多组分-相平衡-化学平衡小结
化学平衡和相平衡
在生态系统中，不同物种之间的相互作用涉及到化学物质的传递和转化。通过研究生态系统中的化学平 衡和相平衡，可以深入了解生态系统的结构和功能以及生态平衡的维持机制。
05 实验研究
化学平衡实验
实验目的：通过实验研究化学平衡的原理和 影响因素，加深对化学平衡概念的理解。
实验材料：不同浓度的酸、碱溶液， 指示剂，滴定管，烧杯等。
实验材料：不同温度、压力下的气、液 、固三相物质，温度计，压力计，烧杯 等。
实验步骤
化学平衡与相平衡的综合实验
01
实验目的：通过综合实验研究化学平衡和相平衡的相互影 响，加深对两者关系的理解。
02
实验材料：不同浓度的酸、碱溶液，不同温度、压力下的 气、液、固三相物质，指示剂，滴定管，烧杯等。
03
实验步骤
04 实际应用
工业生产中的化学平衡和相平衡
01
化学反应工程
在工业生产中，化学平衡和相平衡是实现高效、低能耗、低污染反应的
关键因素。例如，在石油化工中，通过控制化学平衡和相平衡，可以提
高油品收率和产品质量。
02
分离技术
利用化学平衡和相平衡原理，可以开发高效的分离技术。例如，在气体
分离中，通过控制温度和压力，使气体在不同相态下的溶解度不同，从
实验步骤
1. 配制不同浓度的酸、碱溶液。
2. 使用滴定管将酸、碱溶液滴入烧杯 中，观察颜色变化。
3. 根据颜色变化记录实验数据，分析 化学平衡的原理。
相平衡实验
实验目的：通过实验研究相平衡的条件 和影响因素，加深对相平衡概念的理解 。
2. 记录温度和压力数据，分析相平衡的 条件和影响因素。
1. 将气、液、固三相物质放入烧杯中， 在不同温度和压力条件下观察物质的变 化。
第五章 相平衡小结
第五章 相平衡相律f=C-φ+2 对渗透平衡 f=C-φ+3 浓度限制条件必须在同一相中应用，例：开始时仅有NH 4Cl (s) NH 4Cl (s)= NH 3(g)+HCl(g) R ’=1 开始时已有NH 3(g) 或HCl(g) NH 4Cl (s)= NH 3(g)+HCl(g) R ’=0 CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g) R ’=0NH 4HCO 3(s)=NH 3(g) + CO 2(g) + H 2O(g) R ’=2 在同时平衡体系中独立组分数确定的简便方法：独立组分数C=N 元素的数目应用条件：（1）体系达同时平衡 （2）体系中无浓度限制条件（即R ’=0） (3) 构成化合物的元素至少有一种以单质形式存在于体系中 在习题中，以上三条件一般均满足例如：某体系平衡时存在C(s)、H 2O(g)、CO(g)、CO 2(g)、H 2(g)五种物质， 求该体系的独立组分数C ：解：H 2O(g) 中的 H 元素以单质H 2(g)存在于平衡体系中，以上三条件均满足 体系中元素为：C ，H ， O 3种 所以独立组分数 C=3此题按常规解，则需先写出体系中独立的化学反应：CO 2(g)＋H 2(g)------ H 2O(g)＋CO(g) CO 2(g)＋C(s)------ 2CO(g) C ＝S －R －R'＝5－2－0＝3例：下列化学反应，同时共存并到达平衡（温度在900～1200 K 范围内）： CaCO 3(s)＝CaO(s)＋CO 2(g) CO 2(g)＋H 2(g)＝CO(g)＋H 2O(g)CaCO 3(s)＋H 2(g) ＝H 2O(g)＋CO(g)＋CaO(s) 问该体系的自由度为_______。
[答] 体系中元素为：C ，H ， O Ca 4种 所以独立组分数 C=4 因为(1) + (2)=(3) 所以R ＝2 。
S ＝6 ，C ＝6－2＝4 ∴f ＝4－3＋2＝3单组分系统的相平衡一．克拉贝龙(Clapeyron)方程VT HV S dT dp ∆∆=∆∆= (克拉贝龙方程) 适用于纯物质的两相平衡。
