题，解决问题的能力；通过控制变量法的应用培养学生辨证唯物主义观点；感受控制和影响化学反应速率对生产生活的意义。
教学重点、难点重点：影响化学反应速率的因素（浓度、压强、温度、催化剂等）。
难点：用有效碰撞理论、活化分子、活化能概念模型解释外界条件对化学反应速率的影响。
课时安排3课时（第1课时主要为浓度、压强对反应速率的影响）。
教学过程【引入】我们生活中涉及到很多化学反应，如金属的腐蚀、食物的变质、燃料的燃烧、污水的处理、药物的研发与生产等等。
化学反应速率有快有慢，对人们生产生活也有利有弊。
为了提高资源的利用率和经济生产效益从而更有利于我们的生活，往往需要对化学反应速率加以影响和控制。
那影响化学反应速率的因素有哪些呢？大家可以根据黑板上提供的例证加以总结归纳：【问提一】影响化学反应速率的因素有哪些？【思考与总结】请大家比较以下各组反应速率并总结哪些因素可以影响化学反应速率？1、Na + H2O Fe + H2O2、夏天食品变质冬天食品变质3、在空气中加热铁丝在纯氧中加热铁丝4、普通电饭锅与高压锅做食物5、面粉厂禁止明火【生】归纳，叙述。
【板书】一、影响化学反应速率的因素1、内因（主）：反应物的性质。
2、外因：浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积、原电池原理等。
【过渡】本节课重点学习浓度、压强对化学反应速率的影响。
那如何设计实验探究某一因素对化学反应速率的影响呢？【生】控制变量法研究。
高等工程热力学 童钧耕 第章溶液和相平衡
高等工程热力学童钧耕第章溶液和相平衡第一节：溶液的基本概念1.1 溶液的定义溶液是指由两个或两个以上的物质在一定温度和压力下混合形成的均相体系。
1.2 溶解度溶解度是指在某一温度和压力下，单位体积溶剂中最多溶解的物质的量，通常用摩尔溶解度表示。
在给定的温度和压力下，溶液中溶质的摩尔浓度等于溶解度，此时称为饱和溶液。
1.3 等温线等温线是指在恒定温度下，溶质在溶剂中溶解度随压力变化的曲线。
当某一压强下，溶质的摩尔浓度等于溶解度时，称为等温线上的点，该点就是该压强下的平衡点。
第二节：相平衡2.1 相平衡的定义相平衡是指在一定温度和压力下，两个或两个以上的不同相处于平衡状态时所对应的状态，即两个或两个以上的相间存在相互转化的正逆反应，并且反应速率相等，达到动态平衡。
2.2 平衡常数平衡常数是指在一定温度下，反应物与生成物之间的摩尔浓度比值，即为反应的平衡常数。
反应的正逆反应之间的平衡常数满足比例关系。
2.3 相图相图是描述物质（纯物质或混合物）在不同条件下相平衡关系的图形记录。
它通常是以温度和压力为轴，画出不同相的出现范围，用以研究物质在不同条件下的相变规律。
第三节：二元液体体系3.1 物质在不同条件下的相变物质在不同条件下的相变表现为液态、固态、气态之间的相互转化。
同一物质在不同条件下的相变规律与其在相图上的相变曲线有关。
3.2 系统的有序性和无序性在研究液体体系时，通常采用统计力学的方法。
在这种方法中，系统的有序程度通常用熵来描述。
对于二元液体体系，其混合熵对于温度和组成都是函数，因此可以得到相互作用参数。
3.3 凝聚度模型凝聚度模型用于描述液-液混合，其核心是假设体系可以分为两类分子，一类是聚集分子（偏好型分子），一类是单体分子（排斥型分子）。
据此可以得到混合自由能，用于计算热力学性质。
第四节：非理想溶液4.1 溶液中混合气体的非理想性在高压条件下，气体分子之间的相互作用不能忽略，导致混合气体的非理想性。
【化学原理II】第二章 溶液与相平衡
x(乙醇)
n(乙醇) n(乙醇) n(水)
0.042
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二、本章讲述的主要内容
• 溶液与相平衡的局部规律 分配定律
• 溶液与相平衡的普遍规律
• 相律 • 描述溶液与相平衡的图
拉乌尔定律、亨利定律、 相图
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第一节 溶液的基本定律
一、拉乌尔定律 （Raoult's Law，1887）
A的蒸汽压
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微观解释
1、由于溶质分子数目少，对混合体积、分子间作用力影响可忽略。 2、根本原因是单位液面上溶剂分子数目减少。
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二、亨利定律 （Henry‘s Law,1803，英国）
• 作用：是关于气体在液体中的溶解度的定律
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亨利定律的内容
