1、第二章第二章 相平衡热力学相平衡热力学第二章 相平衡热力学1.单组分系统相平衡热力学单组分系统相平衡热力学主要是两相平衡的平衡条主要是两相平衡的平衡条件和平衡时温度、压力的件和平衡时温度、压力的关系关系 2.0 相平衡热力学研究的内容相平衡热力学研究的内容gl图2-1液-气平衡 Z=f(T，p，nA，nB，)即对多组分均相系统，相对于纯组分均即对多组分均相系统，相对于纯组分均相系统为确定其平衡状态必须增加组成相系统为确定其平衡状态必须增加组成变量。变量。2.2.多组分系统相平衡热力学多组分系统相平衡热力学I I 相律相律(1)相数相数P P平衡时，系统相的数目称为平衡时，系统相的数目称为相数相
2、数 。气体气体 1相相 1相相 互溶互溶液体液体 n相相 不溶不溶固体固体 n相相 每一种固体是一相每一种固体是一相 相数相数的确定的确定常温常压下，水苯常温常压下，水苯 两相两相大量的大量的碘溶于水和四氯化碳组成体系为饱和碘溶于水和四氯化碳组成体系为饱和溶液溶液 三相三相碘溶于水和四氯化碳组成体系为不饱和溶液碘溶于水和四氯化碳组成体系为不饱和溶液 两相两相固体固体:一个固体就是一个相一个固体就是一个相；固溶体除外；固溶体除外.固溶体：固态混合物；一个固体均匀的固溶体：固态混合物；一个固体均匀的 分散在另一个固体中；一般为原子、分散在另一个固体中；一般为原子、分子、离子大小接近的两种组分混合分
3、子、离子大小接近的两种组分混合一个（或几个）组元的原子（化合物）一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入溶入中，而仍保持中，而仍保持的固态晶体。的固态晶体。1)在在过程中形成；过程中形成；(2)在在时形成；时形成；(3)通过通过而形成。而形成。Al2O3晶体中溶入晶体中溶入0.5 2 Wt%的的Cr3+后，由后，由转变为有激光性能的转变为有激光性能的；PbTiO3和和PbZrO3固溶生成固溶生成压电陶瓷压电陶瓷，广泛应用于电子、无损检测、医疗等技术领域。广泛应用于电子、无损检测、医疗等技术领域。S 物种数；R 独立的化学反应数；R 在同除一相中,除BxB=1外,其他固定不变的浓 度关系(独立)组
4、分数组分数 C由下式定义：C S-R-Rdef(2-1)(ii)当把电解质在溶液中的离子亦视为物种时，由电中性条件带来的同一相的组成关系。如,仅由 NH4HCO3(s)部分分解，建立如下反应平衡：NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)有 x(NH3)=x(H2O)=x(CO2)如,NaCl水溶液中，把Na+,Cl-,H+,OH-均视为物种，则 x(Na+)+x(H+)=x(Cl-)+x(OH-)则 R=2 C=S-R-R=(i)当规定系统中部分物种只通过化学反应由另外物种生成时，由此可能带来的同一相的组成关系；4-1-2R R包括：包括：化学反应是按计量式进行的，在有些
5、情况下，物化学反应是按计量式进行的，在有些情况下，物质的浓度间还满足某种关系，即某种浓度限制条件质的浓度间还满足某种关系，即某种浓度限制条件 (NH 4)2S(s)=2NH3(g)+H2S(g)如果如果NH3和和H2S都是由都是由(NH4)2S分解生成的，则分解生成的，则 2c(NH3)=c(H2S)但如果但如果分解产物在不同相分解产物在不同相则没有关联，如反应：则没有关联，如反应：CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s)c(CO2,g)和和c(CaO,s)无关，则无浓度限制条件。无关，则无浓度限制条件。物种数物种数随着随着考虑问题的角度不同考虑问题的角度不同 而不同而不同,但系统的但系统
6、的C C值总是一样值总是一样的的.例如例如:NaCl,H2O 构成系统构成系统：只考虑相平衡只考虑相平衡,S=C=2.Sol(NaCl+H2O)若考虑若考虑NaCl(s)、H2O O的的电离平衡电离平衡,=,NaCl,H2O,Na+,Cl-,H+,OH-.此时此时,R=2,R=2NaCl=Na+Cl-H2O=H+OH-mol(Na+)=mol(Cl-),mol(H+)=mol(OH-),K=S-R-R=6-2-2=2 在不引起旧相消失和新相产生的条件下,可以在一定范围内独立变化的强度性质的数目.自由度自由度 f在不引起系统中旧相消失和新相产生的条件下，可在不引起系统中旧相消失和新相产生的条件下