热统-多元系 复相平衡和化学反应
ψ
欧勒(Euler)定理
(1)齐次函数定义：若函数f (x1, x2, …, xk )满足
f (x1, x2 ,, xk ) m f ( x1, x2 ,, xk )
(2) Euler定理：多元函数f (x1, x2, …, xk)是x1, x2, …, xk的m
次齐次函数的充要条件为下述恒等式成立
Ch4.4单相化学平衡的条件与性质
四、化学反应平衡条件
吉布斯判据 G = －A n 0, A = － i i 分析 演化方向： A > 0 n >0， 正向反应 平衡条件：A = － i i = 0
Ch4.4单相化学平衡的条件与性质
五、自发化学反应的结果
p = p(T,x)
T = T(x,p)
p = p(x,T)
P
T
p
0
T
0
1
x
0
1 x
Ch4.3理想溶液
一、道尔顿分压
1、分压律：p = pi 2、分压：pi = ni RT/V = xi p 3、摩尔分数：xi = ni /n
二、膜平衡
1、膜平衡的特点 2、膜平衡条件
膜平衡： i(T,p,xj)=gi(T,p’) 力学平衡： pi = xip = p’
如果假设
S有界, T 0
G H
H G lim (S ) T 0 T 0 T 0
T 0
利用洛必达法则
lim S T 0
T 0
T 0
H和G相等且 具有相同的偏导数
G 由于 S T
G lim (S )T 0 T 0 T 0
物理化学-相平衡
= = =
p1 T1 m1 p2 T2 m2
(3) 相平衡：任一物质B各相化学势相等
m相1(B)=m相2(B) = ···=m相P(B) (P–1)等式
S 种物质存在 S(P-1) 关系，应扣 S(P-1)
恒 p 时，知 pA*(T) 和 pB*(T)，可算 xB, yB
相平衡
典型相图 与p-x(y)图相比，形状相当于上下倒转
点： 单相区：如点a ，
相点与系统点一致
两相区：如点b，相
点与系统点不一致
线：气相线称露点线 液相线称泡点线
区域： 单相: P=1，F=2 两相: P=2，F=1
t/℃
110 C 100 90
形成固溶体时与液相类似。
注意： 某相存在的量很少可忽略时，则可不算。 如：凝聚系统不考虑气相。
相平衡
5. 相律F=C-P+2中的 2 表示系统T , p 可变
若T 或 p 之一不变时，只有1个强度量 可变，相律式变为
F = C-P + 1
二组分系统相图分析或凝聚系统 压力影响小可略时，常用此式。
相平衡
相平衡
本章要点
掌握：相律，单组分、双组分系统的典型 相图，杠杆规则的应用
相图：会分析，能画(稍难)
应用：多组分系统的分离、提纯 均匀性（多相性） 控制产品的质量
相平衡
5.1 相 律
问题：封闭 系统中影响相态的因素有哪些？ 例如：盐与水系统达相平衡时存在多少相？
什么时候出现固相(盐析出)？为什么？
露
t
l+g 泡
点 线
化学平衡小结
化学平衡小结化工生产及与应用有关的化学研究中，人们最关心的问题莫过于化学反应的方向及反应平衡时的转化率，因为它关系到在一定条件下，反应能否按所希望的方向进行、最终能得到多少产物，反应的经济效益如何。
在化学发展史上，这一问题曾经长期困扰着人们，而从理论上彻底阐明这一原理的是美国化学家吉布斯。
在十九世纪的五、六十年代，热力学仅处于热机效率的研究阶段，而化学还基本上是一门经验科学。
是吉布斯在1874年提出和相平衡问题，进而从理论上根本解决了这一难题，并因此打破了物理与化学两大学科的界限，为物理化学这一理论化学学科的建立奠定了基础。
吉布斯在热力学发展史和化学发展史上做出了巨大贡献，可以说是他将热力学引入了化学，使热力学在化学中焕发了强有力的生命力，同时使化学成为一门有理论指导的科学。
第一节1.摩尔反应进度的吉布斯函数变T、p且W’= 0时，一化学反应的进度为d时，有：设有化学反应：对于多组分系统在（）T，p下，-ΔrGm为反应的推动力，常称为化学亲合势在一定的温度和压力下，总Gibbs自由能最低的状态就是反应系统的平衡状态。
