《物理化学课件董元彦 第四版第2章.自由能,化学势和溶液#学习资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学课件董元彦 第四版第2章.自由能,化学势和溶液#学习资料（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 自由能、化学势和溶液自由能、化学势和溶液 Free Energy, Chemical Potential and Solution 2-1 Gibbs自由能自由能 1学习资料热力学第一定律热力学第一定律 dU = Q + W = Q + We + W = Q - Pe dV + W 热力学第二定律热力学第二定律第一和第二定律的联合公式为第一和第二定律的联合公式为2学习资料一一. Helmholtz自由能自由能对对封闭体系封闭体系, W = 0 的的定温定温、定容定容的变化过程的变化过程因为因为所以所以即即定义定义 F 称为称为Helmholtz自由能（自由能（J），是体系的状态函
2、数，），是体系的状态函数， 其绝对值无法测量。其绝对值无法测量。3学习资料此不等式称为此不等式称为Holmholtz判据。判据。 反方向为自发过程反方向为自发过程 Holmholtz判据的应用条件：判据的应用条件：封闭体系、不作其它封闭体系、不作其它功、定温、定容的变化过程。功、定温、定容的变化过程。 除此条件外的其它变化过程的除此条件外的其它变化过程的F的大小均不能的大小均不能用来作判据。用来作判据。4学习资料 美国物理化学家吉布斯，化学热力学的创立者之一。 1839年2月11日生于康涅狄格州的纽黑文。父亲是耶鲁学院教授。1854-1858年在 耶鲁学院学习。学习期间，因拉丁语和数学成绩优异
3、曾数度获奖。1863年获耶鲁学院哲学博士学位，留校 任助教。1866-1868年在法、德两国听了不少著名学者的演讲。1869年回国后继续任教。1870年后任耶鲁学院的数学物理教授。 吉布斯(1839 1903) 他曾引进热力势处理热力学问题，由此建立了关于于物相变化的相律。在统计物理学方面引进系综概念，并提出涨落现象的一般理论，对矢量分析的发展也有贡献。吉布斯被美国科学院及欧洲 14 个科学机构选为院士或通讯院士。曾获得伦敦皇家学会的科普勒奖章。 1881年获美国最高科学奖冉福特奖。1903年4月28日在纽黑文逝世。二二. Gibbs自由能自由能5学习资料令令 G = U + PV TS =
4、H TS G-体系的状态函数体系的状态函数, ( J ) , 绝对值无法测量绝对值无法测量 对对封闭体系封闭体系, 定温定温、定压定压的变化过程的变化过程6学习资料 反方向为自发过程反方向为自发过程对对封闭体系封闭体系, = 0 的的定温定温、 定压定压的变化过程的变化过程Holmholtz、Gibbs自由能判据的优点是：自由能判据的优点是：1.在定温、定容（或定温、定压）下，可直接用体系性质的变量对在定温、定容（或定温、定压）下，可直接用体系性质的变量对过程方向和限度进行判断，而不需要考虑环境的性质。过程方向和限度进行判断，而不需要考虑环境的性质。2.除了可判断过程的方向性和限度外，还可判断
5、过程的方式是可逆除了可判断过程的方向性和限度外，还可判断过程的方式是可逆还是不可逆。还是不可逆。7学习资料二二. 判断过程方向及平衡条件的总结判断过程方向及平衡条件的总结状态状态函数函数 体系体系 应用条件应用条件 判判 据据 S 隔离隔离 任意过程任意过程 S 0 自发过程自发过程 = 0 可逆过程可逆过程, 平衡平衡 S 封闭封闭 任意过程任意过程 S体体 + S环环 0 自发自发 = 0 可逆可逆, 平衡平衡 G 封闭封闭 定温定压定温定压 0 反方向自发反方向自发8学习资料三三. 热力学基本公式热力学基本公式 dU = TdS PdV + WR dH = TdS + VdP + WR
