液体混合物与溶液
第四章,液体混合物与溶液
3. 化学势（chemical potential）
（1）
G G G dG dnB dT p dp n T p ,nB B T , n B B T , p , n
C
当组成不变时，
G dG SdT Vdp dnB n B B T , p ,nC
2.单选题： (1)1molA与 nmol B组成的溶液，体积为0.65 dm3 ，当xB = 0.8 时，A的偏摩尔体积VA=0.090dm3· -1，那么B的偏摩尔VB 为: mol (A) 0.140 dm3· -1 ； mol (B) 0.072 dm3· -1 ； mol (C) 0.028 dm3· -1 ； mol (D) 0.010 dm3· -1 。 mol
ΔG TΔS
1
ΔS2 ΔS1 ΔS 56.25J K
1
ΔG2 ΔG1 ΔG 298.15 56.25J 16.77kJ
（5）化学势与温度的关系
B SB,m T p,nB
4. 恒温下理想气体混合物化学势
（1）单组分纯理想气体
RT dGm Vmdp dp p
T Gm RT ln p
Gm RT ln p C
* (Pg) O (g) p RT dp O (g) RT ln( p / p O ) p O p
B
G T p ,nB T , p ,n
S
C
nB T , p ,n
S
B ,m
C
（3） 等温等压下, 系统内发生相变化或化学变化时, 有
第六章 溶液理论
(6-7)
5
Q
代入由Q求活度系数的式(1-138、139)，得活度系数关 联式：
A21 x2 ln 1 A12 A x A x 21 2 12 1
2
A1 2 A2 1x1 x2 A1 2x1 A2 1x2
(6-8)
A12 x1 ln 2 A21 A x A x 21 2 12 1
第六章 溶液理论
2014年8月20日星期三
大连理工大学
张乃文
1
本章讨论的溶液主要指液体混合物。研究溶液理论 之目的在于：用分子间力以及由之决定的溶液结构来表 达溶液的性质。 分子间力对所有流体不论气体或液体都是基本的因 素，而结构的问题对于液体则更为突出。因为液体从微 观结构上来看是近程有序的，液体的密度接近固体而不 是气体，因此结构因素的影响相对于气体来说要显著得 多。 一个完善的溶液理论必须建筑在完善的分子间力理 论和结构理论的基础之上，它应该能完全从分子参数预 测溶液的宏观性质，或从纯物质的性质预测混合物的性 质 最先从理论上定量地研究液体混合物性质的是范德 华及其同事，特别是他的学生范拉尔(van Laar)所创立
(6-1)
过程Ⅱ：理想气体混合， (6-2) △UⅡ=0 过程Ⅲ：理想气体混合物压缩变为液体混合物，
U III a b
(6-3)
为从纯物质的范德华常数求混合物的范德华常数，使 用下列混合规则 a x x a ， a a , a a a ， b xb 对于二元系，
2014年8月20日星期三 大连理工大学 张乃文 2
6.1引言
的范拉理论。这个理论将范德华方程同时应用于气体和 液体的混合物，并使用了一定的混合规则，成功地导出 了一个被称为范拉尔方程的联系过量自由焓与液相组成 的关系式。其简要推导过程如下：设有x1摩尔纯组分液 体1与x2摩尔纯组分液体2混合形成1摩尔溶液，为计算过 量内能，设计下列过程：
均一稳定的液体一定是溶液吗
均一稳定的液体一定是溶液吗凡是均一稳定的液体不都是溶液，还可能是纯净物。
1、溶液是由至少两种物质组成的均一、稳定的混合物。
如果液体只有一种，那么是纯净物。
2、反例——均一的、稳定的纯净物：（1）水：水（简称：一氧化二氢，化学式：H₂O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，无毒，可饮用。
在常温常压下为无色无味的透明液体，被称为人类生命的源泉。
水可分为天然水（河流、湖泊、大气水、海水、地下水等）[含杂质]，蒸馏水[理论上的纯净水]，人工制水（通过化学反应使氢氧原子结合得到的水）。
水是地球上最常见的物质之一，是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。
（2）乙醇：乙醇在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，低毒性，纯液体不可直接饮用；具有特殊香味，并略带刺激；微甘，并伴有刺激的辛辣滋味。
