第四章-液态混合物与溶液课件

第四章第四章 液态混合物与溶液液态混合物与溶液1第四章第四章 液态混合物与溶液液态混合物与溶液溶液溶液是常见的多组元混合体系，自然界没有绝对的纯物质。是常见的多组元混合体系，自然界没有绝对的纯物质。溶液溶液：由：由两种或两种以上的组元两种或两种以上的组元所组成的体系，在体系内所组成的体系，在体系内任何地方的任何地方的化学组成、化学性质及物理性质都一致化学组成、化学性质及物理性质都一致，且体，且体系系浓度可以在一定范围内连续变化浓度可以在一定范围内连续变化的混合体系（多组元以的混合体系（多组元以分子尺度均匀混合的单相系统）分子尺度均匀混合的单相系统）.23第四章第四章 液态混合物与溶液液态混合物与溶液溶液（solution）广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或离子状态均匀混合所形成的体系称为溶液。溶液以物态可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。根据溶液中溶质的导电性又可分为电解质溶液和非电解质溶液。4第四章第四章 液态混合物与溶液液态混合物与溶液根据体系状态不同，可分为：根据体系状态不同，可分为：1 1、气态溶液、气态溶液：各种气体的均匀混合，如：空气、煤气：各种气体的均匀混合，如：空气、煤气等。等。2 2、液态溶液、液态溶液：气、液、固态物质容于液态物质而形成。：气、液、固态物质容于液态物质而形成。如：糖水、钢液、溶渣等。如：糖水、钢液、溶渣等。3 3、固态溶液、固态溶液：即固溶体，由多组元组成的固态物质。：即固溶体，由多组元组成的固态物质。如：合金、玻璃、炉渣等。如：合金、玻璃、炉渣等。通常所称溶液，常指液态溶液。通常所称溶液，常指液态溶液。物质在溶液中有电离现象称物质在溶液中有电离现象称电解质溶液电解质溶液（第六章介绍）（第六章介绍），无电离现象的称，无电离现象的称非电解质溶液。非电解质溶液。5第四章第四章 液态混合物与溶液液态混合物与溶液溶剂（solvent）和溶质（solute）如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，含量少的称为溶质。6第四章第四章 液态混合物与溶液液态混合物与溶液混合物（mixture）多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分，各组分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律，这种体系称为混合物，也可分为气态混合物、液态混合物和固态混合物。液态混合物：液态混合物：各组分用同一热力学处理方法进行研究。各组分用同一热力学处理方法进行研究。溶液：溶液：分为溶剂、溶质，分别用不同热力学处理方法分为溶剂、溶质，分别用不同热力学处理方法进行研究。进行研究。4-1 溶液溶液组分表示方法分表示方法 71、质量量浓度度 B：mB物物质B的的质量量 Vmix溶液的体溶液的体积 2、质量分数量分数WB WB单位位为1 mB单位位为 g或或Kg3、浓度度CB：86、质量摩量摩尔浓度度 7、摩、摩尔比比 5.体体积分数：分数：4.摩摩尔分数分数XB（或（或YB）：）：XB 液相，液相，YB气相气相 4-2 拉拉乌尔定律和亨利定律定律和亨利定律9一、拉一、拉乌尔定律（定律（Raoults Law）：）：纯液体在一定温度下具有一定的液体在一定温度下具有一定的饱和蒸气和蒸气压。