6、dG = -SdT + VdP + WR公式应用条件公式应用条件 纯组分均相封闭体系纯组分均相封闭体系;或或 组成不变的多组分均相封闭体系组成不变的多组分均相封闭体系 可逆过程可应用可逆过程可应用9学习资料dU = TdS PdV U = f (s,v) ; s,v是是U的特征参变的特征参变数数 dH = TdS + VdP H = f (s,p) ; s,p是是H的特征参变数的特征参变数dG = -SdT + VdP G = f (T,p) ; T,p是是G的特征参变数的特征参变数公式应用条件公式应用条件 W = 0 的纯组分均相封闭体系的纯组分均相封闭体系或或 W = 0 的组成不变的多组
7、分均相封闭体系的组成不变的多组分均相封闭体系 可逆与不可逆过程均可应用可逆与不可逆过程均可应用若体系不做其他功若体系不做其他功10学习资料四四. Gibbs自由能随温度的变化自由能随温度的变化对对W = 0 的纯组分的纯组分(或组成不变的多组分或组成不变的多组分)均相封闭体系均相封闭体系 dG = -SdT + VdP在定压下在定压下 dGp = -SdT 或或- GibbsHelmholtz 公式11学习资料五五. Gibbs自由能随压力的变化自由能随压力的变化 对对W = 0 的纯组分的纯组分(或组成不变的多组分或组成不变的多组分)均相封闭体系均相封闭体系 dG = -SdT + VdP在
8、定温下在定温下 dGT = VdP 或或- W = 0 的定温过程的计算公式 对任意物质都适用.12学习资料 2-2 定温物理变化定温物理变化 G的计算的计算 计计 算算 条条 件件: 不做不做 其其 它它 功功 的的 封闭体系封闭体系一一. 理想气理想气 体定温过程体定温过程二二. 纯液体或纯固体的定温过程纯液体或纯固体的定温过程13学习资料例题例题: 1mol理想气体在理想气体在300K时时 ,从从 1106Pa 膨胀到膨胀到 1105 Pa , 求求 过程的过程的 U , H , S , G , Q , W1. 设过程为定温可逆过程设过程为定温可逆过程. 2. 向真空膨胀向真空膨胀解解1
9、 2. Q = 0 , W = 0 , U , H , S , G 同上14学习资料四四.定温定压不可逆相变定温定压不可逆相变 必须必须设计可逆过程设计可逆过程 来求算来求算, 由于定温条件下的计算公由于定温条件下的计算公 式简单式简单, 因此设计因此设计定温变压可逆途径定温变压可逆途径 求解求解. 而计算不可逆而计算不可逆相变的相变的 H 和和 S 时时 , 是设计是设计定压变温定压变温 可逆途径可逆途径进行求解进行求解.三三. 定温定压可逆相变定温定压可逆相变 G T , P, W=0 = 015学习资料例题例题. 已知过冷已知过冷CO2 (l) 在在 -59 C的饱和蒸气压为的饱和蒸气压
10、为 466.0 kPa , 同同温温 下下 CO2 (s) 的饱和蒸气压为的饱和蒸气压为 439.2 kPa , 计算计算1mol过冷过冷CO2(l) 在在 -59 C ,标准压力下凝固时的标准压力下凝固时的 G .CO2 ( l , -59 C , P ) GCO2 ( s , -59 C , P ) CO2 (l , -59 C ,466.0kPa ) CO2 (g , -59 C , 466.0kPa)CO2 (g , -59 C , 439.2kPa)CO2 (s , -59 C , 439.2kPa) 16学习资料 2-3 化学反应化学反应 G的计算的计算一一.标准摩尔生成自由能标准
11、摩尔生成自由能规定规定: 在标准压力和指定温度下在标准压力和指定温度下, 各元素最稳定单质的各元素最稳定单质的自由能为零。自由能为零。定义定义: 在标准压力下在标准压力下,在任意温度时在任意温度时, 由纯的最稳定的由纯的最稳定的单质化合生成单质化合生成1mol某化合物时反应的标准摩尔自某化合物时反应的标准摩尔自由能变由能变,称为该化合物的标准摩尔生成自由能称为该化合物的标准摩尔生成自由能 , 表表示为示为 fGm( (kJmol-1)对有离子参加的反应对有离子参加的反应,规定规定fGm(H + + )=0, 由此求出其由此求出其它离子的标准摩尔自由能变它离子的标准摩尔自由能变17学习资料二二.