7、，可以独立改变的强度变量（温度、压力、组成等）称以独立改变的强度变量（温度、压力、组成等）称为系统的自由度，这种强度变量的数目称为自由度为系统的自由度，这种强度变量的数目称为自由度数，用符号数，用符号f f表示。例如对于单相的液态水来说，表示。例如对于单相的液态水来说，我们可以在一定的范围内任意改变液态水的温度，我们可以在一定的范围内任意改变液态水的温度，同时任意地改变其压力，而仍能保持水为单相（液同时任意地改变其压力，而仍能保持水为单相（液相）。相）。(5)自由度数相律平衡体系中，联系系统内的相数（相律平衡体系中，联系系统内的相数（P P）、独立组）、独立组分数（分数（C C）、自由度数（）
8、、自由度数（f f）以及影响系统性质的）以及影响系统性质的外界因素（如温度、压力、电场、磁场、重力场、外界因素（如温度、压力、电场、磁场、重力场、表面能等）之间关系的规律。利用它可以确定多表面能等）之间关系的规律。利用它可以确定多相平衡系统中能独立改变的强度变量的个数，相平衡系统中能独立改变的强度变量的个数，从而确定系统的状态。它的表达式如下：就是在相从而确定系统的状态。它的表达式如下：就是在相nPCf在应用相律时，要注意以下几点：在应用相律时，要注意以下几点：（i i）相律仅适用于相平衡系统。相律只能确定相平）相律仅适用于相平衡系统。相律只能确定相平衡中可以独立改变的强度性质的数目，而不能指
9、出衡中可以独立改变的强度性质的数目，而不能指出哪些是强度性质，也不能指出这些强度性质之间的哪些是强度性质，也不能指出这些强度性质之间的函数关系。函数关系。（iiii）式中的）式中的“n”n”是指能够影响系统相平衡状态是指能够影响系统相平衡状态的外界因素（如温度、压力、电场、磁场、重力场、的外界因素（如温度、压力、电场、磁场、重力场、表面能等）的个数，如果假定外界因素只有表面能等）的个数，如果假定外界因素只有温度和压力可以影响系统的相平衡状态，则相律温度和压力可以影响系统的相平衡状态，则相律可表示为：可表示为：2PCf这里的这里的“2”2”就是温度和压力这两个外界因素。上式就就是温度和压力这两个
10、外界因素。上式就是著名的吉布斯相律。吉布斯相律应用得较多。是著名的吉布斯相律。吉布斯相律应用得较多。（iiiiii）对于凝聚系统，外界压力对相平衡系统的影）对于凝聚系统，外界压力对相平衡系统的影响不大，此时可以看作只有温度是影响相平衡系统响不大，此时可以看作只有温度是影响相平衡系统的外界条件。因此相律可以写作：的外界条件。因此相律可以写作：1PCf f2222 在在25的条件下的条件下，则 f2211p=pA+pBslnA+B例：AB溶液与其蒸气平衡共存例例 (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)、
11、NH3(g)、HCl(g)建立如下反应平衡：NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)试求(1)、(2)两种情况下，系统的 组分（独立）数 C=？自由度数 f=?解：(1)C=S-R-R=(2)C=S-R-R=f =C-+2=3-1-1=11-2+2=13-1-0=22-2+2=2f =C-+2=(3)仅由仅由 NH4Cl(s)部分分解，部分分解，NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)建立反应平衡后建立反应平衡后体系中额外再加入少量的体系中额外再加入少量的NH3（g）解 C=S-R-R=3-1-0=2P2 f=C-P+2=2-2+2=2例例2 (1)仅由CaCO3(s)部分分解，建立如