易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，能与水以任意比互溶。
能与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶，相对密度（d15.56）0.816。
（3）苯：苯（Benzene，C₆H₆）一种碳氢化合物即最简单的芳烃，在常温下是甜味、可燃、有致癌毒性的无色透明液体，并带有强烈的芳香气味。
它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
苯具有的环系叫苯环，苯环去掉一个氢原子以后的结构叫苯基，用Ph表示，因此苯的化学式也可写作PhH。
苯是一种石油化工基本原料，其产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
（4）氢氧化铁胶体：氢氧化铁胶体是一种化学物质。
密度3.4～3.9g/cm3。
具有两性但其碱性强于酸性，新制得的氢氧化铁易溶于无机酸和有机酸，亦可溶于热浓碱。
扩展资料：1、溶液性质：（1）均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样；（2）稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离(透明)；（3）混合物：溶液一定是混合物。
2、溶液的形成机制：溶液形成的过程伴随着能量、体积变化，有时还有颜色变化。
液体混合的实验报告
一、实验目的1. 掌握液体混合的基本原理和方法。
2. 熟悉不同液体混合时的观察现象。
3. 提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理液体混合是指将两种或两种以上的液体按照一定比例混合，使其形成均匀的混合物。
液体混合过程中，分子间会发生相互作用，从而影响混合物的性质。
本实验通过观察不同液体混合后的现象，分析混合物的性质。
三、实验材料1. 实验仪器：试管、滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、酒精灯、石棉网。
2. 实验试剂：蒸馏水、氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液、酚酞指示剂。
四、实验步骤1. 取一支试管，加入5ml蒸馏水，用滴管加入2滴酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
2. 分别取2ml氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液于四个试管中，观察溶液颜色。
3. 将上述四种溶液分别与蒸馏水混合，观察混合后的现象。
4. 取一支试管，加入5ml蒸馏水，用滴管加入2滴酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
5. 将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:1比例混合，观察混合后的现象。
6. 取一支试管，加入5ml蒸馏水，用滴管加入2滴酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
7. 将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:2比例混合，观察混合后的现象。
8. 取一支试管，加入5ml蒸馏水，用滴管加入2滴酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
9. 将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:3比例混合，观察混合后的现象。
五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）酚酞指示剂在蒸馏水中无色。
（2）氯化钠溶液为无色，硫酸铜溶液为蓝色，盐酸为无色，氢氧化钠溶液为无色。