12、 化学反应化学反应 r Gm的计算的计算1.由物质的由物质的fGm求算求算 rGm = BfGm ,B2. 由反应的由反应的rHm 和和 rSm 求算求算 rGm = rHm - TrSm 18学习资料例题例题:已知已知 CO2(g) + 2NH3(g) (NH2)2CO(s) + H2O(l)Sm/JK-1mol-1 213.6 192.5 104.6 69.96fHm/kJmol-1 -393.5 -46.19 -333.2 -285.8 1. 计算计算298K时，上述反应的时，上述反应的r rGm，并判断该反应在并判断该反应在 此条件下能否自发进行？此条件下能否自发进行？ 2. 设在设在
13、 298-350 298-350K K 范围内，范围内，r rS Sm m变化不大变化不大, ,可视为常可视为常 数数, ,计算计算350350K K时的时的r rG Gm m, ,判断反应能否自发进行判断反应能否自发进行. . 3. 3. 估计该反应能自发进行的最高温度。估计该反应能自发进行的最高温度。 19学习资料解解: (1) rSm = 69.96 + 104.6 2 (192.5) 213.6 = - 424 J K-1 mol 1 rHm = - 133.12 KJ mol 1rGm =rHm - TrSm = - 6.77 KJ mol 1rGm 0 , 反应在反应在350K,
14、标准压力下不能自发进行标准压力下不能自发进行 (3) 20学习资料三三. 在指定压力下温度对反应自发性的影响在指定压力下温度对反应自发性的影响H S G=H-TSH S G=H-TS 反应的自发性反应的自发性 + 在任意温度下反应均可自发在任意温度下反应均可自发 + + 任意温度下反应都不能自发任意温度下反应都不能自发 + + 低温时低温时 在低温下反应不能自发在低温下反应不能自发 高温时高温时 在高温下反应能自发进行在高温下反应能自发进行 低温时低温时 在低温下反应能自发进行在低温下反应能自发进行 高温时高温时 在高温下反应不能自发进在高温下反应不能自发进转折温度转折温度T = H /S 2
15、1学习资料 2-4 偏摩尔量偏摩尔量一一.偏摩尔量偏摩尔量乙醇和水的混合体积乙醇和水的混合体积(溶液总量为溶液总量为100g)乙醇浓度乙醇浓度 V乙醇乙醇 V水水 溶液体积溶液体积(cm) 溶液体积溶液体积( cm) 质量质量% cm cm (相加值相加值) (实验值实验值) 10 12.67 90.36 103.03 101.84 30 38.01 70.28 108.29 104.84 50 63.35 50.20 113.55 109.4322学习资料偏摩尔量的定义偏摩尔量的定义:在一定温度和压力下在一定温度和压力下,保持多组分体系中除某种物质以外的所有物保持多组分体系中除某种物质以外的
16、所有物质的量不变质的量不变,改变这种物质的微小量引起体系某种容量性质的变化改变这种物质的微小量引起体系某种容量性质的变化值与它的比值值与它的比值。偏摩尔量是强度性质偏摩尔量是强度性质, 其值与体系总量无关其值与体系总量无关, 但与混合但与混合物的浓度有关。物的浓度有关。 对纯组分对纯组分, 偏摩尔量就是摩尔量。偏摩尔量就是摩尔量。23学习资料说明说明: 对纯物质而言对纯物质而言, 偏摩尔量就是摩尔量。偏摩尔量就是摩尔量。24学习资料二二. 集合公式集合公式 在一定的温度在一定的温度, 压力和浓度的条件下压力和浓度的条件下,体系处于体系处于一定的状态一定的状态, 体系的某一容量性质可用下式计算体
