物理化学 液态混合物和溶液 [兼容模式]

有关溶液的知识点总结混合物与溶液的区别混合物指的是不同物质的物理混合，混合后的物质依然保持其原有性质，不产生化学反应。

而溶液是由溶质与溶剂形成的化学混合物，其中溶质溶解与溶剂之中，并且能够与溶剂发生化学反应。

因此，溶液与混合物在性质上有明显的区别。

溶液的分类根据溶质与溶剂的性质，溶液可以分为不同的种类，主要有以下几种：1. 按溶质的性质分类，溶液可分为电解质溶液和非电解质溶液。

- 电解质溶液是指溶质在溶剂中形成离子的溶液，比如盐酸、硫酸等强酸、强碱及其盐类在水中形成的溶液；- 非电解质溶液是指溶质在溶剂中不形成离子的溶液，如醋酸、葡萄糖、乙醇等物质在水中形成的溶液。

2. 按溶剂的性质分类，溶液可分为气体溶液、液体溶液和固体溶液。

- 气体溶液是指气体在液体或其他固体中溶解的溶液，如空气中的二氧化碳溶于水中形成的氢氧化碳酸；- 液体溶液是指溶质溶解于液体中形成的溶液，如酒精溶于水中形成的溶液；- 固体溶液是指固体溶质溶解于固体溶剂中形成的溶液，如合金中金属元素的混合物。