（3）将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液与蒸馏水混合后，溶液颜色均无明显变化。
（4）将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:1比例混合后，溶液颜色无明显变化。
（5）将氯化钠溶液、硫酸铜溶液、盐酸、氢氧化钠溶液按照1:2比例混合后，溶液颜色无明显变化。
物理化学第四章 溶液
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二、亨利定律
稀溶液上挥发性溶质的分压与溶质的摩尔分数成正 比。但比例常数不为pＢ*（1803年，Henry）： pB=kx,B xB 换算浓度可有：pB=kc,B cB ／c （c ＝１mol/L）； pB=kb,B bB/b (b ＝1mol/kg)； pB=k%,B[%B] 等。 k称为亨利系数，其值与T、p、溶剂、溶质以及溶液 组成的表示方法有关。 使用亨利定律要求溶质在气、液两相中的存在形态 相同。如水中NH3、HCl不能用，CO2只可近似应用。
∂∆ G ∆ mix S = − mix = − R ∑ nB ln xB ∂T p B
B
∂∆ mix G = 0 ∆ mixV = ∂p T
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∆ mix H = ∆ mix G + T ∆ mix S = 0
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三、偏摩尔量的的几个重要公式
1、集合公式 、 定T定p定组成条件下：
dZ = ∑ Z BdnB
nk
在保持偏摩尔量不变的情况下，对上式积分
Z = Z1 ∫ dn1 + Z 2 ∫ dn2 + ⋅ ⋅ ⋅ + Z k ∫ dnk
0 0 0 n1 n2
= n1 Z1 + n2 Z 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + nk Z k
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三、拉乌尔定律与亨利定律的应用
1、用拉乌尔定律测定非挥发性溶质的摩尔质量M 、用拉乌尔定律测定非挥发性溶质的摩尔质量
4-3多组分系统热力学-理想液态混合物与理想稀溶液
Physical Chemistry
物理化学（上册）
绪论 第一章 气体 第二章 热力学第一定律 第三章 热力学第二定律 第四章 多组分系统热力学 第五章 化学平衡 第六章 相平衡
第四章 多组分系统热力学
§4-！本章基本要求 §4-1多组分系统热力学概念 §4-2拉乌尔定律与亨利定律 §4-3偏摩尔量 §4-4化学势 §4-5理想液态混合物 §4-6理想稀溶液 §4-7活度活度系数 §4-8化学势小节 §4-$小结与学习指导
d* S*dT V *dp
B
B
B
mixG p
T
B
nBVB
B
nBVB* mixV
2. mixV 0 或 V mix m 0
mix p
G
T
(RT
nB ln xB )
B
p
T
0
§4-5理想液态混合物
四、理想液态混合物混合性质
dG B S B dT VB dp
dG * S * dT V *dp
B
B
6.
mixU mix H P mixV 0
mixU 0 或 mixU m 0
§4-5理想液态混合物
四、理想液态混合物混合性质
小结： 1. mixV=0 ， mixU=0 ， mixH=0 2. Q=0, W=0 3. mixS=-RnBlnB>0 (绝热 S>0)
mixA=RTnBlnB<0 (恒温恒容Ｗ ＝０ A<0) mixG=RTnBlnB<0 (恒温恒压Ｗ ＝０ G<0)
§4-6理想稀溶液
一、理想稀溶液定义 无限稀溶液，溶质的浓度趋于零的溶液。 对溶剂(A表示）用符合拉乌尔定律
液体混合物与溶液
四、化学势与温度和压力的关系
Bf(T,p,xB ,xC , )
对一个给定的溶液 Bf(T,p)
1. B与T的关系：
TBp,nB,nC,TnG BT,p,nC, p,nB,nC,
n B G Tp,nB,nC, T,p,nC, ( nB S)T,p,nC,