17、系的某一容量性质可用下式计算 25学习资料例题例题: 有一水和乙醇形成的混合溶液, 水的物质的量的分数为0.4 , 乙醇的偏摩尔体积为57.5 mlmol-1, 该溶液的密度为0.8494 gml-1 , 计算此溶液中水的偏摩尔体积。解：设水和乙醇的总的物质的量为n mol26学习资料 2-5 化学势化学势 一一. 化学势的定义化学势的定义 在多组分体系中，物质在多组分体系中，物质B的偏摩尔吉布斯自由能的偏摩尔吉布斯自由能称为化学势，用符号称为化学势，用符号B表示。表示。27学习资料 对W = 0的纯组分封闭体系 dG = -SdT + VdP G = f (T, P) 对W = 0的组成发生
18、变化的多组分体系 G = f (T, P, n1 , n2 , )28学习资料化学势的其它表示形式化学势的其它表示形式 U = f (s,v, n1, n2 , ) H = f (s,p, n1, n2 , )化学势也是强度性质化学势也是强度性质, 其数值只与混合物浓度有关其数值只与混合物浓度有关, 与体系总量无关与体系总量无关。29学习资料例：下列偏微分哪些是偏摩尔量？哪些是化学势？例：下列偏微分哪些是偏摩尔量？哪些是化学势？a.b.c.d.e.f.g.h.答案：答案：属偏摩尔量的有属偏摩尔量的有a, d, e; 属化学势的有属化学势的有c, e, f, h30学习资料二二. 化学势判据化学
19、势判据1. 化学势判据化学势判据在定温、定压、在定温、定压、W=0 的封闭体系中的封闭体系中 0 反方向为自发过程反方向为自发过程31学习资料2. 化学势与相平衡条件化学势与相平衡条件 设在定温、定压、设在定温、定压、W= 0 的条件下的条件下, 有有dni mol 的的 i 物物 质从质从 相转移到相转移到 相相 dni= dni dni = dni dG =idni + + idni = = idni - - idni dG T, P, W=0 = (i -i) )dni 32学习资料 (1)若若 i i 则则 dG i 则则 dG 0 物质从物质从相的转移相的转移 是自发过程是自发过程;
20、 ; (3) 若若 i = = i 则则 dG = 0 体系处于相平衡状态体系处于相平衡状态推广到多相体系中，有以下结论推广到多相体系中，有以下结论:(1)在多相体系中在多相体系中, 在定温、定压、不做其它功的条件下，在定温、定压、不做其它功的条件下， 物物 质总是从化学势高的相向化学势低的相转移。质总是从化学势高的相向化学势低的相转移。(2)多相体系达到相平衡时，除了各相的温度、压力必须相等多相体系达到相平衡时，除了各相的温度、压力必须相等 以外，每一种组分在各个相中的化学势必定相等。以外，每一种组分在各个相中的化学势必定相等。33学习资料讨论讨论1.水分别处于下列四种状态：水分别处于下列四
21、种状态： (a) . 100,标准压力下的液态；标准压力下的液态； (b) . 100，标准压力下的气态；标准压力下的气态； (c) . 5，标准压力下的液态；标准压力下的液态； (d) . 5，标准压力下的固态。标准压力下的固态。 试比较下列化学势的大小：试比较下列化学势的大小：（a） (b) ; ; (c) (d)答案：答案： = ； 34学习资料2.25C, 标准压力下标准压力下, 固态葡萄糖和葡萄糖的溶液固态葡萄糖和葡萄糖的溶液 设设: 葡萄糖在固态的化学势为葡萄糖在固态的化学势为s 葡萄糖在液态的化学势为葡萄糖在液态的化学势为l 如果如果: a. s = l ; b. s l ; c