若在液若在液体溶体溶剂中加入溶中加入溶质，则将使溶将使溶剂的蒸气的蒸气压降低。降低。1887年拉年拉乌尔根据根据实验总结出一条出一条规律：律：1、拉拉乌尔定律：定律：稀溶液内溶稀溶液内溶剂的蒸气的蒸气压PA，等于同一温度等于同一温度下下纯溶溶剂的蒸气的蒸气压PA*与溶与溶剂在溶液内的摩在溶液内的摩尔分数分数XA的乘的乘积。对于由于由A（溶（溶剂）和）和B（溶（溶质）组成的双成的双组分系分系统，XA=1-XB即溶即溶剂蒸气蒸气压下降下降值与与纯溶溶剂的蒸的蒸气气压之比等于溶之比等于溶质的摩的摩尔分数分数 4-2 拉拉乌尔定律和亨利定律定律和亨利定律2、拉拉乌尔定律定律微微观解解释 拉拉乌尔定律是溶液中最基本的定律是溶液中最基本的经验定律之一，稀溶液定律之一，稀溶液中溶中溶剂的蒸气的蒸气压遵守拉遵守拉乌尔定律。定律。（1）原因：）原因：稀溶液中，相稀溶液中，相对于溶于溶剂而言，溶而言，溶质的分子数很少，每个的分子数很少，每个溶溶剂分子周分子周围仅有少量溶有少量溶质分子存在，所以分子存在，所以溶溶剂分子所分子所处的的环境与境与纯溶溶剂几乎相同几乎相同，即：，即：稀溶液中溶稀溶液中溶剂分子所受的作用力并未因少量溶分子所受的作用力并未因少量溶质分子的存在而改分子的存在而改变，只是只是由于溶由于溶质分子的存在，减少了溶分子的存在，减少了溶剂分子占分子分子占分子总数的分数数的分数，所以，所以溶液中溶溶液中溶剂的蒸气的蒸气压等于等于纯溶溶剂的蒸气的蒸气压乘上溶液中溶乘上溶液中溶剂的分子分数的分子分数（即摩（即摩尔分数），而分数），而与溶与溶质的性的性质无关无关。104-2 拉拉乌尔定律和亨利定律定律和亨利定律11（2）溶液稀到什么程度才适用拉）溶液稀到什么程度才适用拉乌尔定律？定律？由由性性质相差相差较大的大的组分分构成的溶液，即使构成的溶液，即使相当稀相当稀与拉与拉乌尔定律定律有有较大大偏差偏差；由；由性性质相近的相近的组分分构成的溶液任一构成的溶液任一组分在分在全部全部浓度范度范围内部内部都相当都相当满意地意地遵守遵守这一定律。一定律。一般来一般来说，拉拉乌尔定律定律应用于稀溶液的溶用于稀溶液的溶剂，溶液越稀，溶液越稀这一定律越符一定律越符合合实际。4-2 拉拉乌尔定律和亨利定律定律和亨利定律二、亨利定律（二、亨利定律（Henrys Law）1803年亨利根据年亨利根据实验总结出稀溶液的另一条出稀溶液的另一条规律：律：1.亨利定律：亨利定律：在一定温度和平衡条件下的微溶气体（或在一定温度和平衡条件下的微溶气体（或挥发性溶液）性溶液）在溶液中的在溶液中的组成与成与该气体的平衡气相分气体的平衡气相分压成正比。成正比。12-亨利系数亨利定律也可表述为：一定亨利定律也可表述为：一定T下，稀溶液中挥发性溶质在气相中的分下，稀溶液中挥发性溶质在气相中的分压与平衡液相中的组成成正比。即：压与平衡液相中的组成成正比。即：4-2 拉拉乌尔定律和亨利定律定律和亨利定律2 亨利定律亨利定律应用于稀溶液中的溶用于稀溶液中的溶质的平衡分的平衡分压。微微观解解释：因在稀溶液中，因在稀溶液中，虽然溶然溶质分子分子所所处的的环境与境与纯溶溶质的大不相的大不相同，但每个溶同，但每个溶质分子几乎完全分子几乎完全被溶被溶剂分子所包分子所包围，因此溶，因此溶质分子分子处在一个均匀的在一个均匀的环境里，境里，在在这样的情况下，溶的情况下，溶质的蒸气的蒸气压正比于它的正比于它的浓度。度。