第三章第三章液体混合物与溶液液体混合物与溶液第三章第三章液体混合物与溶液液体混合物与溶液第三章第三章液体混合物与溶液液体混合物与溶液第三章第三章液体混合物与溶液液体混合物与溶液溶液的特点及其组成表示方法溶液的特点及其组成表示方法一溶液的特点定义
第三章 液体混合物与溶液
第四第章三章多液组体混分合系物与统溶热液 力学
➢ 容量性质： VV(T,p,nB ,nC , )共k＋2个变量
二元溶液
,xC , )共k＋1个变量
二元溶液
(T,p,xB) (T,p,x)
偏摩尔量 (Partial molar quantities)
1. 问题的提出
结果 恒温、恒压下混合后，混合物的体积不等于混合前纯组
➢ 其他常用的偏摩尔量及它们之间的关系： UB， HB， SB， AB， GB，……
HBUBpB V ABUBTB S G B A B p B H V B T B U S B p B T V B S
三、集合公式 (Additive formula)
nBVBV
(1) 意义： (2) 二元溶液，
B Bd0
即
BB0
< 自发 = 平衡
结论：在等T，p，W’ = 0的条件下，化学反应向着 化学势降低的方向。化学平衡时化学势相等。
液体混合物与溶液
溶液中的溶质可以是单一物质，也可以是多种物质的混合物。溶质的量可以用质量分数、摩尔分数、物质的量浓 度等来表示。溶剂的量也可以用质量分数、摩尔分数等来表示。溶质和溶剂的相对含量决定了溶液的组成，可以 通过实验测定或计算得出。
溶液的分类
总结词
根据溶质和溶剂的种类以及溶液的性质，可以将溶液分为不同的类型。
口服液等。
石油工业
石油工业中，油和水以及其他矿 物质组成的混合物经过分离和提 纯，可以得到不同品质的油品和
石化产品。
环境监测
在环境监测中，通过采集水样和 土壤样品，分析其中的溶解物质 和悬浮颗粒物，可以了解环境质
量和污染状况。
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饮料
饮料通常是由水、糖、色素、香精 和其他添加剂组成的液体混合物， 满足人们的口感和营养需求。
洗涤剂
洗涤剂是由表面活性剂、碱、盐等 成分组成的液体混合物，能够有效 地去除污渍和异味。
溶液在化学实验中的应用
化学反应
分离提纯
溶液是化学反应的重要介质，许多化 学反应在溶液中进行，如酸碱中和反 应、氧化还原反应等。
液体混合物与溶液
目录
• 液体混合物 • 溶液 • 液体混合物与溶液的关系 • 液体混合物与溶液的应用
01 液体混合物
液体混合物的定义
01
液体混合物是由两种或多种液体 相互混合形成的物质。
02
液体混合物中，各组分之间通常 以分子形式相互混合，保持各自 的化学性质。
液体混合物的分类
互溶液体混合物
溶液具有均一性，即溶液中的溶质和溶剂在各个部分的组成和性质都相同。此外，溶液 还具有稳定性，即当外界条件不变时，溶质不会从溶液中分离出来。最后，由于溶液是 由多种物质组成的混合物，因此它具有混合物的性质，如沸点升高、凝固点降低等。这
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（2）集合公式
dGT,P BdnB0
B
G G B n B B n B
（3）Gibbs-Duhem equation
nBdB0
xBdnB0
（4）化学势与压力的关系
p B T ,n B p n G B T ,p ,n C T ,n B n B G p T ,n B T ,p ,n C n V B T ,p ,n C V B m ,
T ,nB
T , p ,nC
V nB
T , p ,nC
B ,m
B
T p ,nB
T
G nB
T
, p ,nC
p ,n B
S
nB
G T
p ,nB
T , p ,nC
S nB
T , p ,nC
B ,m
（3） 等温等压下, 系统内发生相变化或化学变化时, 有
理想稀溶液
统
区分溶剂
和 溶 质 固态溶液(相平衡章)
真实溶液
§4.1 偏摩尔量及化学势
1. 偏摩尔量（partial molar quantity ）定义
思考： 5 050 10? 0
说明1mol物质单独存在时对体积的贡nBVB＋nCVC
在由组分B,C,D…形成的混合系统中，任意广度量X
相同的方法进行研究，这种系统称为混合物。 溶液:为了方便，将溶液中的组分区分为溶剂及溶质，并选
用不同的标准态作为参照，以不同的方式加以研究。
多 组