亦即反应进行的最大限度。
ΔrGm=0为化学反应的平衡条件。
第二节一、理想气体反应的等温方程理想气体混合物中组分B的化学势为二、理想气体反应的标准平衡常数⒊Kn与Kθ的关系4.理想气体反应的K0、Kc0、Ky及Kn5.标准态压力对标准平衡常数的影响说明：（1)Kθ、Kcθ、Ky 和Kn 中只有Kθ是国家规定的标准平衡常数。
(2)Kθ、Kcθ和Kp 与温度有关而与压力无关，而Ky 和Kn 与总压力有关。
(3)当νBB∑=0时，Kθ=Kcθ=Ky=Kn=Kp 6.有凝聚态物质参与的理想气体反应在有凝聚相物质参与的理想气体反应中，标准平衡常数K0中不出现凝聚相物质。
第三节物理法：测定平衡反应系统某一物理量，如压力、气体体积、折射率、电导、光吸收等来计算平衡组成，一般不会影响平衡。
化学法：例如通过化学滴定来测定平衡组成，一般需用降温、移走催化剂、加入溶剂冲淡等方法中止反应。
相平衡
自由度数 f (degrees of freedom)
相数不变条件下，能够在一定范围内独立变动的强 度性质称作系统的自由度，用f表示。即能确立系 统状态的独立变量。如T, p, c 例： ①一杯水和一桶水： T, p, f=2 ② NaCl(sln)： ③ NaCl(饱和)： T, p, c, f=3 T, p, f=2（浓度确定c=f (T)）
系统确定后，其组分数是确定的
NaCl(s), Na+, Cl－, H2O ,H+ , OH－: N=6, R=2： NaCl(s) Na++ Cl－， H2O H+ + OH－ R’=2: [Na+]=[Cl－]， [H+]=[OH－] 电中性 [Na+]+[H+]=[Cl－]+[OH－]，不是独立的 C=6– 2–2=2
=RT/p
vap H m
(设气体为理想气体)
d ln p dp 2 dT 整理为: RT pdT vap H m 积分: d ln p RT 2 dT
若温度变化不大时，vapHm为常数
不定积分: ln p
vap H m RT
C
C-C方程
lnp~1/T为一直线，斜率= –vapHm /R
上式两边分别代入基本公式 dGm= – SmdT + Vmdp
得 –Sm()dT + Vm()dp = –Sm()dT + Vm()dp
移项: [Vm()－Vm()]dp =[Sm()–Sm()]dT 整理为: dp /dT=Sm/ Vm 对于可逆相变Sm=Hm(可逆相变焓)/T
2) 指定30℃, f = 3 –P ,
基础化学第五章 相 平 衡
可改写为：
dlnp dT RT 2 如果温度变动范围不大， g 可近似看作 cd H m,B 常数，上式进行定积分得： g p2 cd H m,B (T2 T1 ) ln p1 RT1T2
g cd H m,B
例题
二、水的相图
图 5-1
水的相图
第三节 二组分理想液体 混合物的相图
pB p x pyB * pA pA(1 xB) p(1 yB)
* B B
* yB pB xB * 1 yB pA(1 xB)
* B A * A
以上两式相除：
由上式得：
混合物的蒸气压为：
y p xB * * pB ( p pB) yB
* * A B * * A B
一、理想液体混合物的蒸气压组成图
由 A 和 B 组成的理想液体混合物，在温度 T 时混合物的蒸气压为：
* * p pA pB pA (1 xB) pB xB
由上式可得：
p p ( p p )xB
* A * B * A
′
图 5-2
理想液体混合物蒸气压图
理想液体混合物的蒸气也是理想气体混合物， 若用 yA 和 yB 表示气相中 A 和 B 的摩尔分数：
( -1) 个化学势相等 每一个组分在Φ 个相中应有 Φ 的关系式，系统中共有 K ( Φ-1) 个化学势相等的 关系式，有一个等式就表示一个变量不独立，系 统共有 K ( Φ - 1) 个变量不独立。因此，描述系统 状态所需的独立变量数为：