12、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)试求(1)、(2)两种情况下，系统的 组分（独立）数C,f=解：(1)C =S-R-R =(2)C =S-R-R =3-1-0=2f =C-+2=2-3+2 =13-1-0 =2f =C-+2 =2-3+2 =1例例3 仅由NaHCO3(s)部分分解，建立如下反应平衡：NaHCO3(s)=NaCO3(s)+CO2(g)+HO2(g)试求系统的 组分（独立）数C=？自由度数 f=?解：C =S-R-R =4-1-1=2
13、f =C-P +2 =2-3+2=1在大气压力下，I2(s)在H2O(l)和CCl4两个完全不互溶的液相系统中达到分配平衡，设平衡时I2(s)已经不存在，则该系统的组分数和自由度分别为：cA C2,f=1 B C2,f=2 C C3,f=2 D C3,f=3 确定下列平衡系统的组分数、相数，据相律公确定下列平衡系统的组分数、相数，据相律公式计算自由度数，式计算自由度数，(1)NaCl不饱和水溶液 (2)NaCl过饱和水溶液。确定下列平衡系统的组分数、相数，据相律公确定下列平衡系统的组分数、相数，据相律公式计算自由度数，式计算自由度数，(1)乙醇的水溶液。(2)乙醇的水溶液及其蒸汽。(3)乙醇、
14、水及乙酸乙酯所成的溶液。(4)上述(3)的溶液及其蒸汽。单组分系统相平衡热力学单组分系统相平衡热力学在在T T，p p下纯物质呈两相平衡，下纯物质呈两相平衡，则则f f1 12 22 21 1 T T，p p中只有中只有一个独立变量一个独立变量，即，即p pf f(T T)具体函数关系是什么？具体函数关系是什么？相律分析：相律分析：Gm dGm()dGm()Gm 因 Gm Gm0故 dGm()dGm()B()B()可逆相变Gm=0恒温恒压T，pdGm()dGm()B()B()可逆相变Gm=0T+dT，p+dpdG=-SdT+VdP dGm()=dGm()Sm()dT+Vm()dp=Sm()dT
15、+Vm()dp Sm()Sm()dT=Vm()Vm()dpmmddSTVp mmddSTVp mmd dVTpSmmHSTmmddTVTpH此式为克拉佩龙方程在一定温度和压力下，任何纯物质达到两相平衡时，上式表示平衡压力随温度的变化率。dp/dT变化值就是单组分相图(pT图)上两相平衡线的斜率。VTHTpvapvapdd对于液-气两相平衡VTHTpfusfusdd对于固-液两相平衡mmddTVTpH外压对熔点的影响固-液平衡，固-固平衡积分式VTHTpfusfusdd对于固-液两相平衡fusmfusmd dVTpTH变换上式为fusm2211fusm l nVTppTH积分得克劳休斯克劳休斯克
16、拉珀龙方程克拉珀龙方程凝聚相凝聚相(液或固相液或固相)气相的两相平衡气相的两相平衡T,p以液以液 气平衡为例，气平衡为例，T,pmmddTVTpH *vapmvapm*mmmmH Hdpdp=dTdTT Vg-VlT Vg-Vl做以下近似处理：做以下近似处理：(i)Vm*(g)Vm*(l)Vm*(g)(ii)气体视为理想气体气体视为理想气体p Vm*(g)=RT*vapmvapm2 2H Hdpdp=p=pdTdTRTRT得得 可写成可写成*vapmvapm2 2H Hdlnpdlnp=dTdTRTRT（-8-8）克劳休斯克劳休斯克拉珀龙方程克拉珀龙方程简称克简称克克方程克方程 *vapm*m
17、m Hdp=dTTVg-Vl外压对液体沸点的影响克克克方程的积分式克方程的积分式(i)不定积分式不定积分式 *vapmvapmH Hln p=-+B ln p=-+B RTRT(-9)以以ln ln p p 对对1/1/T T作图作图 lnpK/1T(ii)定积分式定积分式*vapmvapm2 2112112H Hp p1111ln=-ln=-pRTTpRTT（2-10）对固气两相平衡对固气两相平衡 11ln21*msub12TTRHpp（2-11）*vapmvapm-1-1-1-1*b bH H=88J Kmol =88J Kmol T T(2-12)特鲁顿规则特鲁顿规则如果精确计算，则需考