在一定温度下和平衡状态下，气体在液体中 的溶解度xB（物质的量分数）与该气体的平衡压
• 若平衡时，气相中硫化氢分压为506.63kPa，求（1）水相中硫化氢的物 质的量分数；
• （2）苯相中硫化氢的物质的量分数。
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例题P37（三定律求解）
• （1）气相总压力=p（H2S）+p（苯）+p（水）； • （2）求苯和水的摩尔分数=求H2S在苯和水中的摩尔分数； • （3）求H2S在苯和水中的亨利常数； • （4）因为分配系数已知，求其中之一即可； • （5）由已知条件2求在H2S在水中的亨利常数； • （6）利用拉乌尔定律求溶剂在气相中的分压
M (乙醇)
m(水)] /
2.31mol / L
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练习
在20℃时将50g乙醇溶于450g水中形成密度为 981.9kg/m3的溶液，计算（1）乙醇的浓度；（2） 乙醇的质量摩尔浓度；（3）乙醇的物质的醇)=46.069
溶液气液相平衡ppt课件
蒸馏过程：气液两相间的传质过程； 过程的极限：气、液相平衡。 相平衡关系：两相或多相接触达物理平衡时，各相组成之间
的关系。
1
6.2.1 气、液相平衡的自由度
根据相律有： F c 2
对于双组分物系的气液平衡：
C2 2 F2
即双组分物系气、液相平衡的自由度为2。 对多组分物系的气、液相平衡的自由度为组分数C。 双组分物系的独立变量：
yA
pA P
PA0 x A P
yB
pB0 xB P
7
关于平衡计算的说明： （1）已知 P、 t ， 求 相互平衡的 x 、 y ， 不必试差 t → pA0, pB0 → x , y （2）已知 x ， 求与之平衡的 y, t 或 已知 y 求与之平衡的 x , t ，试差计算 试算过程为：
假设 t
x
判断x
y
假设 t
x
y
判断 y x
8
（2）相图 ① 温度-组成图（t-x-y） 总压一定时，给定 t p0A，pB0 x，y
9
图线说明： ① 曲线 t-x 表示恒定压力下，饱和液体组成与泡点的关系，
称为饱和液体线或泡点曲线。 ② 曲线t-y表示恒定压力下，饱和蒸气的组成和露点的关系，
称为饱和蒸气线或露点曲线。 ③ 在t-x 线下方为过冷液相区。 ④ 在t-y 线上方为过热气相区。 ⑤ 在两线之间为两相共存区，即气、液相平衡区。
13
压力对温度组成图的影响
14
② 气、液平衡组成的 x-y 图 标绘：略去温度坐标，依x-y 的对应关系做图 ，得x-y图。
15
说明： （1）组成 均以易挥发组分的组成表示，故曲线位于对角线上方
无机化学第二章溶液
第二章 习题
1.稀溶液的依数性有（ ）、（
）
（ ）、（
）
2.稀溶液四个依数性中本质的是（ ）
三、溶液的凝固点降低
3. 溶液的凝固点降低原理图
P
纯溶剂
固相
Tf
Tf0
溶液
T
三、溶液的凝固点降低
4. 定量关系：ΔTf = Tf0–Tf = Kf bB
Kf：溶剂的摩尔凝固点降低常数，只与溶剂的本 性有关。
由上式可知，难挥发性的非电解质稀溶液的凝固点降
低只与溶质的bB有关，而与溶质的本性无关。
三、溶液的凝固点降低
100.0g
xA
18.02g m ol1
5.549m ol
100.0g 18.02g m ol1
0.02m ol (5.549
＝0.9964
0.02)m ol
p = p0 xA ＝ 2.338 kPa × 0.9964 = 2.330 kPa
答：蔗糖溶液的质量摩尔浓度是0.2000 mol.kg-1， 蒸气 压是2.330 kPa 。
【例】取0.149g谷氨酸溶于50.0g水，测得凝固点为0.188℃,试求谷氨酸的摩尔质量。
解：由 所以
Tf K f bB
0.188 1.86 0.149 1000 M 50.0
M＝148 （gּmol-1）
按谷氨酸的分子式【COOHCH·(CH2)2·COOH】 计算，其摩尔质量应为147 gּmol-1。
第一节 溶液的浓度
3. 质量摩尔浓度：溶质B的物质的量除以溶剂的
质量
符号为bB
公式：bB= nB/mA (mol·kg-1)
4. 质量浓度(密度) ： 溶质B的质量mB除以溶液的 体积V 符号为ρB
溶液相平衡条件
同一物质的气相和液相，不相溶的两种液体（氟利昂-水），大冰 块打碎成许多小块，一般的固体体系(除固溶体外)，气体混合物
----通过相的界面进行物质的转移称为相变 （2）相平衡：
– 在等温（T=C）、等压(p=C)的条件下，相平衡的条件 是同一成份在不同相内的化学势相等
• 举例：单组份——单相水蒸气（2），饱和态水蒸气（1），三相点（0） 单相物质——三元空气（4），两元空气（3）
（3）吉布斯定律