22、. s l 则则 : a 溶液为葡萄糖的溶液为葡萄糖的 溶液溶液; b 溶液为葡萄糖的溶液为葡萄糖的 溶液溶液; c 溶液为葡萄糖的溶液为葡萄糖的 溶液溶液.答案：答案： a.a.饱和；饱和；b.b.不饱和；不饱和；c.c.过饱和过饱和35学习资料3. 化学势与化学平衡条件化学势与化学平衡条件对定温、定压、对定温、定压、W= 0 ，且且 = 1mol 的化学反应的化学反应 0 , 逆反应方向自发逆反应方向自发 - 定定T , 定定P , W = 0 的封闭体系的封闭体系 , 化学反应方向与限度的判据化学反应方向与限度的判据. 36学习资料三化学势与温度和压力的关系三化学势与温度和压力的关系37
23、学习资料 2-6 气体化学势与标准态气体化学势与标准态一一.理想气体的化学势理想气体的化学势1. 单组分理想气体单组分理想气体对纯物质体系: 当压力由当压力由 P P 时时, 化学势由化学势由 d = Vm dP38学习资料式中式中 (T)(T)- - 理想气体在标准态的化学势理想气体在标准态的化学势. . 它只是温度的函数它只是温度的函数. . 标准态标准态: 在指定温度和标准压力下的理想气体状态在指定温度和标准压力下的理想气体状态.39学习资料式中式中 B B(T)(T)- - 理想气体混合物中理想气体混合物中, , B B组分在标准态组分在标准态 的化学势的化学势. .它只是温度的函数它
24、只是温度的函数. . 标准态标准态: 在指定温度和标准压力下的纯在指定温度和标准压力下的纯 B 组分的组分的 理想气体状态理想气体状态.2. 混合理想气体混合理想气体在混合理想气体中在混合理想气体中 , 由于每一种气体的行为与这种气体由于每一种气体的行为与这种气体单独占有相同体积的行为相同单独占有相同体积的行为相同, 因此对应的化学势必相同因此对应的化学势必相同40学习资料例例. 有有1mol, 300K的理想气体的理想气体 H H2 2 , , 它处于如下几个状态它处于如下几个状态, , 比较它们的化学势和标准化学势的大小比较它们的化学势和标准化学势的大小 . a. H H2 2 ( 10
25、( 106 6 Pa ) Pa ) b. H H2 2 ( 2 ( 210106 6 Pa ) Pa ) c. Hc. H2 2 ( 10 ( 106 6 Pa ) + O Pa ) + O2 2 ( 10 ( 106 6 Pa ) Pa ) d. H d. H2 2 ( 2 ( 210106 6 Pa ) + O Pa ) + O2 2 ( 10 ( 106 6 Pa ) Pa )(c) (b) (a) (b) (a) (d) (c) (d) (a) (a) (c) (d) =41学习资料二二. 实际气体的化学势实际气体的化学势 对实际气体的对实际气体的压力加以校正压力加以校正, 使校正后的
26、实际气体的使校正后的实际气体的化学势与理想气体的化学势具有相同的简单形式化学势与理想气体的化学势具有相同的简单形式.f = P f - 逸度或有效压力逸度或有效压力 ; - 逸度系数逸度系数, = 1即实际气体在低压即实际气体在低压( P 0 )下才接近理想气体的行为下才接近理想气体的行为42学习资料1. 纯组分实际气体纯组分实际气体2. 实际气体混合物实际气体混合物标准态标准态: 在指定温度和标准压力下在指定温度和标准压力下, 具有理想气体具有理想气体 性质的纯气体状态性质的纯气体状态( 假想状态假想状态) 43学习资料fP标准态标准态理想气体理想气体实际气体实际气体实际状态实际状态P PP