134-2 拉拉乌尔定律和亨利定律定律和亨利定律溶溶质浓度表示方法不同度表示方法不同时，亨利定律会有差，亨利定律会有差别：14三、拉乌尔定律与亨利定律的比较三、拉乌尔定律与亨利定律的比较 1、拉乌尔定律与亨利定律的异同点：、拉乌尔定律与亨利定律的异同点：（1）相同点：）相同点：都是经验定律；都是经验定律；都用于平衡系统；都用于平衡系统；都用于稀溶液；都用于稀溶液；要求液相与气相中分子结构相同。要求液相与气相中分子结构相同。4-2 拉拉乌尔定律和亨利定律定律和亨利定律（2）不同点）不同点：拉拉乌尔定律用于稀溶液的定律用于稀溶液的溶溶剂，而，而亨利亨利定律用于稀溶液的定律用于稀溶液的溶溶质。拉拉乌尔定律中的定律中的比例系数比例系数为纯溶溶剂蒸气蒸气压，单位位Pa，亨，亨利定律中的比例系数利定律中的比例系数K与与T、P溶溶剂及溶及溶质的性的性质有关，其有关，其中中P对K的影响很小。的影响很小。K可在一定可在一定T下由下由实验测得。得。拉拉乌尔定律中的定律中的组成必成必须用摩用摩尔分数表示；亨利定律中分数表示；亨利定律中的的组成可用多种方式表示（等），每种成可用多种方式表示（等），每种对应有不同的亨利有不同的亨利系数。系数。15162、图解表示法解表示法A：左左溶溶剂拉氏定律拉氏定律 右右溶溶质亨利定律亨利定律B：右右溶溶剂拉氏定律拉氏定律左左溶溶质亨利定律亨利定律 中中间：A、B均不遵守拉氏、均不遵守拉氏、亨利定律，亨利定律，产生生偏差。偏差。图中中对拉氏定律拉氏定律产生生负偏差，偏差，对亨利亨利定律定律产生正偏差。生正偏差。有的系有的系统正好相正好相反。反。17四、拉氏与亨利定律的四、拉氏与亨利定律的应用用1、用拉氏定律：、用拉氏定律：测定溶定溶剂的相的相对蒸气蒸气压下降，从而下降，从而测定非定非挥发性溶性溶质的摩的摩尔质量量 例例4-2 1.52g非非挥发性溶性溶质溶于溶于100g苯中，苯中，20时测溶液蒸气溶液蒸气压为9835Pa，20纯苯，苯，求溶求溶质 解：解：182、用亨利定律求、用亨利定律求难溶气体的溶解度溶气体的溶解度 例例4-3 0，101325Pa时，1000g水中至多可溶解水中至多可溶解O2 48.8 cm3求（求（1）0，外，外压101325Pa时O2（g）溶于水的亨利系数）溶于水的亨利系数 （2）0，每，每1000g水置于水置于101325Pa的空气中的空气中H2O最多可溶解多少克最多可溶解多少克O2（g）解：（解：（1）(2)19例例4-425，101325Pa的的CO2 溶于水的亨利系数溶于水的亨利系数 ，求，求该条件下溶液中条件下溶液中CO2 的的质量量浓度。度。解解：实际为两种两种浓度表达方式度表达方式间的的转换。203、计算算挥发性溶性溶质在平衡气相的在平衡气相的组成。（拉氏、亨利定律）成。（拉氏、亨利定律）例例4-5质量分数量分数WB=0.03的乙醇水溶液在外的乙醇水溶液在外压为101325Pa时，沸点，沸点为97.11，该温度下温度下为P*(H2O)为91294Pa。求。求：（：（1）XB=0.015的乙醇水溶的乙醇水溶液在液在97.11时的蒸气的蒸气压。（。（2）与上述溶液平衡的蒸气的）与上述溶液平衡的蒸气的组成成YB。