描述物质相平衡条件下的平衡规律; 表明物质达到相平衡时其约束条件(自由度)的个数与物质的组分数和物 质所处的相数之间的依赖关系。
• 约束条件数=物质组分数-相平衡的相数+2 • 即：Nf = Nc - Np +2
• Nf:约束条件数，即可独立变化的热力学参数的个数 Nc:组分数 Np:相数
上海交通大学物理化学PPT 溶液与相平衡
解：(1)刚开始出现液相时体系的组成就是
气相组成，有yA 0.400
pA pA* xA pyA pB pB* xB pyB
pA xA pB xB
yA yB
xA xB
yA pB yB pA
0.400 121.6 0.600 40.53
2.000
1 xB 1 1 2.000
xB
xB
xB 0.333
第三章 多组分体系热力学
与相平衡
1 多组分体系热力学
3.1 多组分体系及其组成表示法
3.1.1 多组分体系(multi-component system)的分类 由两种或两种以上物质(或组分)构成的体系为多组分体系
多组分体系
均相体系 多相体系
处理方法不同
混合物(mixture) 溶液(solution)。
i
A
ni
T ,V ,n ji
H ni
S , p,n ji
U ni
S ,V ,n ji
G
=
ni
T , p,n ji
注意与偏摩尔量的区别
组成可变的多相多组分系统的热力学基本方程
dG SdT Vdp
α1
μ dn K ( ) ( )
i1 i
i
d A SdT pdV
G
T
p,nj
dT
p
T ,nj
dp
K i 1
Gi
dni
SdT Vdp
K i 1
i
dni
化学势 的定义
i
def
Gi
G ni
T , p,nji
i
def Gi
G ni
T , p,nji
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A的蒸汽压
pA*
气相
pA
A的蒸汽压
液相
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一、拉乌尔定律 （Raoult‘s Law，1887,法国） •内容： • 在稀溶液中溶剂A的蒸汽压
pA等于同温度下纯溶剂的蒸汽 压pA *乘以溶剂的物质的量分 数xA。
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一、拉乌尔定律 （Raoult's Law，1887）
• 用公式表示
pA
pB kB xB pC kC xC
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微观解释
1、溶质B溶于溶剂A后，为A分子包围，受力取决于A-B. 2、溶解平衡时，B的平衡压力取决于B的浓度。 3、由于A-B分子间作用力不同于纯液体B中B-B分子间作用力, 使得亨利常数不同于B的饱和蒸汽压。
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97℃ ,质量分数3%乙醇的水溶液上，蒸气的总压1atm,已知纯 水的蒸气压0.901atm.试计算在乙醇的摩尔分数为0.02的水溶 液上，水和乙醇的蒸气压。
第二章
溶液与相平衡
前言
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一、溶液组成的表示方法
B表示溶液中的任一组分。 B的浓度（cB）：B的物质的量除以溶液的体积。单位为 mol·L-1。
溶质B的质量摩尔浓度（bB）： 溶液中溶质B的物质的量除以溶剂的
质量。
单位为 mol·kg-1或mmol·kg-1 。
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溶液组成的表示方法（续上〕
M(乙醇)=46.069
M(水)=18.015
b(乙醇)
m(乙醇) / M (乙醇) m(水)
2.412mol
/ kg
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练习
在20℃时将50g乙醇溶于450g水中形成密度为 981.9kg/m3的溶液，计算（1）乙醇的浓度；（2） 乙醇的质量摩尔浓度；（3）乙醇的物质的量分数； （4）乙醇的质量分数。
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例题
• 25℃时，在装有苯和水的容器中，通入硫化氢气体，平衡后，呈现水、 苯、气三相。已知：(1）25 ℃时，苯的饱和蒸汽压为11.96kPa,水的饱 和蒸汽压为3.18kPa；（2） 25 ℃时，当硫化氢分压力为101.33kPa时， 硫化氢在水中的溶解度为0.0184（摩尔分数）；（3） 25 ℃时，硫化氢 在水和苯中的分配系数为1.19.
