3化学势

1

2.8 化学势

——偏摩尔自由焓（吉布斯自由能）

2.8.1 化学势的定义

G = f（T，P，n1，n2，…）

其全微分为：

2n,n,P,T21n,n,P,T1n,n,Tn,n,PdnnGdnnGdPPGdTTGdG31322121

kiinpTidnnGVdpSdTdGj1,,

由偏摩尔量的定义知,jnpTinG,,称偏摩尔吉布斯自由能,由于它的特别的用途,我们用另一个符号i表示它,并称之为化学势,即定义:

jnpTiinG,, （1）

化学势即偏摩尔吉布斯自由能。

2.8.2 化学势与温度和压力的关系

化学势与压力的关系:

TnpTiTijnGpp,,

jjnpTinpTTinVpGn,,,,

即

TipiV (2)

化学势与温度的关系: 2 pnpTipijnGTT,,

jjnpTinpTpinSTGn,,,,

即

piTiS (3)

此外i、iH和iS之间的关系：

恒温恒压下，TSHG两边对in求导，得

iiiSTH （4）

2.8.3 引入化学势后的热力学基本关系（有物质转移的体系）

对于封闭体系只做体积功的过程有：

kiiidnVdpSdTdG1

kiiidnVdpTdSdH1 （因为TSHG）

物理化学习题第三章化学势

第三章化学势

一.基本要求

1.了解混合物得特点,熟悉多组分系统各种组成得表示法。

2.掌握偏摩尔量得定义与偏摩尔量得加与公式及其应用。

3.掌握化学势得狭义定义,知道化学势在相变与化学变化中得应用。

4.掌握理想气体化学势得表示式,了解气体标准态得含义。

5.掌握Roult定律与Henry定律得含义及用处,了解它们得适用条件与不同之处。

6.了解理想液态混合物得通性及化学势得表示方法,了解理想稀溶液中各组

分化学势得表示法。

7.了解相对活度得概念,知道如何描述溶剂得非理想程度,与如何描述溶质在用不同浓度表示时得非理想程度。

8.掌握稀溶液得依数性,会利用依数性来计算未知物得摩尔质量。

二.把握学习要点得建议

混合物就是多组分系统得一种特殊形式,各组分平等共存,服从同一个经验规律(即Rault定律),所以处理起来比较简单。一般就是先掌握对混合物得处理方法,然后再扩展到对溶剂与溶质得处理方法。先就是对理想状态,然后扩展到对非理想得状态。

偏摩尔量得定义与化学势得定义有相似之处,都就是热力学得容量性质在一定得条件下,对任一物质B得物质得量得偏微分。但两者有本质得区别,主要体现在“一定得条件下”,即偏微分得下标上,这一点初学者很容易混淆,所以在学习时一定要注意它们得区别。偏摩尔量得下标就是等温、等压与保持除B以外得其她组成不变()。化学势得下标就是保持热力学函数得两个特征变量与保持除B 以外得其她组成不变。唯独偏摩尔Gibbs自由能与狭义化学势就是一回事,因为Gibbs自由能得特征变量就是,偏摩尔量得下标与化学势定义式得下标刚好相同。

多组分系统得热力学基本公式,比以前恒定组成封闭系统得基本公式,在最后多了一项,这项表示某个组成B得物质得量发生改变时所引起得相应热力学函数值得改变。最后一项中化学势就是常数,说明得改变并不就是随意得,在数量一定得系统中只发生了得变化,或在数量很大得系统中改变了1 mol,这样才能维持不变。

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AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 第四章 化学势

一、选择题

1. 在 298K 时，A 和 B 两种气体单独在某一溶剂中溶解，遵守亨利定律，亨利常数分别为 KА 和 KB，且知 KА > KB，则当 A和 B压力（平衡时的）相同时，在一定量的该溶剂中所溶解的关系为：( )

(A) A 的量大于 B 的量； (B) A 的量小于 B 的量；

(C) A 的量等于 B 的量； (D) A 的量与 B 的量无法比较。

2. 在恒温抽空的玻璃罩中封入二杯液面相同的糖水 (A) 和纯水

(B)。经历若干时间后，二杯液面的高度将是：

( )

(A) A 杯高于 B 杯； (B) A 杯等于 B 杯； (C) A 杯低于 精品文档

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF B 杯； (D) 视温度而定。

3. 有关化学势与物质流动方向的关系中下述哪种说法是不正确的。

( )

（A） 重结晶制取纯盐过程中，析出的纯盐的化学势与母液中该盐的化学势相等

（B） 糖溶于水过程中，固体糖的化学势大于溶液中糖的化学势

（C） 自然界中，风总是从化学势高的地域吹向化学势低的地域

（D） 自然界中，水总是从化学势高的高地流向化学势低的低地

4. 假设 A、B 二组分混合可以形成理想液体混合物，则下列叙述中不正确的是： ( )

(A) A、B 分子之间的作用力很微弱； 精品文档

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF (B) A、B 都遵守拉乌尔定律；

(C) 液体混合物的蒸气压介于 A、B 的蒸气压之间；

(D) 可以用重复蒸馏的方法使 A、B 完全分离。

5. 对于理想液体混合物：

化学势是单相多组分系统中一种典型的偏摩尔量，对正确理解诸如“自发性”、“化学平衡”等重要的热力学概念有一定意义。本文拟结合化学势的新定义（μB=GB/nB）及热力学基本方程，重新推导单相多组分系统中化学势的表示式。

1. 气相物质的化学势

1.1 单组分理想气体的化学势

对于单组分理想气体，

μ=G/n=Gm （1）

dGm=dμ=-SmdT+Vmdp+δW' （2）

式（1）、（2）中Gm、Sm及Vm分别代表单组分理想气体的摩尔吉布斯自由能、摩尔熵及摩尔体积。

恒温下，单组分理想气体由标准压力（pθ）变化至实际压力（p）时，有效功δW'≡0；

此时式（2）可化简为：dμ=Vmdp

积分可得：μ（T，p）- μ（T，pθ）=RT▪ln(p/pθ）

整理： μ（T，p）=μθ（T）+ RT▪ln(p/pθ） （3）

式（3）即为单组分理想气体的化学势表示式。

1.2 理想气体中某一组分B的化学势

理想气体中组分B的化学势表示式推导方法与1.1相同。

由式（3）可得：μB（T，p）=μθB（T）+ RT▪ln(pB/pθ） （4）

将分压定律“pB=xB▪p“代入式（4）可得：

μB（T，p）=μθB（T）+ RT▪ln(p/pθ）+RT▪lnxB 整理： μB（T，p）=μ*B（T, p）+RT▪lnxB （5）

式（5）为理想气体某一组分B的化学势；

式（5）中： μ*B（T, p）=μθB（T）+ RT▪ln(p/pθ）

1.3 非理想气体的化学势