混合物 气态混合物 各 组 分 液态混合物 l1 + l2 + …
等同对待
理想液态混合物 真实液态混合物
分
固态混合物(相平衡章)
均
相 系
溶液
液态溶液 l + (l , s, g)
时，A的偏摩尔体积VA=0.090dm3·mol-1，那么B的偏摩尔VB 为:
(A) 0.140 dm3·mol-1 ；
(B) 0.072 dm3·mol-1
；
(C) 0.028 dm3·mol-1 ；
(D) 0.010 dm3·mol-1
7. 有关化学势的公式 （1）等温、等压、非体积功为0下过程性质的判据为 ：
1.以下说法对吗？ (1) 纯物质的偏摩尔热力学能等于该物质的摩尔热力学能
(2)已知某α相混合物的总化学势比某β相物质的化学势高，则物 质B会自动从α相转移到β相。
(3)对于纯组分，化学势等于其吉布斯函数。
(4)物质B在α相和β相之间进行宏观转移的方向总是从浓度高
的相迁至浓度低的相。
2.单选题：
(1)1molA与nmol B组成的溶液，体积为0.65 dm3，当xB = 0.8
对纯组分系统来说偏摩尔量就是它的摩尔量。
2. 偏摩尔量有关计算
等温等压时：dX XBdnB X XBnB ---集合公式
B
B
对 X nBXB 进行全微分，得 dX (nBdXBXBdnB)
B
B
又∵
dX X T p,n BdT X p T,n BdpBX B dnB
∴
BnBdXB X Tp,nBdT X pT,nBdp
dG B ()dnB () αB
根据吉布斯函数判据, 可得:
α BB () d n B () 0 自 平 (d T 发 衡 0 ,d p 0 ,W ' 0 )
结论:在等温等压下若任一物质B在两相中的化学势不相等, 则该组分必然从化学势高的那一相向化学势低的那一相转移, 即朝着化学势减小的方向进行。
VB 为:
(A) 0.140 dm3·mol-1 ；
(B) 0.072 dm3·mol-1 ；
(C) 0.028 dm3·mol-1 ；
(D) 0.010 dm3·mol-1 。
3. 化学势（chemical potential）
（1） d G G T p ,n B d T G p T ,n B d pB n G B T ,p ,n C d n B
恒温恒压：nBdXB 0
B
即： xBdXB 0
B
—吉布斯–杜亥姆方程
吉布斯–杜亥姆方程
恒温恒压：
nBdXB 0
B
当二组分混合物组成发生微 小变化，如果一组分的偏摩 尔量增大，则另一组分的偏 摩尔量一定减小。且变化大 小比例与两组分的摩尔分数
成反比。
1.以下说法对吗？ (1) 纯物质的偏摩尔热力学能等于该物质的摩尔热力学能
（5）化学势与温度的关系
B
T
p,nB
SBm ,
4. 恒温下理想气体混合物化学势
（1）单组分纯理想气体
dGm VmdpRpTdp
G mRlT n pC
(2)已知某α相混合物的总化学势比某β相物质的化学势高，则物 质B会自动从α相转移到β相。
(4)物质B在α相和β相之间进行宏观转移的方向总是从浓度高的
相迁至浓度低的相。
2.单选题：
(1)1molA与nmol B组成的溶液，体积为0.65 dm3，当xB =
0.8时，A的偏摩尔体积VA=0.090dm3·mol-1，那么B的偏摩尔
学习要求：
掌握拉乌尔(Raoult)定律和亨利(Henry)定律的 表述与数学表达式。 掌握理想混合物的概念、性质以及任一组分化学 势表达式。 掌握理想稀溶液概念及溶剂溶质的化学势表达式。 理想稀溶液的依数性。
混合物:均相多组分平衡系统中对各组分不分主次，选
用同样的参考状态（或标准态）、使用相同的经验定律，以
X X (T ,p ,n B ,n C ,n D )
X
X
X
d X T p ,n B ,n C d T p T ,n B ,n C d p B n B T ,p ,n C d n B
XB def
X nB
T, p,nC
偏摩尔量
偏摩尔量XB是在T, p 以及除B外所有其他组分的物质的量 都保持不变的条件下, 任意广度性质X 随nB的变化率.
当组成不变时， dGSdTVdp B n G BT,p,nCdnB
BdefGB nGBT,p,nC
dG Sd V T d p dn
T ,P
BB B
（2）化学式与温度、压力的关系
B
P T ,nB
P
G nB
T , p ,nC
T ,nB
V
nB
G p