27、 P实际气体的标准态实际气体的标准态44学习资料 2-7 溶液中各组分的化学势溶液中各组分的化学势一一. 稀溶液的两个实验定律稀溶液的两个实验定律1. Raoult定律定律定律内容定律内容: 在一定温度下在一定温度下, 稀溶液中溶剂的蒸气压等于稀溶液中溶剂的蒸气压等于 该温度时纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂该温度时纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂 的物质的量分数的乘积的物质的量分数的乘积.45学习资料2. Henry定律定律定律内容定律内容: 定温下定温下, 稀溶液中挥发性溶质的蒸气压与其稀溶液中挥发性溶质的蒸气压与其 在溶液中的浓度成正比。在溶液中的浓度成正比。式中式中:-Henry常数常数,
28、 它与溶质、溶剂的性质、它与溶质、溶剂的性质、 温度、压力及浓度的表示方法等有关。温度、压力及浓度的表示方法等有关。46学习资料二二. 理想溶液中各组分的化学势理想溶液中各组分的化学势理想溶液理想溶液-在定温定压下在定温定压下, 溶液中任一组分在全部浓度溶液中任一组分在全部浓度 范围内都符合范围内都符合Raoult定律的溶液定律的溶液. 当溶液中的蒸气相和液相达到两相平衡时当溶液中的蒸气相和液相达到两相平衡时, 溶液中的溶液中的任意组分任意组分 B 在两相的化学势一定相等在两相的化学势一定相等.47学习资料令令 得得式中式中: - 标准态的化学势标准态的化学势 , 由于气相的由于气相的 总压总
29、压 P 对对P *影响不大影响不大, 故可将故可将 它近似看作只是温度的函数它近似看作只是温度的函数.标准态标准态 -温度为温度为T、压力为压力为P (等于气相总压等于气相总压)时时, 纯纯B 液体的状态液体的状态.( 即即xB = 1 的状态的状态) 48学习资料三三. 理想溶液的通性理想溶液的通性 由于理想溶液中各种分子之间的由于理想溶液中各种分子之间的相互作用力相互作用力完全相完全相同，因此溶液中的任何一种物质的分子不论它是全部被同，因此溶液中的任何一种物质的分子不论它是全部被溶剂分子所包围溶剂分子所包围 、还是被溶质分子所包围、或是被部、还是被溶质分子所包围、或是被部分溶剂分子和部分溶
30、质分子所包围，其处境与它在纯态分溶剂分子和部分溶质分子所包围，其处境与它在纯态时的情况完全相同。时的情况完全相同。 因此，当几种物质混合形成理想溶液时，必然伴因此，当几种物质混合形成理想溶液时，必然伴有以下性质：有以下性质：49学习资料1. 体积具有加和性体积具有加和性因为因为所以所以50学习资料2. 混合过程的熵变混合过程的熵变因为因为所以所以51学习资料3. 混合过程的混合过程的Gibbs自由能变自由能变因为因为所以所以52学习资料4. 混合过程没有热效应混合过程没有热效应53学习资料四四. 稀溶液中各组分的化学势稀溶液中各组分的化学势稀溶液稀溶液- 定温、定压下，在一定浓度范围内溶剂符合