18、虑如果精确计算，则需考虑 与温度的关系与温度的关系。*Hmvap)(d)d(m*mvapTCTHp,液体的蒸发焓液体的蒸发焓 与温度的关系与温度的关系*Hmvap外压对液（或固）体饱和蒸汽压的影响外压对液（或固）体饱和蒸汽压的影响*m m*m mV V(l l)d dp p(l l)=d dp pV V(g g)外外 p p*(l l)和和 p p外外分别为液体的饱和蒸汽压和液体所受的外压。分别为液体的饱和蒸汽压和液体所受的外压。0*dp(l)dp(l)dpdp外外 p外外 p*dp(l)dp(l)dpdp外外值很小，表明值很小，表明p外外对对p*不敏感不敏感氢醌的蒸汽压实验数据如下：固气液气
19、温度/K405.5436.6465.1489.6压力/kPa 0.13331.33345.332713.334求（求（1）氢醌的升华热、蒸发热、熔化热）氢醌的升华热、蒸发热、熔化热（设它们均不随温度而变）；（设它们均不随温度而变）；（2）气、液、固三相共存时的温度与压力；）气、液、固三相共存时的温度与压力；（3）在）在500K沸腾时的外压。沸腾时的外压。121211()11()8.314405.5436.6109.0/11()11()8.314465.1489.670.83/38.17/mmmmmmmmmHRTTHHkJ molHRTTHHkJ molHHHkJ mol升华21升华升华蒸发21
20、蒸发蒸发熔化升华蒸发(1)根据克克方程：plnp1.3334ln0.1333plnp13.334ln5.33271111()10901811()()8.314405.511()7083311()()8.314 465.1mmHRTTITHRTTIIT升华1蒸发1(2)设三相共存时的温度为T，压力为p,则：plnppln0.1333plnppln5.3327联合（I）和（II）式得：p=2.316kPa,T=444.9K1211()7083311()8.314 465.1500mHRTT蒸发1p(3)lnppln5.3327得：p=19.1kPa2.4 拉乌尔定律与亨利定律拉乌尔定律与亨利定律1
21、.1.液态混合物和溶液的气、液平衡液态混合物和溶液的气、液平衡气态混合物的总压力为气态混合物的总压力为p p，则则 p p 即为温度即为温度T T下该液态混下该液态混合物或溶液的饱和蒸气压合物或溶液的饱和蒸气压。iABCppppP若溶质若溶质B B、C C均不挥发，则均不挥发，则 p p=p pA A。xA,xB,xCyA,yB,yCpA,pB,pCAABBCCyyypPpPpP2.4.2 2.4.2 拉乌尔定律拉乌尔定律18871887年，年，Raoult发现：发现：在极稀的溶液中，溶剂的蒸气压在极稀的溶液中，溶剂的蒸气压pA为为A*AAxpp p pA A*:为纯溶剂饱和蒸气压为纯溶剂饱和
22、蒸气压x xA A:溶剂溶剂A A在溶液中的摩尔分数在溶液中的摩尔分数 对于双组分溶液对于双组分溶液，上式可写为：，上式可写为：PA=PA*xA=PA*(1 xB)=PA*PA*xB PA*PA=PA*xB 拉乌尔定律适用范围拉乌尔定律适用范围 只有在稀溶液中的溶剂只有在稀溶液中的溶剂，方能较准确地遵守方能较准确地遵守 此定律。此定律。解释：解释：在稀溶液中，溶剂分子之间的相互作用受在稀溶液中，溶剂分子之间的相互作用受溶质的影响很小（溶质的影响很小（溶质分子很稀疏溶质分子很稀疏 地散布于大量溶剂中），所以溶剂分子地散布于大量溶剂中），所以溶剂分子的周围环境与纯溶剂分子的几乎相同。的周围环境与纯
23、溶剂分子的几乎相同。在较高浓度下，溶剂的蒸气压与其摩尔分在较高浓度下，溶剂的蒸气压与其摩尔分 数数 就不成正比关系，即不遵守就不成正比关系，即不遵守 RaoultRaoult 定律。定律。2.4.3 2.4.3 亨利定律：亨利定律：18031803年，年，HenryHenry发现：发现：在稀溶液中，挥发性溶质在稀溶液中，挥发性溶质B B的蒸气压为：的蒸气压为：Bx,BB pkx定温下稀溶液中挥发性溶质的平衡分压（定温下稀溶液中挥发性溶质的平衡分压（P PB B）与溶质与溶质在溶液中的摩尔分数成正比，比例系数为某常数在溶液中的摩尔分数成正比，比例系数为某常数 k kx x。BBc,BBb,BBx
