拉乌尔定律和亨利定律的适用范围为稀溶液共102页文档

第五节 拉乌尔定律和亨利定律一、亨利定律在一定的温度下，稀溶液中挥发性溶质在气相中的平衡分压与其在溶液中的摩尔分数成正比。

p B =k x x B亨利定律适用于稀溶液中挥发性溶质，是单元操作“吸收”的理论基础。

应用亨利定律应注意以下几点：① 亨利定律只适用于溶质在气相中和液相中分子形式相同的物质；② 气体混合物溶于同一种溶剂时，亨利定律对各种气体分别适用。

其压力为该种气体的分压；③亨利定律除了用摩尔分数表示外，还可以用物质的量浓度c B 、质量摩尔浓度b B 或质量分数w B 等表示，此时，亨利定律的表达式相应为：p B =k c c Bp B =k m b Bp B =k w w B④亨利定律适用于稀溶液中挥发性溶质，溶液越稀，定律越准确。

二、亨利定律的应用亨利定律是化工单元操作----气体吸收的理论基础，气体吸收是利用混合气体中各种气体在溶剂中溶解度的差异，有选择性地将溶解度大的气体吸收，使之从混合气体中分离出来。

若以相同的分压进行比较，则x k 越小，B x 越大，因此，x k 可作为吸收气体所用溶剂的选择依据。

三、二组分液体混合二组分系统F = C －Φ+2。

其中K ＝2。

故F = 2－Φ+2＝4－Φ。

即二组分的最多能以四相平衡共存，最大自由度为3（温度、压力和组成）。

需要用比较复杂的三维坐标系。

但为了讨论的方便，可固定一个自由度（常是温度或压力）。

此时二组分系统的自由度f = 2－Φ+1= 3－Φ。

最大自由度为2，便可以用平面坐标描述。

1. 拉乌尔定律在一定温度下，溶入了非电解质溶质的稀溶液，其溶剂的饱和蒸气压与溶剂的摩尔分数成正比，比例系数为该溶剂在此温度下的饱和蒸气压。

表达式为。

§ 3⋅7 稀溶液拉乌尔定律和亨利定律的适用范围为稀溶液，只要浓度足够稀（但确有某些溶液在相当浓的范围），溶剂符合拉乌尔定律，溶质符合亨利定律的溶液称为稀溶液。

一、各组分的化学势溶剂服从拉乌尔定律，气液平衡时液相中溶剂A 的化学势μA 与气相中A 的化学势μA g相等，此时气相中A 的分压p A 为溶剂的蒸汽压，有μμμμθθθθA A gA A A A A T RT p p T RT p x p ==+=+()ln /()ln /*=+μA A T p RT x *(.)ln （3—78）其中μμθθA A A T p T RTp p **(.)()/=+稀溶液中的溶剂与理想溶液中各组分有相同的化学势的表示式。

μA T p *(.)是T.p 时纯液体A 的化学势。

通常选择标准态的压力为p θ(101.325kPa)，标准态化学势μθA T p *(.)与μA T p *(.)偏离不会很大。

稀溶液的溶质符合亨利定律，亨利定律有三种不同的表示式，稀溶液的溶质化学势亦有三种不同的表示式。

溶质在气液两相达到平衡，有μμμμθθθθB B gB B B x B T RT p p T RT k x p ==+=+()ln /()ln /=+μB B T p RT x *(.)ln （3—79）式中μμθθB B x T p T RT k p *(.)()ln /=+由式(3-79)，当x B ＝1，即纯液体B 时，μμB B T p =*(,)。

但式中的μB T p *(,)并不是纯液体B 的化学势，因为当x B ＝1时，亨利定律已不适用，式(3-79)不能扩展应用在X B 接近于1的浓度范围。

μB T p *(.)是x B ＝1，满足亨利定律p B ＝k x x B 的假想态的化学势，即图(3.5)中R 点表示的状态。

x B ＝1，溶质已不服从亨利定律，故R 点是假设服从亨利定律，外推得到的假想态，此时溶质所处真实的状态在W 点处。

拉乌尔定律和亨利定律--溶液的蒸气压我们知道，液体可以蒸发成气体，气体也可以凝结为液体。

在一定的温度下，二者可以达成平衡，即液体的蒸发速度等于蒸气的凝结速度。

达到这种平衡时，蒸气有一定的压力，这个压力就叫做此液体的饱和蒸气压（简称蒸气压）。

蒸气压与温度有关，温度越高，分子具有的动能越大，蒸发速度越快，因而蒸气压越大。

溶液的蒸气压除与温度有关外，还与浓度有关。

拉乌尔定律和亨利定律所描述的就是溶液蒸气压和浓度之间的关系。

3.3.1 拉乌尔定律1887年法国物理学家拉乌尔（Raoult）在溶液蒸气压实验中总结出著名的拉乌尔定律。

拉乌尔定律指出：如果溶质是不挥发性的，即它的蒸气压极小，与溶剂相比可以忽略不计，则在一定的温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与其克分子分数的乘积。