31、定温、定压下，在一定浓度范围内溶剂符合 Raoult定律，溶质符合定律，溶质符合Henry定律的溶液定律的溶液1. 溶剂的化学势溶剂的化学势- 标准态的化学势标准态的化学势标准态标准态 -温度为温度为T、压力为压力为P 时时, 纯溶剂的状态纯溶剂的状态.54学习资料2. 溶质的化学势溶质的化学势令令-标准态化学势标准态化学势, 也可近似认为只是温度的函数也可近似认为只是温度的函数55学习资料标准态标准态- 温度为温度为T, 压力为压力为P时时, xB = 1, 且仍然符合且仍然符合Henry 定律的假想态定律的假想态.ABx标准态标准态实际状态实际状态PRW56学习资料同理可得同理可得:其中其
32、中 57学习资料五五. 实际溶液中各组分的化学势实际溶液中各组分的化学势实际溶液实际溶液- 定温、定压下，溶剂不符合定温、定压下，溶剂不符合Raoult定律，溶质不定律，溶质不符符 合合Henry定律的溶液定律的溶液 为了使实际溶液中物质的化学势公式也具有简单的形式，为了使实际溶液中物质的化学势公式也具有简单的形式，Lewis 提出活度的概念，用活度代替浓度。提出活度的概念，用活度代替浓度。令令a = x - 活度系数，与溶质、溶剂的性质、浓度、温度有关活度系数，与溶质、溶剂的性质、浓度、温度有关Raoult定律定律Henry定律定律58学习资料1. 溶剂的化学势溶剂的化学势- 标准态的化学势
33、标准态的化学势标准态标准态 -温度为温度为T、压力为压力为p时时, 纯溶剂的状态纯溶剂的状态. （ x = 1 , = 1 , aA =1 )59学习资料2. 溶质的化学势溶质的化学势对应的标准态为：温度为对应的标准态为：温度为T、压力为、压力为p时时60学习资料 2-8 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 将将不挥发不挥发的溶质溶于某溶剂形成溶液时，会出现下列性质：的溶质溶于某溶剂形成溶液时，会出现下列性质：1）溶液的）溶液的蒸气压蒸气压比纯溶剂的蒸气压比纯溶剂的蒸气压降低降低；2）溶液的）溶液的沸点沸点比纯溶剂的沸点比纯溶剂的沸点升高升高；3）溶液的）溶液的凝固点凝固点比纯溶剂的凝固点比纯溶剂的
34、凝固点降低降低；4）在溶液与纯溶剂之间）在溶液与纯溶剂之间产生渗透压产生渗透压。 对稀溶液来说，对稀溶液来说，“蒸气压降低蒸气压降低”、“沸点升高沸点升高”、“凝凝固点降低固点降低”、“渗透压渗透压”的的数值仅仅与溶质的数值仅仅与溶质的质点数质点数有有关关，而与溶质的特性无关，而与溶质的特性无关，故称这些性质为，故称这些性质为“依数性依数性”。61学习资料一一. 蒸气压降低蒸气压降低在在非电解质非电解质稀溶液中，溶剂符合稀溶液中，溶剂符合Reoult定律：定律： 即溶液中溶剂的蒸气压比同温下纯溶剂的蒸气压低即溶液中溶剂的蒸气压比同温下纯溶剂的蒸气压低 。其降低值与溶质的物质量分数成正比其降低值
35、与溶质的物质量分数成正比 ,比例系数为比例系数为同温下同温下纯溶剂的蒸气压。纯溶剂的蒸气压。62学习资料二二. 渗透压渗透压 在纯溶剂与溶液之间用在纯溶剂与溶液之间用半透膜半透膜隔开，隔开，膜只允许溶剂分子通过膜只允许溶剂分子通过，而溶质分子不能穿过。在一定温度下，溶剂分子穿过半透膜进入溶而溶质分子不能穿过。在一定温度下，溶剂分子穿过半透膜进入溶液，这种现象称为液，这种现象称为渗透渗透。当渗透达平衡时，溶液的液面会升高，由。当渗透达平衡时，溶液的液面会升高，由于液面升高而产生的额外压力于液面升高而产生的额外压力 称为称为渗透压渗透压。2 溶液溶液1 溶剂溶剂1 溶剂溶剂2 溶液溶液63学习资料