解：（解：（1）求溶液蒸气）求溶液蒸气压：溶溶剂分分压PA拉氏定律拉氏定律 溶溶质分分压PB亨利定律亨利定律用亨利定律求用亨利定律求PB，需知亨利系数，需知亨利系数 由由、214-3 液液态混合物与溶液混合物与溶液组分的化学分的化学势 由于混合物或溶液中个由于混合物或溶液中个组分分间作用力状况不同，表示出不同作用力状况不同，表示出不同的宏的宏观行行为，因此将，因此将:液液态混合物分混合物分为:理想理想液液态混合物混合物真真实液液态混合物混合物溶液分溶液分为:理想理想稀溶液稀溶液真真实溶液溶液22一、理想液一、理想液态混合物中任一混合物中任一组分的化学分的化学势1、理想液、理想液态混合物中任一混合物中任一组分的化学分的化学势 理想液理想液态混合物混合物液液态混合物中任一混合物中任一组分在全部分在全部浓度度范范围内均内均严格遵守拉氏定律。即格遵守拉氏定律。即T、P下，理想液下，理想液态混合物建立气、液两相平衡混合物建立气、液两相平衡则有有:23则上式上式变为：简写写为为纯液体液体B在在T、P 下的化学下的化学势，即，即B(l)的的标准准化学化学势，即，即标准准态为纯B(l)、T、P 。24（*）式式为理想液混物中任一理想液混物中任一组分分B的化学的化学势表达式。表达式。可用（可用（*）式定）式定义理想液混物，即理想液混物，即任一任一组分分在在全部全部组成范成范围内内化学化学势均符合（均符合（*）式）式的液混物，称的液混物，称为理想液理想液态混合物。混合物。2、理想液、理想液态混合物的混合性混合物的混合性质 纯组分、等温等分、等温等压混合混合理想液混物理想液混物的的过程具有以下性程具有以下性质：（1），混合前后无体，混合前后无体积效效应。（2），没有混合，没有混合热效效应。（3），混合，混合过程程为熵增大的增大的过程。程。（4），混合，混合过程程为吉布斯函数减少的吉布斯函数减少的过程，程，为自自发过程程。25二、理想稀溶液中二、理想稀溶液中组分的化学分的化学势 理想稀溶液理想稀溶液为无限稀薄溶液，其溶无限稀薄溶液，其溶质组成之和成之和bB趋于零于零。定定义：溶溶剂A遵守遵守拉拉乌尔定律定律，溶溶质B遵守遵守亨利定律亨利定律 的溶液的溶液为理想稀溶液理想稀溶液。1、溶、溶剂的化学的化学势 由于由于溶溶剂A遵守遵守拉拉乌尔定律定律，则溶溶剂的化学的化学势与理想液与理想液态混合物中的任混合物中的任一一组分的关系式分的关系式相似相似：此式与（此式与（*）式的）式的区区别：（*）式，）式，上式，上式，2、溶、溶质的化学的化学势 由于理想稀溶液中由于理想稀溶液中溶溶质B遵守遵守亨利定律亨利定律，B的的组成可用成可用XB,bB,WB等方法表等方法表示，下面分示，下面分别讨论：26（1）用）用XB表示表示时，溶，溶质B的化学的化学势系系统：只有一种：只有一种挥发性溶性溶质的双的双组分理想稀溶液。分理想稀溶液。一定一定T、P下，达气、液平衡，即：下，达气、液平衡，即：。若把气相。若把气相看成混合理想气体，看成混合理想气体，则：由亨利定律：由亨利定律：令令27则理想稀溶液理想稀溶液中中溶溶质组成成为XB时，B的化学的化学势表达式表达式。或或 标准准态的化学的化学势。标准准态为：T、P下，下，XB=1，仍遵守亨利定律仍遵守亨利定律时纯溶溶质B的状的状态。显然然这是一种假想的是一种假想的标准准态。28(2)用用bB时,溶溶质B的化学的化学势系系统：只含一种：只含一种挥发性溶性溶质的双的双组分理想稀溶液分理想稀溶液 条件：条件：T、P下达到气下达到气态液液态平衡平衡 则为使使对数后数后为一一纯数数,为标准准态化学化学势。即即:T、P 下下,且仍遵守亨利定律且仍遵守亨利定律时纯溶溶质B的化学的化学势。29（3）用）用%B表示表示时溶溶质B的化学的化学势 标准准态化学化学势：即：即T、P下，下，%B=1,且仍遵守亨利定律且仍遵守亨利定律时纯B(l)状状态的化学的化学势。