即式中p1--溶剂的蒸气压，溶质是不挥发性时，即为溶液的蒸气压；x1 ──溶液中溶剂的克分分数。

拉乌尔定律还可以表述为：在一定的温度下，当不挥发物质溶解在溶剂中时，溶液的蒸气压相对下降等于溶质的克分子分数。

即式中△p——溶液的蒸气压下降值；x2——溶质的克分子分数。

对于溶质是挥发性物质，它的蒸气压不能忽略时，拉乌尔定律仍然适用，但要注意此时p1是溶液中溶剂的蒸气压。

3．3．2 亨利定律亨利定律是1803年由亨利在对气体在液体中溶解度的实验研究中得出的。

亨利定律指出：在一定的温度下，气体在液体中的溶解度和该气体的平衡分压成正比。

即p2=k x x2 （3.22）式中x2 ──气体溶质在溶液中的克分子分数；p2──该气体的平衡分压；k x──常数。

亨利定律中的浓度单位除可用克分子分数外，也可用其他浓度单位表示，但是采用不同的单位时，常数k不同。

亨利定律可以推广到具有挥发性溶质溶于液体的稀溶液。

但是需要特别注意的是，亨利定律的应用是有条件的：只有当溶质在液相和在气相里都以相同的质点存在时亨利定律才适用。

由于气体在金属中往往以原子状态存在，因此气体在金属中的溶解往往不服从亨利定律。

从拉乌尔定律和亨利定律看恒沸溶液尹学博【摘要】气液平衡是理论教学和实际生产中的重要内容.本文从微观本质讨论理论教学中的拉乌尔定律和亨利定律以及实际生产中的恒沸溶液之间的关系和区别.溶剂-溶剂、溶剂-溶质和溶质-溶质之间相互作用的不同导致两个定律仅适用于稀溶液.这些相互作用通过物质的量分数调节溶剂和溶质的表观蒸气压,当二者的表观蒸气压相等时,则产生了恒沸溶液.%Gas-liquid equilibrium is important in classroom teaching and practical production. In this paper, the relationship and difference among Raoult's Law, Henry's Law, and azeotropic solution are discussed from the point of microscopic view. The different interactions between solvent-solvent, solvent-solute, and solute-solute lead to that the two laws are only useful for dilute solution. When the apparent vapor pressure of the solvent and solute are equal to each other by tuning their mole fraction, the azeotropic solution is produced.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2018(033)005【总页数】5页(P61-65)【关键词】拉乌尔定律;亨利定律;恒沸溶液;微观解释【作者】尹学博【作者单位】喀什大学化学与环境学院,新疆喀什 844006;南开大学化学学院分析科学研究中心,天津 300071【正文语种】中文【中图分类】G64;O6气液平衡是理论教学和实际生产中的重要内容。

1偏差的情况拉乌尔定律：在等温等压下，对溶液中组元i ，当其组元的浓度1i X →时，该组元在气相中的蒸气压i P 与其在溶液中的浓度i X 成线性关系。

数学描述为：其中，i P ----组元i 在气相中的蒸气压;；i P *----纯组元i 的蒸气压；i X ----组元i 在液相中的摩尔分数；"1i i X X ≤≤----组元i 服从拉乌尔定律的定义域。

亨利定律： 在等温等压下，对溶液中的组元i ，当其组元的浓度0(%0)i X or i →→时，该组元在气相中的蒸气压i P 与其在溶液中的浓度(%)i X or i 成线性关系。

数学描述为：或 其中，i P ----组元i 在气相中的蒸气压;,%,,H i i k k ----组元i 的浓度等于1或1%时，服从亨利定理的蒸气压；i X ，[]%i ----组元i 在液相中的摩尔分数或质量百分浓度；'0i i X X ≤≤，'0%%i i ≤≤----组元i 服从亨利定律的定义域。

2）掌握拉乌尔定律和亨利定律的区别与联系拉乌尔定律与亨利定律在以下方面有区别关于拉乌尔定律：● 是描述溶剂组元i 在液相中浓度与其在气相中的蒸气压的线性关系；在1i X −−→时，在定义域"1i i X X ≤≤成立；● 线性关系的斜率是纯溶剂i 的蒸气压；● 组元i 的浓度必须用摩尔分数。

而亨利定律：● 是描述溶质组元i 在液相中浓度与其在气相中的蒸气压的线性关系；在0i X −−→或%0i −−→时，在定义域'0i i X X ≤≤或'0%%i i ≤≤成立； ● 线性关系的斜率是从服从亨利定律的线性关系延长到1i X =的蒸气压（当浓度用摩尔分数，实际上是假想纯溶质i 的蒸气压）或从服从亨利定律的线性关系延长到%1i =的蒸气压（当浓度用质量百分浓度，实际上是假想%i 的蒸气压）；● 组元i 的浓度可以用摩尔分数，也可以用质量百分浓度。