溶度和饱和溶液溶度指的是单位溶剂中最多可溶解溶质的数量，通常用单位质量溶剂中溶解的溶质的质量或单位体积溶剂中溶解的溶质的质量表示。

不同的溶质与溶剂有不同的溶度。

当溶质溶解于溶剂中直至达到最大溶解量时，我们称之为饱和溶液。

饱和溶液的形成与晶体的溶解和析出达到动态平衡有关，当溶质溶解与析出达到平衡时，就形成了饱和溶液。

影响溶解度的因素影响溶解度的因素主要有溶质和溶剂的自身性质、温度和压力等。

其中，温度是最主要的因素之一。

对于大多数固体溶质，随着温度的升高，溶解度也会升高。

而对于气体溶质来说，随着温度的升高，溶解度则会减小。

而压力则是影响气体溶液溶解度的主要因素之一，增大压强可以增加气体溶液的溶解度。

溶解过程与溶解热当溶质与溶剂相互作用形成溶液时，伴随着溶解过程会伴生出一些热效应，这种热效应称为溶解热。

溶解热的大小取决于溶质与溶剂的相互作用力。

第四章 混合物和溶液一. 本章重要概念、定理及公式1. 重要概念(1).质量摩尔浓度: 溶液中溶质B 的物质的量与溶剂A 的质量的比值.或每千克溶剂溶解的溶质的物质的量.用“m B ”或“b B ”表示即:ABB B W n b m ==. (2).物质的量浓度: 物质B 的物质的量与溶液体积的比值.或每升溶液中溶解的溶质的物质的量.用“c B ”表示即: Vn c BB =. (3).质量分数(质量百分浓度,质量百分数): 溶质B 的质量与溶液总质量的比值.用“w ”表示即:∑=BBB m m w (4).偏摩尔数量: 在温度、压力及除B 组分以外其它组分的物质的量都不变的条件下,广度量X 随组分B 的物质的量n B 的变化率X B .即:)(,,B )(B C n p T BC n XX ≠∂∂= (5).化学势: 混合物(或溶液)中,组分B 的偏摩尔吉布斯函数G B 称为组分B 的化学势B μ. 即:)(,,B B )(B C n p T BC n GG ≠∂∂==μ (6).溶液: 两种或两种以上物质均匀混合且彼此呈分子状态分布者,其中含量相对较大的称为溶剂,其它组分称为溶质.(7).理想液体混合物(理想溶液): 任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的液体混合物(溶液).(8).依数性: 在指定溶剂的种类和数量之后,其性质只取决于所含溶质分子的数目,而与溶质的本性无关.2. 重要定理、定律及规则(1).拉乌尔定律: 定温下,在稀溶液中,溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数.公式表示即: A *A A x p p =(2).亨利定律: 在一定温度和平衡状态下,气体在液体里的溶解度(物质的量分数)和该气体的平衡分压成正比.即: B B ,B x k p x =(3).路易斯-兰道尔近似规则: 实际混合气体中任一组份j 的逸度等于该组份的摩尔分数x j 乘以相同温度及压力等于混合气体总压时纯组份j 的逸度. 即: j j j x f f *=(4).分配定律: 在定温定压下,如果一种物质溶解在两个同时存在且互不相溶的液体里,达到平衡后,该物质在两相中的浓度之比等于常数. 即: K c c jj=βα3. 重要公式(1).拉乌尔定律: j j j x p p *= (2).亨利定律: j j x jx k p ,=, j j m j m k p ,=, j j c j c k p ,=(3).理想气体的化学势:A.纯理想气体的化学势: θθθθμμμpp RT p p RT p T j j j ln ln ),(+=+= B.混合理想气体的化学势:jj j j j j j x RT p x RT p pRT p p RT ln )(ln lnln*+=++=+=μμμμθθθθ(4).非理想气体的化学势:A.纯真实气体 ①.化学势定义:⎰→-++=p p m dp pRT V p p RT T 0*)(ln )(θθμμ②.用逸度表示的化学势:θθμμpf RT T ln)(+= B.混合真实气体①.化学势定义:⎰→-++=pp m j j j j dp pRTV p p RT T 0*,)(ln)(θθμμ ②.用逸度表示的化学势:θθμμp f RT T j j j ln)(+=③.路易斯-兰道尔近似规则: j j j x f f *= (5).理想溶液的化学势: j j j x RT p T ln ),(*+=μμ其中: ⎰+=ppm j j j dp V T p T θθμμ,*)(),((6).理想溶液通性:A.混合过程的体积不变: 0=∆V m ixB.混合过程不产生热效应:0=∆H mixC.混合熵: ∑-=∆j jm ix x n R S lnD.混合吉布斯自由能: ∑=∆jjm ix x n RT G ln(7).稀溶液中各组份的化学势: A.稀溶液中溶剂的化学势:∑⎰∑⎰-≈+-≈++=+=BA A pp A m B A A ppA m A A A A A b RTM p T dpV b RTM p T dpV x RT p T x RT p T ),(),(ln ),(ln ),(*,**,*θθμμμμμθθB.稀溶液中溶质的化学势: ①.用摩尔分数表示:BB x p pB B B x B xB g B s B x RT dpV x RT x RT pk RT ln ln ln ln,,ln +≈++=++==⎰∞θθθθμμμμμθ②.用质量摩尔浓度表示:BB B B b p pB B B b BB b B g B s B b RT b RT dp V b RT b RT p k RT ln ln ln ln ln,,,ln +=+≈++=++==◊∞⎰μμμμμμθθθθθ③.用物质的量浓度表示:BB B B c ppB B B c BB c B g B s B c RT c RT dp V c RT c RT pk RT ln ln ln ln ln,,,ln +=+≈++=++==∇∞⎰μμμμμμθθθθθ注意: 对在同一溶液中的同一种离子,∇◊≠≠B c B b B x ,,,μμμθ(8).稀溶液的依数性:A.凝固点降低:a.固态为纯溶剂: )11(ln *,ff Am fus A T T RH x -∆=近似地: B f f m K T =∆ b.固态为固溶体: )11(ln*,ff m A fus s A A T T R H x x -∆= 近似地: )1(BsBB f f x x m K T -=∆B.沸点升高:a.溶质不挥发: )11(ln *,bb A m vap A T T R H x -∆=近似地: B b b m K T =∆b.溶质也挥发: )11(ln *,bb m A vap A A T T R H y x-∆=近似地: )1(BB B b b x ym K T -=∆C.渗透压: B A m A RTx x RT V ≈-=∏ln , 近似地: RT M CRT c RT V M W BB B B B ===∏ (9).吉布斯-杜亥母公式:A.一般式:0=-+∑Vdp SdT d n B BμB.恒温式: Vdp d n B B=∑μC.恒温恒压式: 0=∑BBd n μ 或 0=∑BBd x μ D.恒温恒压通式: 0=∑BBdX n 或 0=∑BBdX x式中: B X 代表任一组份B 的任一偏摩尔量(10).杜亥母-马居耳公式(外压及温度恒定时):0ln =∑jjpd x(因溶液中θθμμμpp RT T j j g j s j ln)(ln +==,j j p RTd d ln =μ)对2组分体系,因B T BBB dx x p p d )ln (ln ∂∂=,且B A dx dx -=,故: 0)ln ln ()ln ln (=∂∂-∂∂T AB T A A x p x p (11).非理想溶液的化学势: x j j j RT p T ,*ln ),(αμμ+= (12).超额函数:A.超额自由能: ∑=j j E n RT G γlnB.超额焓: ∑∂∂-=p j j E Tn RT H )ln (2γC.超额熵: ∑∑∂∂--=p j j jj j E Tn RT n R S )ln (ln γγ二. 习题例1:p303.8. 若气体的状态方程为: RT p pV =-)1(β 求其逸度的表示式: 解: 据: θθμμpfRT T ln)(+= 得: m T T V pf RT p =∂∂=∂∂)ln ()(μ 所以: dp V f RTd m =ln将状态方程代入并积分得:⎰⎰⎰⎰→→---=-=p p p p pp ff pp d p dp RT dpp p RTf d RT 00****]1)1([)1(ln βββ当0*→p 时,**p f →,所以: ppp p f ββ-=--=1ln )1ln(ln ln即: p p f β-=1 或 pp f β-=11例2: p304.25 在300K 时,液态A 的蒸气压为37.33kPa,液态B 的蒸气压为22.66kPa,当2mol 的A 和2mol 的B 混合后,液面上的蒸气压为50.66kPa,在蒸气中A 的摩尔分数为0.6,假设蒸气压为理想气体,试求:(1).溶液中A 和B 的活度(2).求溶液中A 和B 的活度系数 (3).G mix ∆(4).若为理想溶液,求其: idmix G ∆的值为多少? 解: 设A 和B 均符合修正了的拉乌尔定律:A A A p p α*= (1).又据道尔顿分压定律有:A A Py p =所以: 8143.033.3760.066.50**=⨯===AA A A A p Py p p α同理: 8943.066.22)60.01(66.50)1(**=-⨯=-==B A B B B p y P p p a (2).据活度的定义知: A A A x γα=且: 5.0221=+==B A x x故有: 6286.15000.08143.0===A A A x αγ同理: 7886.15000.08943.0===A A A x αγ(3).由: ∑=∆jj j m ix n RT G αln 得:)/(0.1582)8943.0ln 28143.0ln 2(300314.8ln mol J n RT G jj j mix -=⨯+⨯⨯==∆∑α(4).若为理想溶液,则: )/(4.6915)5.0ln 25.0ln 2(300314.8ln mol J x n RT G jj j id mix -=⨯+⨯⨯==∆∑。