24、,B ckbkxkpkx,B kb,B 亨利系数，亨利系数，注意注意单位单位kc,B k kx x 的大小不仅与溶质的性质有关，的大小不仅与溶质的性质有关，还与溶剂的性质有关还与溶剂的性质有关 稀溶液中，溶质分子极稀溶液中，溶质分子极稀疏地散布于大量溶剂稀疏地散布于大量溶剂分子中，每个溶质分子分子中，每个溶质分子周围几乎均被溶剂分子周围几乎均被溶剂分子所包围（如图）：所包围（如图）：溶质分子的周围环境均相同，因此其逸出液溶质分子的周围环境均相同，因此其逸出液相的能力相的能力(即蒸气压即蒸气压)正比于溶质的浓度。正比于溶质的浓度。注意：注意：亨利常数的亨利常数的 k kx x、k km m、k
25、kc c 的单位各不相的单位各不相同，同一溶质的同，同一溶质的 k kx x、k km m、k kc c 数值上也不数值上也不相同；相同；温度改变时，温度改变时，k k 值也会随之而变。值也会随之而变。对大多数气体溶质，温度升高，溶解度对大多数气体溶质，温度升高，溶解度降低，更能使稀溶液服从亨利定律。降低，更能使稀溶液服从亨利定律。亨利定律的适用范围亨利定律的适用范围 1.1.稀溶液；稀溶液；2.2.溶质在气相中和在溶液相中的分溶质在气相中和在溶液相中的分子状态必须相同。子状态必须相同。如果溶质分子在溶液中与溶剂形成了化合如果溶质分子在溶液中与溶剂形成了化合物（或水合物），或发生了聚合或解离物
26、（或水合物），或发生了聚合或解离（电离），就不能简单地套用亨利定律。（电离），就不能简单地套用亨利定律。1)1)亨利定律与拉乌尔定律适用对象不同：亨利定律与拉乌尔定律适用对象不同：拉乌尔定律适用于溶剂拉乌尔定律适用于溶剂 A 亨利定律适用于挥发性溶质亨利定律适用于挥发性溶质 B2)2)它们都仅适用于稀溶液；它们都仅适用于稀溶液；3)亨利定律亨利定律：要求挥发性溶质在要求挥发性溶质在气、液相气、液相 存在形式应一样存在形式应一样3.两者关系两者关系极稀溶液：极稀溶液：溶质溶质符合符合亨利定律亨利定律溶剂溶剂符合符合拉乌尔定律拉乌尔定律2.5 2.5 理想液态混合物理想液态混合物 1.1.定义及模
27、型定义及模型定义定义：pB=pB*xB （xB：01）严格的严格的理想混合物是不存在的，但某些结理想混合物是不存在的，但某些结构上的异构体的混合物，如构上的异构体的混合物，如 o-二甲苯与二甲苯与 p-二甲苯二甲苯.可认为是理想混合物可认为是理想混合物分子作用力：相同分子作用力：相同分分 子子 大大 小：小：相同相同模型：模型：理想液态混合物的混合性质理想液态混合物的混合性质1)1)体积变化体积变化 mixV 0 2)2)焓变化焓变化 mixH 0 2.6 2.6 理想稀溶液理想稀溶液 溶剂溶剂(A)服从服从 Raoult定律定律溶质溶质(B)服从服从 Henry定律定律1)1)溶剂的化学势溶
28、剂的化学势AAA(l)(l)lnRTx与理想液态混合物同与理想液态混合物同2.8 2.8 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 1 1）蒸气压下降）蒸气压下降 2 2）凝固点降低）凝固点降低 3 3）沸点升高）沸点升高 4 4）渗透压）渗透压 统称为稀溶液的依数性统称为稀溶液的依数性依数性：仅与溶质依数性：仅与溶质质点质点数数有关，而与有关，而与 溶质本性无关。溶质本性无关。饱和蒸汽压饱和蒸汽压(简称蒸汽压简称蒸汽压)在一定温度下，当液相蒸在一定温度下，当液相蒸发的速率与气相凝结的速率相发的速率与气相凝结的速率相等时，液相和气相达到平衡，等时，液相和气相达到平衡，此时，蒸汽所具有的压力称为此时，蒸汽所
29、具有的压力称为该温度下的饱和蒸汽压，简称该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压。蒸汽压。1.1.蒸汽压与液体的本性有关，在一定温度下蒸汽压与液体的本性有关，在一定温度下纯净物质具有一定的蒸汽压，不同的物质有不纯净物质具有一定的蒸汽压，不同的物质有不同的蒸汽压同的蒸汽压。2.2.蒸汽压与温度有关。温度升高，蒸汽压增大蒸汽压与温度有关。温度升高，蒸汽压增大。3.3.固体也具有一定的蒸汽压固体也具有一定的蒸汽压 ，温度升高，固，温度升高，固体的蒸汽压增大。体的蒸汽压增大。4.4.无论是固体还是液体，蒸汽压大的称为易挥无论是固体还是液体，蒸汽压大的称为易挥发性物质，蒸汽压小的称为难挥发性物质。发性物质，蒸汽