p
* A
x
A
或者对于二组分体系，xB 1 xA
p
* A
pA
p
* A
xB
•作用：描述了溶质对溶剂饱和蒸气压的影响 ，用于计算稀溶液中溶剂蒸气压。
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说明
1、只适应于稀溶液(和理想溶液)。所谓稀溶液是指溶剂的摩尔分数接近 于1； 2、且气相遵循理想气 体定律； 3、与溶质的种类无关；
pA
p
* A
pB kxB 930 0.02kPa 18.6kPa
‹# ›Βιβλιοθήκη 明4. 拉乌尔定律是关于溶剂的作用定 律；亨利定本律节是内关容于结溶束质的作用定 律。
三、分配定律
• 作用：当一种物质同时溶解于两种互不相溶的溶剂时，分配定律 描述了该物质在这两种溶剂中的溶解度的比例。
• 内容：一种溶质在两种互不相溶的溶剂中， 溶解度之比在定温下
x
A
p*A (1 xB )
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微观解释
1、由于溶质分子数目少，对混合体积、分子间作用力影响可忽略。 2、根本原因是单位液面上溶剂分子数目减少。
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二、亨利定律 （Henry‘s Law,1803，英国）
• 作用：是关于气体在液体中的溶解度的定律
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亨利定律的内容
在一定温度下和平衡状态下，气体在液体中 的溶解度xB（物质的量分数）与该气体的平衡压
溶液上方的总压等于乙醇和水蒸汽分压之和。 水蒸汽分压用拉乌尔定律表示。 乙醇的分压用亨利定律表示。 由质量分数求摩尔分数。 温度一定，亨利常数一定。
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97℃ ,质量分数3%乙醇的水溶液上，蒸气的总压1atm,已知纯水的 蒸气压0.901atm.试计算在乙醇的摩尔分数为0.02的水溶液上，水 和乙醇的蒸气压。
为常数。
K＝xB1/xB2
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分配定律的证明
由亨利定律，
p(CH4)=k1x(CH4,在油中) p(CH4)=k2x(CH4,在水中) k1x(CH4,在油中)=k2x(CH4,在水中)
x(CH 4 ,在油中) x(CH 4 ,在水中)
k2 k1
K
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说明
• 分配定律由亨利定律推导而来，因此，应用条件与亨利定律相同。 •
• B的物质的量分数或摩尔分数（ xB或yB ）： B的
物质的量除以溶液的物质的量。
xB(或yB)=nB/ nB
xB(或yB)=1
• B的质量分数（wB）： B的质量除以溶液的质量。
wB=mB/ mB
w B=1
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练习
在20℃时将50g乙醇溶于450g水中形成密度为981.9kg/m3的溶液， 计算（1）乙醇的浓度；（2）乙醇的质量摩尔浓度；（3）乙醇的物 质的量分数；（4）乙醇的质量分数。
力pB成正比。 本节内容结束
pB kxB
k-亨利常数，决定于温度、溶剂和溶质的性质。 k的单位和数值由PB和xB的单位决定。
说明
1. 适应于稀溶液与低压气体。 2. pB是溶液上方溶质B的分压;若溶质为低压混合气体，总压不大时，
该定律对每种气体分别成立； 3. 只有溶质在气相和液相中存在形式相同时才成立。
M(乙醇)=46.069
M(水)=18.015
c(乙醇)
m(乙醇) / [m(乙醇)
M (乙醇)
m(水)] /
2.31mol / L
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练习
在20℃时将50g乙醇溶于450g水中形成密度为 981.9kg/m3的溶液，计算（1）乙醇的浓度；（2） 乙醇的质量摩尔浓度；（3）乙醇的物质的量分数； （4）乙醇的质量分数。
（1）pA pA* xA 91.3 (1 0.02)kPa 89.5kPa
（2）计算PB需要有亨利常数，可由已知条件求得。
先将质量分数3%换成摩尔分数：
xB
97
3 / 46.069 /18.015 3 / 46.069
0.01195
由pA* xA kxB 101.325kPa
求得k 930kPa
M(乙醇)=46.069
M(水)=18.015
x(乙醇)
n(乙醇) n(乙醇) n(水)
0.042
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二、本章讲述的主要内容
• 溶液与相平衡的局部规律 分配定律
• 溶液与相平衡的普遍规律
• 相律 • 描述溶液与相平衡的图
拉乌尔定律、亨利定律、 相图
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第一节 溶液的基本定律
一、拉乌尔定律 （Raoult's Law，1887）