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多组分系统热力学小结
一、重要概念
混合物(各组分标准态相同)与溶液(分溶剂和溶质,标准态不同), 组成表示:物质B的摩尔分数xB、质量分数wB、(物质的量)浓度cB、质量摩尔浓度bB, 理想稀溶液,理想液态混合物,偏摩尔量,化学势,稀溶液的依数性,逸度与逸度系数,活度与活度系数
二、重要定理与公式 1.稀溶液的性质
(1)拉乌尔定律:稀溶液的溶剂:pA=pA*xA
(2)亨利定律:稀溶液的溶质:pB=kx.B xB , pB=kB.CCB , pB=kb.BbB (3)Nernst分配定律:
(4)依数性:溶剂蒸气压降低:pA=pA*xB 凝固点降低: Tf=KfbB 沸点升高: Tb=KbbB 渗透压: B=cBRT 2.理想混合物
定义:任一组分在全部组成范围内符合拉乌尔定律的液态混合物。 性质:dp=0, dT=0 混合
(1) mixV=0 (2) mixH=0(3) mixS=-nRxBlnxB (4)mixG=mixH-TmixS=nRTxBlnxB 3.偏摩尔量
定义:XB=(X/nB)T,p,nc≠nB 性质:恒温恒压下:
4.化学势
(1)定义: B=GB=(G/nB)T,p,nc'≠nB
自发:朝化学势小的方向 (3)化学势的表达式
理想气体:B=B*(T,p,yc)=B(T)+RTln(pyB/p) 实际气体:B=B*(T,p,yc)=B(T)+RTln(pB/p)
逸度 :有效压力 逸度系数: B= /pB=
理想液态混合物:B=B*+RTln(xB)
真实液态混合物:B=B*+RTln(B) 活度 =fBxB
在常压下,压力影响可忽略不计,故 B=Bθ+RTln(B)
若气相为理想气体,则活度的计算式:
/pyB
B=pB/pB*
fB=B/xB=pB/pB* xB
稀溶液:溶剂或溶质:A=A+RTln(xA) 真实溶液
溶剂: A=A+RTln(A)
溶质:采用质量摩尔浓度时:B=B,b+RTln(b,B)
采用浓度时 B=c,B+RTln(c,B)
5. 多组分系统的热力学基本方程
三、常见的计算题型
1.根据稀溶液的性质作依数性等方面的计算 2.在相平衡一章中常用拉乌尔定律和亨利定律。 3.典型题型
例题:香烟中主要含有尼古丁(Nicotine),是致癌物质。经元素分析得知其中含 9.3% 的 H,72% 的 C 和 18.7% 的 N。现将 0.6 克尼古丁溶于 12.0 克的水中,所得溶液在101325Pa 下的凝固点为 -0.62℃,求出该物质的摩尔质量MB并确定其分子式(已知水的摩尔质量凝固点降低常数为 1.86 K·kg·mol-1)。
解:假设尼古丁的摩尔质量为MB,根据凝固点下降公式 △Tf =Kf bB
610-4kg/MB
0.62K1.86Kkgmol
0.012kg 则有
1
MB = 150 g·mol-1
可算出各原子数
C:Mr(B) w(C)/M(C)= 150×0.72/12 = 9.0 N:Mr(B) w(N)/M(N)= 150×0.1870/14 = 2.0
H:Mr(B) w(H)/M(H)= 150×0.093/1 = 13.9 所以分子式为 (C9N2H14)
例题: 在293K时将6.84g蔗糖(C12H22O11)溶于1kg的水中。已知293K时此溶液的密度为1.02g·cm-3,纯水的饱和蒸气压为2.339kPa,试求:
(1) 此溶液的蒸气压;
-1
(2) 此溶液的沸点升高值。已知水的沸点升高常数Kb=0.52K· mol·kg 。 (3) 此溶液的渗透压。 解:(1)蔗糖的摩尔质量为342g,
x蔗糖= (6.84/342)/[(6.84/342)+1000/18.2]=0.0004 p= p*(1- x蔗糖)= 2.339kPa*(1-0.0004)=2.338kPa
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