6-03单组分系统相平衡

物理化学核心教程（第二版）思考题习题答案—第6章相平衡第六章相平衡一．基本要求 1．掌握相平衡的一些基本概念，会熟练运用相律来判断系统的组分数、相数和自由度数。

2．能看懂单组分系统的相图，理解相图中的点、线和面的含义及自由度，知道相图中两相平衡线的斜率是如何用Clapeyron方程和Clausius-Clapeyron方程确定的，了解三相点与凝固点的区别。

3．能看懂二组分液态混合物的相图，会在两相区使用杠杆规则，了解蒸馏与精馏的原理，知道最低和最高恒沸混合物产生的原因。

4．了解部分互溶双液系和完全不互溶双液系相图的特点，掌握水蒸汽蒸馏的原理。

5．掌握如何用热分析法绘制相图，会分析低共熔相图上的相区、平衡线和特殊点所包含的相数、相的状态和自由度，会从相图上的任意点绘制冷却时的步冷曲线。

了解二组分低共熔相图和水盐相图在湿法冶金、分离和提纯等方面的应用。

6．了解生成稳定化合物、不稳定化合物和形成固溶体相图的特点，知道如何利用相图来提纯物质。

二．把握学习要点的建议相律是本章的重要内容之一，不一定要详细了解相律的推导，而必须理解相律中各个物理量的意义以及如何求算组分数，并能熟练地运用相律。

水的相图是最简单也是最基本的相图，要把图中的点、线、面的含义搞清楚，知道确定两相平衡线的斜率，学会进行自由度的分析，了解三相点与凝固点的区别，为以后看懂相图和分析相图打好基础。

超临界流体目前是分离和反应领域中的一个研究热点，了解一些二氧化碳超临界流体在萃取方面的应用例子，可以扩展自己的知识面，提高学习兴趣。

二组分理想液态混合物的相图是二组分系统中最基本的相图，要根据纵坐标是压力还是温度来确定气相区和液相区的位置，理解气相和液相组成 ___会随着压力或温度的改变而改变，了解各区的条件自由度（在二组分相图上都是条件自由度），为以后看懂复杂的二组分相图打下基础。

最高（或最低）恒沸混合物不是化合物，是混合物，这混合物与化合物的最根本的区别在于，恒沸混合物含有两种化合物的分子，恒沸点的温度会随着外压的改变而改变，而且两种分子在气相和液相中的比例也会随之而改变，即恒沸混合物的组成也会随着外压的改变而改变，这与化合物有本质的区别。

5.2 单组分系统的相平衡单组分系统的相数与自由度C =1 f +Φ = 3当Φ = 1 单相 双变量系统当Φ = 2 两相平衡 单变量系统当Φ = 3 三相共存 无变量系统单组分系统的自由度最多为2，双变量系统的相图可用平面图表示。

1、单组分系统的两相平衡——Clapeyron 方程在一定温度和压力下，任何纯物质达到两相平衡时，在两相中Gibbs 自由能相等若温度改变d T ，则压力改变d p ，达新的平衡时根据热力学基本公式，有这就是Clapeyron 方程，可应用于任何纯物质的两相平衡系统设有1 mol 物质，则气-液、固-液和气-固平衡的Clapeyron 方程分别为说明了压力随温度的变化率（单组分相图上两相平衡线的斜率）受焓变和体积变化的影响。

对于气-液两相平衡，并假设气体为理想气体，将液体体积忽略不计，则这就是Clausius-Clapeyron 方程，是摩尔气化焓 假定的值与温度无关，积分得： 利用Clausius -Clapeyron 方程的积分式，可从两个温度下的蒸气压，求摩尔蒸发焓变。

或从一个温度下的蒸气压和摩尔蒸发焓，求另一温度下的蒸气压。

2、水的相图水的相图是根据实验绘制的三个单相区 在气、液、固三个单相区内，Φ = 1, f =2 ，温度和压力独立地2=f 1=f 0=f 12G G =12d d G G =1122d d d d S T V p S T V p -+=-+2121d d S S V H T T VV p ∆==-∆-d d p H T T V∆=∆vap m vap m d d H p T T V ∆=∆fus m fus m d d H p T T V ∆=∆sub m sub m d d H p T T V ∆=∆vap m d d (g)H p T TV ∆≈vap (/)H T nRT p ∆=vap m 2d ln d H p T RT ∆=vap m 211211ln ()H p p R T T ∆=-m Vap H ∆m Vap H ∆有限度地变化不会引起相的改变。

物理化学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六章相平衡§6-！本章基本要求§6-1 相平衡系统基本概念§6-2 单组分相平衡§6-3二组分理想液态混合物气液平衡相图§6-4二组分真实液态混合物液态完全互溶系统气液平衡相图*§6-5 精镏原理§6-6二组分液态部分互溶及完全不互溶系统气液平衡相图§6-7二组分无中间化合物的凝聚系统相图§6-8二组分有中间化合物的凝聚系统相图*§6-9三组分系统相图简介§6-$本章小结与学习指导本章基本要求●理解相律的意义、推导，掌握其应用。

●掌握克拉佩龙方程、克劳修斯—克拉佩龙方程●掌握单组分系统、二组分气液平衡系统和二组分凝聚系统(固液平衡）典型相图的分析和应用。

●掌握用杠杆规则进行分析与计算。

●理解由实验数据绘制简单相图的方法。

第六章相平衡§6-！本章基本要求§6-1 相平衡系统基本概念§6-2 单组分相平衡§6-3二组分理想液态混合物气液平衡相图§6-4二组分真实液态混合物液态完全互溶系统气液平衡相图*§6-5 精镏原理§6-6二组分液态部分互溶及完全不互溶系统气液平衡相图§6-7二组分无中间化合物的凝聚系统相图§6-8二组分有中间化合物的凝聚系统相图*§6-9三组分系统相图简介§6-$本章小结与学习指导§6-1 相平衡系统基本概念一、基本概念和术语二、相率推导三、相率应用说明四、单组分系统相率分析五、二组分系统相率分析1.自由度数:自由度：是用来确定相平衡系统中独立变化的变量，维持系统原有相种而可以独立改变的变量。