{第4章 多组分系统热力学重点：偏摩尔量的定义，化学势的定义，纯理想气体、理想气体混合物、理想液态混合物和理想稀溶液中各组分化学势的表达式，拉乌尔定律和亨利定律的内容及应用，理想液态混合物的定义以及理想液态混合物的混合性质，理想稀溶液的定义及稀溶液的依数性及其应用条件。

难点：理想稀溶液中溶质化学势的表达式中标态的规定。

重要公式1．A *A A x p p = B B ,B x k p x =2. mix 0V ∆= mix 0H ∆= mix B B Bln 0S nR x x ∆=->∑mix B B Bln 0G nRT x x ∆=<∑3. Bf f *f fdefb k T T T =-∆Bf f *f fdefb k T T T =-∆ RTc ΠB =前 言多组分系统——含两个或两个以上组分的系统称为多组分系统。

可以是多相的，也可以是单相的。

根据研究方法的差别，多组分单相系统分为混合物和溶液：混合物mixture ——对多组分单相系统中的各组分用相同的方法研究，则称为混合物。

溶液solution ——将多组分单相系统分为溶剂和溶质，并用不同的方法研究，则该系统称为溶液。

气态混合物 真实混合物 混合物 液态混合物 混合物固态混合物 理想混合物 拉乌尔定律 遵循一定的规律液态溶液 理想稀溶液 亨利定律 溶液 溶液 固态溶液 真实溶液{{{}{电解质溶液 溶液非电解质溶液§4.1偏摩尔量Partial molar quantities1．偏摩尔量对于纯物质，广度性质具有加和性： V = nV m ，U = nU m ， S = nS m ，等。

那么，对于单相多组分系统，是否具有这种简单的加和性呢？一般来说，不论是什么系统，物质的质量（克）和物质的量（摩尔）总是具有加和性的。

但是，系统的其他广度性质则不一定具有简单的加和性。

以体积这一广延性质为例，V m *（水）= 18.09 cm 3/mol ，V m *（乙醇）= 58.35 cm 3/mol ，取1mol 水和1mol 乙醇混合，其体积V ≠（18.09+58.35）cm 3= 76.44 cm 3，而是74.40 cm 3。