f ( K 1) 2 K ( 1) K 2
二组分液体混合物，除极少数是理想液体混 合物外，纯大多数混合物中各组分的蒸气压都与 拉乌尔定律产生明显偏差，因而蒸气压与组成并 不成直线关系。如果混合物中组分的蒸气压大于 拉乌尔定律计算值。则称为正偏差；如果组分的 蒸气压小于拉乌尔定律计算值，则称为负偏差。 一般情况下，二组分液体混合物中的两种组分或 均为正偏差、或均为负偏差。
高中化学平衡知识点整理
高中化学平衡知识点整理在高中化学学习中，平衡是一个十分重要且基础的概念。
平衡反应是指在一个封闭系统中，反应物转变为生成物的速率相等时达到的一种动态平衡状态。
平衡反应又可以细分为物理平衡和化学平衡。
下面对高中化学平衡知识点进行整理。
1. 平衡反应的特点在平衡反应中，反应物和生成物的浓度保持不变，但它们仍在转化，并处于动态平衡状态。
平衡反应的速率恒定且相等，这也是动态平衡的一种表现。
2. 平衡常数平衡常数是用来描述一个反应达到平衡时反应物和生成物浓度的比例。
平衡常数通常用Kc、Kp来表示，取决于反应方程式中各物质的浓度或分压。
3. 影响平衡位置的因素平衡位置的位置取决于平衡常数以及反应温度、压力等因素。
当平衡常数Kc大于1时，表示生成物浓度较高；当Kc小于1时，表示生成物浓度较低。
4. 平衡常数的计算平衡常数的计算需要通过反应方程式来确定各物质浓度或分压，从而得出平衡常数的数值。
平衡常数的大小可以告诉我们反应的进行方向。
5. 平衡位置的变化通过调节温度、压力或者浓度等因素，可以改变平衡位置。
Le Chatelier原理指出，在受到外界因素影响时，系统会通过调整以恢复平衡，以维持平衡动态状态。
6. 平衡常数与反应热力学反应在不同温度下的平衡常数会发生变化，这与热力学原理有关。
反应的焓变和熵变可以帮助我们理解平衡常数变化的原因。
以上就是对高中化学平衡知识点的整理，希望可以帮助大家更好地理解平衡反应的相关概念。
学习化学需要多加练习和实验，加深对平衡反应的理解，有助于提高学习效果。
愿大家取得更好的成绩！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（5） G2 G1 T2 dT
T2
T1
T1
T2
17、范特霍夫等压式
dln
K T
dT
Δ r
H
m
(T
RT 2
)
ln
K (T )
Δ r
H
m
B
RT
ln
K (T2 ) K (T1 )
c. 由二个或两个以上纯组分 mixS0 理想液态混合物
mixS = -RnBlnxB>0
d. 由二个或两个以上纯组分 mixG0 理想液态混合物
mixG = RTnBlnxB<0 （47）
7、广义化学势公式
B B RTlnaB
（53）
pB （理气）
f =C-+2=2-2+2=2
(３) C = S - R - R´=3 - 1 - 1=1
f = C - + １ =1 - 2 + １ = ０
例2 (1) 仅由CaCO3(s)部分分解，建立如下反应平衡： CaCO3 (s) = CaO(s)+CO2(g)
(2) 由任意量的 CaCO3 (s) 、 CaO (s)、 CO2 (g)建立如下反应平衡： CaCO3 (s) = CaO(s)+CO2(g)
对 Ｂ 进 行 物 料 衡 算 此 处 应 注 意 浓 度 的 一 致 性
W 总＝４０＋６０＝１００＝ＷＡ＋ＷＢ
（ＷＡ＋ＷＢ）Ｗ％＝ＷＡ ＷＡ ＷＢ Ａ％＋ＷＢ ＷＢ Ｂ％
ＷＡ ＷＢ
ＷＢ Ｂ％ Ｗ％ Ｗ％ ＷＢ Ａ％
若 为 摩 尔 分 数 浓 度ＸＢ， 则 相 应 为 摩 尔 数 之 比ｎＡ／ｎＢ
(3) 在298K时仅由 NH4Cl(s) 部分分解，建立如下反应平衡： NH4Cl (s) =NH3(g)+HCl(g)
试求系统的 组分（独立）数 C=？ 自由度数 f =?