36、1. 渗透开始前，纯溶剂和溶液中溶剂渗透开始前，纯溶剂和溶液中溶剂 A 的化学势分别是的化学势分别是由于由于xA1，因此，因此A向溶液渗透向溶液渗透2. 渗透达平衡时，纯溶剂与溶液中溶剂的化学势相等。渗透达平衡时，纯溶剂与溶液中溶剂的化学势相等。因为因为即即64学习资料65学习资料因此得：因此得：c - 溶质的浓度溶质的浓度 molm-3R = 8.314 JK-1mol-1T: K66学习资料三三. 凝固点降低凝固点降低固态纯溶剂固态纯溶剂与溶液成平衡时的温度称为与溶液成平衡时的温度称为 溶液的凝固点溶液的凝固点- 纯溶剂的凝固点纯溶剂的凝固点- 溶液的凝固点溶液的凝固点 - 溶液凝固点的降
37、低值溶液凝固点的降低值 - 压力为压力为p、凝固点为、凝固点为T、浓度为、浓度为xA的稀溶的稀溶 液中溶剂液中溶剂A的化学势的化学势- 压力为压力为p、凝固点为、凝固点为T的固体纯溶剂的固体纯溶剂A的化的化 学势学势67学习资料T、p、xA纯溶剂纯溶剂A(s)稀溶液稀溶液A( l )=T+dT、p、xA+dxA=将将代入上式得代入上式得(推导略推导略):重新建立平衡时重新建立平衡时:对多组分对多组分:对纯组分对纯组分:68学习资料由于由于所以所以即即所以所以令令69学习资料- 表示表示1mol溶剂溶剂A熔化所引起的熵的改变值。熔化所引起的熵的改变值。因为，对可逆相变因为，对可逆相变所以所以（1
38、）代入（代入（1）式得）式得- 表示纯物质表示纯物质A的摩尔熔化热，近似看作常数的摩尔熔化热，近似看作常数- 表示表示1mol溶剂溶剂A的摩尔熔化热。的摩尔熔化热。70学习资料近似认为近似认为整理得整理得:积分得积分得71学习资料mB - 为溶质为溶质B的质量摩尔浓度（的质量摩尔浓度（molkg-1）Kf - 称为（质量摩尔）凝固点降低常数，对称为（质量摩尔）凝固点降低常数，对给定的溶剂给定的溶剂它有它有 定值，定值，Kf 可通过查数据手册获得。可通过查数据手册获得。令令（Kkgmol-1)Tf - 可通过实验进行测量可通过实验进行测量72学习资料 四四. 沸点升高沸点升高按以上相似的推导方法
39、可以得出：按以上相似的推导方法可以得出：式中：式中：Tb为沸点升高值为沸点升高值- 纯溶剂的沸点纯溶剂的沸点- 浓度为浓度为mB的稀溶液的沸点的稀溶液的沸点Kb - 称为沸点升高常数，称为沸点升高常数，对给定的溶剂对给定的溶剂有定值，可查数据手册获得。有定值，可查数据手册获得。（Kkgmol-1)73学习资料1.关于沸点升高常数Kb的讨论，下列哪一条是正确的？（A） Kb的数值与溶剂、溶质性质有关（B） Kb的数值与溶质性质有关，与溶剂性质无关（C） Kb的数值与溶剂性质有关，与溶质性质无关（D） Kb的数值与溶剂、溶质性质有关，且与温度有关答案：C74学习资料2.某化合物1.5g溶于1kg纯
40、水中，形成非电解质溶液，冰点降低了0.015K，该化合物的相对分子量可能是( )。(Kf=1.86Kmol-1kg)(A)100gmol-1 (B) 200gmol-1(C) 186gmol-1 (D) 150gmol-1答案：C75学习资料3.在293K下，将6.84gB物质溶于100g水中，B在水中不电离，测得该稀溶液渗透压为4.67105Pa，密度为1.024kgdm-3。 试求B物质的摩尔质量MB。解：=CBRT CB= /(RT) = =191.7molm-3 = 0.1917moldm-3 76学习资料nB=CBV=0.1917moldm-30.1043dm3 0.02molMB=mB/nB=6.84g/0.02mol=342gmol-177学习资料