30、压小的称为难挥发性物质。液体的蒸气压与温度的关系液体的蒸气压与温度的关系蒸气压随温度的升高而增大蒸气压随温度的升高而增大不同温度下冰的蒸汽压不同温度下冰的蒸汽压T/K p/kPa T/K p/kPa 2482532582630.063 50.103 50.165 30.260 02682722730.401 30.562 60.610 61.1.溶剂溶剂的蒸气压下降的蒸气压下降*(g)AAAA Tpp x 稀稀溶溶液液*(l)(g)AAA Tp蒸气压下降：蒸气压下降：B*AA*Axpppp)(A*Appp 纯溶剂与溶液蒸气压曲线纯溶剂与溶液蒸气压曲线钟罩实验钟罩实验空杯空杯稀溶液稀溶液干燥剂工
31、作原理干燥剂工作原理 CaCl CaCl2 2、NaOHNaOH、P P2 2O O5 5等干燥剂。等干燥剂。因其易吸收空气中的水分在其表面形成浓溶液，因其易吸收空气中的水分在其表面形成浓溶液，该溶液蒸气压较空气中水蒸气的分压小，使空气该溶液蒸气压较空气中水蒸气的分压小，使空气中的水蒸气不断凝结进入溶液而达到消除空气中中的水蒸气不断凝结进入溶液而达到消除空气中水蒸气的目的。水蒸气的目的。2.2.凝固点降低凝固点降低凝固点凝固点降低降低：)(ff*fTTT(s)fA pT外稀溶液*(l)(s)fA A pT外*fffTTT 定义：c*co*oTTf*Tf纯溶剂纯溶剂(l l)溶液中溶剂溶液中溶剂
32、(l l)纯溶剂纯溶剂(s s)Ap2*fAfBl*smR TMTbH 2*fAfl*smR TMKH 凝固点降低系数凝固点降低系数仅与溶剂性质有仅与溶剂性质有关关ffBTKb 凝固点降低凝固点降低公式公式a.a.适用于稀溶液适用于稀溶液b.b.凝固时只析出固态溶剂凝固时只析出固态溶剂(不生成固溶体不生成固溶体)注意：溶液的凝固注意：溶液的凝固,析出的是析出的是溶剂的固体溶剂的固体(不含溶不含溶质，水为溶剂时析出的是冰质，水为溶剂时析出的是冰)。a.a.检验试剂纯度检验试剂纯度b.b.测溶质分子量测溶质分子量 Tf bB(mB/MB)/mA MB适用条件适用条件：应用应用：防冻液防冻液冬季气温
33、低，为使汽车在冬季低温下仍能继续使用，发冬季气温低，为使汽车在冬季低温下仍能继续使用，发动机冷却液都加入了一些能够降低水冰点的物质作为防动机冷却液都加入了一些能够降低水冰点的物质作为防冻剂，保持在低温天气时冷却系统不冻结。冻剂，保持在低温天气时冷却系统不冻结。乙二醇一水防冻液乙二醇一水防冻液 乙二醇是一种无色微粘的液体乙二醇是一种无色微粘的液体，沸点是，沸点是197.4，冰点是，冰点是-11.5，能与水任意比例混，能与水任意比例混合。混合后由于改变了冷却水的蒸气压，冰点显著降低合。混合后由于改变了冷却水的蒸气压，冰点显著降低。其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下。其降低的程度在一定范
34、围内随乙二醇的含量增加而下降。当乙二醇的含量为降。当乙二醇的含量为68时，冰点可降低至时，冰点可降低至-68，融雪剂融雪剂融雪剂溶于水（雪）后，其冰点在零度下，如，氯化钠溶融雪剂溶于水（雪）后，其冰点在零度下，如，氯化钠溶于水后冰点在于水后冰点在-10-10，氯化钙在，氯化钙在-20-20左右左右融雪剂主要分为两大类融雪剂主要分为两大类一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂，没有什么腐蚀一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂，没有什么腐蚀损害，但它的价格太高，一般只适用于机场等地。损害，但它的价格太高，一般只适用于机场等地。而另一类则是氯盐类融雪剂，包括氯化钠、氯化钙、氯化而另一类则是氯盐类融雪剂