解：
(1) C = S - R - R´= 3 - 1 - 1=1
f =C- +2= 1-2+2=1
(2) C = S - R - R´= 3 - 1 - 0 =2
。T/K
a
2．相图（本题12分）
某A－B二组分凝聚系统相图如下图所示：T/K (2). 绘出沿ａ的冷却曲线；
a
L
L
L+ γ L+ β
+
Ａ L+ γ Ｃ
α
WB％ →
α
L+ γ
α+γ
γ
Ｂ
β ｔ／ 时 间
γ+β
A
B
t/s
T/K
某A－B二组分凝聚系统相图如下图所示： (3). 求出各区、线的自由度 (2). 绘出沿ａ的冷却曲线； (3). 求出各区、线的自由度。
k f mB
R(Tf* )2 M A
fus
H
* m
,A
mB
浓溶液不服从以上公式，但不等于不变化。 只是变化不服从上式而已
10、相律 ①
ｆ＝Ｓ－ R － R’ － φ+ ２
ｆ＝C－ φ+ ２
f---自由度：
ａ．描述体系的相平衡状态时所需最少强度性质数目； ｂ．相平衡时，即无旧相消失，又无新相生成的的条
解： 1 2 3 1
11、单组分两相平衡
dT dp
TβαVm*
H β
*
α
m
克拉伯龙 ---单组份任意两相平衡
ln p
vap
H
* m
B
RT
克拉伯龙---克劳修斯 ---单组份其中一相是气相的两相平衡
ln
p2 p1
vap
H
* m
R
1 T1
1 T2
vap
H
* m
C＝1， φ最大＝３ C＝２， φ最大＝４ C＝３， φ最大＝５
例1 (1) 仅由 NH4Cl(s) 部分分解，建立如下反应平衡： NH4Cl (s) =NH3(g)+HCl(g)
(2) 由任意量的 NH4Cl (s) 、NH3(g)、HCl(g) 建立如下反应平衡： NH4Cl (s) =NH3(g)+HCl(g)
Δ
r
H
m
R
1 T1
1 T2
ln
K
a
T1
RT
a ln T RT
bT 2R
c 'T 2
6R
I
B
K
p
(P
)B
B
B
B
K (T
)
( (
pYeq /p) y pAeq /p)a
K (T)
(
x
eq B
)
B
f B B
B
B
15、化学反应吉布斯函数
（1） ΔGθ= ΔHθ- TΔSθ
（2） r Gm B f Gm (B)
B
（3） r Gm zFE
B
A nB
T ,V ,n(C,CB)
||
B
U nB
def
= B GB
S ,V ,n(C,CB)
G nB
T ,P,n(C,CB)
||
B
H nB
S , p,n(C,CB)
（20）
所谓化学势者：乃化学反应、相变化和物质迁移之推动力是也！
Ｐ１+Π
解：3 3 3
溶液 纯溶剂
半透膜
例题 1 今将一定量的 NaHCO3(s)放入一个真空容器中，加热分
解并建立平衡： 2 NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
则系统的浓度限制条件数 R`=______；组分数 C =____；相数 =______；自由度数 =______。
3、多组分组成可变的均相系统的热力学基本方程。
于是
dG SdT Vdp BdnB (16 )
B
再得
dA SdT pdV BdnB
( 17)
B
dU TdS - pdV BdnB
(18)
B
dH TdS Vdp BdnB
( 19)
B
基本公式
在足够稀的溶液中有：
xB
nA nA nB
wB / M B wA / M A wB / M B
mB 1 MA B
nB
1
cB cBM
B
MA
cB
xB
nB nA
wB wA
/MB /MA
M AmB
cBM A
2、偏摩尔量与化学势
ZB
def
Z nB
T , p,nC,C B
5、溶液定律
pA=PA*XA
pA pA* aA (aA A xA )
pB kbaB
pB=kx xB
( aB
B
bB b
)
6、理想混合物特征
a. 由二个或两个以上纯组分 mixH0 理想液态混合物 (T,p )混合
b. 由二个或两个以上纯组分 mixV0 理想液态混合物 (T,p )混合
件下，体系可以独立改变的强度性质数目。
C－－组分数＝Ｓ－ R － R’ 一般与物种数不等
R－－独立的化学方程式数：
C（石）+（１／２）O2＝CO 独立的只有两个
C （石） +O2＝CO２ CO+（１／２）O2＝CO２
∴ｆ＝（４-２－０）－２+２＝２
R’－－同一相中的浓度关系式数目： 上题若指定氧与一氧化碳浓度比为２：１，则R’＝１
２、 标 出 各 取 、 线 、 的
A
ａ tf*,C
ｂ
tb*,B自由 度；
３、 会 出 沿ａｂ 的 步 冷
tf*,B曲 线。
E2 E1
A
C
B
xB
三个基本类型的相图组合而成的 较复杂的相图
例题某A－B二组分凝聚系统相图如下图所示：
(1). 求出各区、线的稳定相态；(2). 绘出沿ａ的冷却曲线；
(3). 求出各区、线的自由度。
p
fB p
~p
p
（实气）
XA bB b XB aA aB aB
（理想稀液溶剂）
（理想稀液溶质） （理想混合物） （真实稀液溶剂） （真实稀液溶质）
（真实混合物）
8、稀溶液的依数性
Π＝RTCB
p pA* xB
Tb kbmB
R(Tb*)2 M A
vapH
* m ,A
mB
Tf
e RT
K
a
(aZeq ) z (aYeq ) y
(a
eq A
)
a
(a
eq B
)
b
K
a
K
p
(P
B )B
K p
B KC (RT) B
B
ห้องสมุดไป่ตู้ K （X P总）B
Kn(
B