35、，包括氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，通称作镁、氯化钾等，通称作化冰盐化冰盐。它的优点是便宜，。它的优点是便宜，价格仅相当于有机类融雪剂的价格仅相当于有机类融雪剂的1/101/10，但它对大型公共基，但它对大型公共基础设施的腐蚀是很严重的。础设施的腐蚀是很严重的。致冷剂致冷剂 冰盐混合物可用来使实验冰盐混合物可用来使实验室局部致冷，将室局部致冷，将NaClNaCl和冰和冰混合，可做成制冷剂混合，可做成制冷剂,获得获得零下低温。零下低温。NaClNaCl和冰混合可以获得和冰混合可以获得-22-22的低温；的低温；CaClCaCl2 2和冰混合和冰混合,可以获得可以获得-55-55的低温的低温;
36、CaClCaCl2 2、冰和丙酮混合、冰和丙酮混合,可致冷到可致冷到-77-77。（一）液体的沸点（一）液体的沸点 液体的沸点液体的沸点 是液体的蒸气压等于外界是液体的蒸气压等于外界压强时的温度。压强时的温度。液体的正常沸点液体的正常沸点 是指外压为是指外压为101.3 kPa时的沸点。时的沸点。溶液的沸点升高溶液的沸点升高 注意：注意：液体的沸点必须指明外压。没有专门液体的沸点必须指明外压。没有专门注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。液体的沸点随着外界压力的改变液体的沸点随着外界压力的改变而改变。而改变。p p外外 沸点沸点 不同物质，沸点不同不同物质
37、，沸点不同 -蒸馏（蒸馏（distillation）同一物质，不同外压时，沸点不同同一物质，不同外压时，沸点不同 -减压蒸馏、加压消毒减压蒸馏、加压消毒3 3.沸沸点点升高升高(溶质不挥发溶质不挥发)沸沸点点升高：升高：*bbb()TTT (g)bA pT外稀溶液*(l)(g)bA A pT外*bbbTTT纯溶剂纯溶剂溶液溶液Tb*TbTpp外外 由类似上节的推导，可得：由类似上节的推导，可得：*2bAbBg*lm()R TMTbH bbBTKb 沸点升高常数沸点升高常数仅与溶剂性质有关仅与溶剂性质有关*2bAbg*lm()R TMKH 沸点升高公式沸点升高公式a.a.适用于稀溶液适用于稀溶液
38、b.b.溶质不挥发溶质不挥发适用条件适用条件：应用应用钢铁热处理工艺中所用的氧化液（钢铁热处理工艺中所用的氧化液（NaOH,NaOH,NaNONaNO3 3），沸点上升到），沸点上升到140140150150，不沸，不沸腾腾 难挥发性非电解质稀溶液的沸点难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高的原因是溶液的蒸气压低于纯溶升高的原因是溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。剂的蒸气压。溶液沸点升高的原因？溶液沸点升高的原因？溶剂中加入难挥发性溶质后，溶液的蒸气溶剂中加入难挥发性溶质后，溶液的蒸气压下降压下降,要使溶液蒸气压等于外压，必须提要使溶液蒸气压等于外压，必须提高温度。高温度。T/K273.16 TfpT
39、bp373.15101325611p/Pa T Tb b T Tf f水溶液的沸点上升和凝固点下降示意图水溶液的沸点上升和凝固点下降示意图水水溶液溶液冰冰533蒸气压曲线蒸气压曲线凝固点下降凝固点下降沸点上升沸点上升 半透膜半透膜 ：只允许某些物质透过，而不允许另一些：只允许某些物质透过，而不允许另一些物质透过的薄膜。物质透过的薄膜。可作为半透膜的物质：细胞膜、肠衣、萝卜皮、可作为半透膜的物质：细胞膜、肠衣、萝卜皮、人工制备的火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等。人工制备的火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等。理想的半透膜：只允许溶剂分子透过而不理想的半透膜：只允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的薄膜。允许溶质
40、分子透过的薄膜。4.渗透压力 渗透压力渗透压力溶剂溶剂(水水)分子通过半透膜，由纯溶剂进入溶液分子通过半透膜，由纯溶剂进入溶液(或从稀溶液向浓溶液或从稀溶液向浓溶液)的自发过程称为渗透。的自发过程称为渗透。半透膜(a)纯溶剂溶液半透膜(b)纯溶剂溶液半透膜(c)纯溶剂溶液溶剂的净转移半透膜示意图半透膜示意图渗透现象渗透现象示意图渗透现象示意图BVn RT 渗透压渗透压溶液溶液体积体积溶质溶质B B物质量物质量Bc RT 溶液体积摩尔浓度溶液体积摩尔浓度范特霍夫渗透压公式范特霍夫渗透压公式渗渗 透透反渗透反渗透P P在溶液一侧若是施加的外压大于渗透压力，在溶液一侧若是施加的外压大于渗透压力，则溶
41、液中会有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧，则溶液中会有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧，这种使渗透作用逆向进行的过程称为这种使渗透作用逆向进行的过程称为反向渗透反向渗透。2.等渗、高渗和低渗溶液等渗、高渗和低渗溶液 等渗溶液：渗透压相等的两种溶液。等渗溶液：渗透压相等的两种溶液。高渗溶液：渗透压不等的两种溶液，则渗透高渗溶液：渗透压不等的两种溶液，则渗透压相对高的称为高渗溶液。压相对高的称为高渗溶液。低渗溶液：渗透压相对低的称为低渗溶液。低渗溶液：渗透压相对低的称为低渗溶液。医学上以血浆渗透压作为标准规定在医学上以血浆渗透压作为标准规定在280320mmolL-1的溶液为等渗溶液。高于
42、此范围的溶液为等渗溶液。高于此范围者为高渗溶液。反之，为低渗溶液。者为高渗溶液。反之，为低渗溶液。如：如：50.0 gL-1的葡萄糖溶液、生理盐水的葡萄糖溶液、生理盐水(9.0 gL-1)、12.5 gL-1的的NaHCO3溶液等是等渗溶液等是等渗溶液。溶液。将红细胞置于不同浓度的将红细胞置于不同浓度的NaCl溶液中，在显溶液中，在显微镜下观察发现：微镜下观察发现：a.在生理盐水中在生理盐水中b.在较浓的在较浓的NaCl溶液中溶液中c.在较稀的在较稀的NaCl溶液中溶液中红细胞逐渐皱缩，皱缩的红细胞红细胞逐渐皱缩，皱缩的红细胞互相聚结成团。这是因为红细胞互相聚结成团。这是因为红细胞内液的渗透压
43、力低于浓内液的渗透压力低于浓NaCl溶溶液，红细胞内的水向外渗透引起。液，红细胞内的水向外渗透引起。红细胞的形态没有什么改变，因为红细胞的形态没有什么改变，因为生理盐水与红细胞内液的渗透压力生理盐水与红细胞内液的渗透压力相等，细胞内外液处于渗透平衡状相等，细胞内外液处于渗透平衡状态。态。红细胞逐渐胀大，最后破裂，红细胞逐渐胀大，最后破裂，释放出红细胞内的血红蛋白使释放出红细胞内的血红蛋白使溶液染成红色，即溶血。这是溶液染成红色，即溶血。这是因为红细胞内液的渗透压力高因为红细胞内液的渗透压力高于浓于浓NaCl溶液，细胞外的水向溶液，细胞外的水向细胞内渗透引起。细胞内渗透引起。渗透压的应用：渗透压
44、的应用：食物的食物的腌制腌制 渗透脱水是指利用渗透原理对水果和其它原料进渗透脱水是指利用渗透原理对水果和其它原料进行部分去除水分的过程，在这个过程中通常将被行部分去除水分的过程，在这个过程中通常将被处理的样品浸入到水分活度低的含有溶质（渗透处理的样品浸入到水分活度低的含有溶质（渗透剂）的水溶液（渗透液，剂）的水溶液（渗透液，通常用糖溶液）中处理通常用糖溶液）中处理一定时间来达到去除产品部分水分的目的。一定时间来达到去除产品部分水分的目的。淡水鱼在海水中是脱水而死淡水鱼在海水中是脱水而死 海水鱼在淡水中是被撑死的海水鱼在淡水中是被撑死的 海水鱼类海水鱼类 它们适应于盐度较高的海水水域。通它们适应
45、于盐度较高的海水水域。通常海水的盐度为常海水的盐度为16164747之间之间 淡水鱼类淡水鱼类 它们适应于淡水水域，水的盐度低而它们适应于淡水水域，水的盐度低而稳定，在稳定，在0 002020 05 5之间。之间。淡水鱼和海水鱼不能互换生存环境。淡水鱼和海水鱼不能互换生存环境。反渗透反渗透 若外加在若外加在溶液上的压力大于渗溶液上的压力大于渗透压，生成纯溶剂，透压，生成纯溶剂，就是反渗透。就是反渗透。提问与解答环节Questions And Answers谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干,是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard,Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