三、真三、真实液液态混合物中混合物中组分分B的化学的化学势 真真实溶液中各溶液中各组分分不遵守拉不遵守拉乌尔定律定律，则其化学其化学势不能用：不能用：表示。表示。即：一定温度下，各即：一定温度下，各组分的化学分的化学势不符合上式不符合上式的液的液态混合物混合物称称为真真实液液态混合物混合物。301、活度与活度因子、活度与活度因子真真实液液态混合物中任一混合物中任一组分分B的的活度活度B定定义为：而而 不同不同时，不同，不同，因此因此给出出T,P,XB下下B(l)一定的一定的,需明确其需明确其标准准态。同同时定定义另一物理量：另一物理量：fB为B组分的分的活度因子活度因子。312.真真实液液态混合物中混合物中组分分B的化学的化学势由由（*）式：式：为标准准态化学化学势标准准态：T、P下，下，且且XB=1 的的纯B(l)态。若真若真实液液态混合物与气相达平衡混合物与气相达平衡时：（气相：（气相为理想混合气体）理想混合气体）32比比较以上以上(1)(2)(3)三式：三式：上式可用于上式可用于计算真算真实液液态混合物的混合物的B组分的活度及活度因子分的活度及活度因子。得：得：33由由化学势化学势纯B(l)的化学的化学势(XB=1,fB=1,aB=1)理想液混物中理想液混物中B组分的化学分的化学势(fB=1,aB=xB)非理想性非理想性的体的体现34四、真四、真实溶液中溶溶液中溶剂和溶和溶质的化学的化学势1、溶、溶剂的渗透因子及化学的渗透因子及化学势 渗透因子渗透因子与活度与活度都用于都用于浓度的校正，二者都表示度的校正，二者都表示实际系系统相相对于理想系于理想系统的偏差，区的偏差，区别在于，在于，对某些系某些系统，比比能更敏感地反映出系能更敏感地反映出系统的非理想的非理想行行为。对真真实溶液的溶溶液的溶剂，定，定义渗透因子：渗透因子：MA为溶溶剂A的摩的摩尔质量量 对全部溶全部溶质的的质量摩量摩尔浓度求和度求和.且且35同同时定定义溶溶剂活度：活度：由（由（2）得：）得：由（由（1）得：）得：362、真、真实溶液中溶溶液中溶质B的化学的化学势，活度及活度因子，活度及活度因子（1）溶）溶质B用用XB表示表示 定定义溶溶质B的活度：的活度：同同时定定义B的活度因子：的活度因子：且：且：标准准态为T、P，XB=1且遵守亨利定律且遵守亨利定律时假想的假想的纯B(l)态。用用 真真实液液态混合物中相似方法可混合物中相似方法可导出真出真实溶液中溶溶液中溶质B的的 及及 的的计 算公式。算公式。37(2)溶溶质B的的组成用成用bB表示表示定定义：标准准态：T、P，bB=1mol/kg且仍且仍遵守亨利定律遵守亨利定律时假假想想纯B(l)态。同理同理导出出：38(3)溶溶质B的的组成用成用%B表示表示 标准准态：T、P下，假下，假设B的的%B=1，且仍且仍遵守亨利定律遵守亨利定律时纯B(l)状状态。%B表示法在冶金行表示法在冶金行业较多多应用。用。例例4-9、4-10均均为%B用百倍用百倍质量分数表示溶量分数表示溶质组成。成。394-4 液液态混合物和溶液的相平衡混合物和溶液的相平衡 以双以双组分系分系统为例例进行介行介绍，即，即双双组分系分系统达到相平达到相平衡状衡状态时，系，系统的性的性质。一、理想液一、理想液态混合物的相平衡混合物的相平衡 任一任一组分均在全部成分范分均在全部成分范围内内严格遵守拉格遵守拉乌尔定律。定律。1、分、分压 2、总压P介于介于P*A与与P*B之之间 PA PB PBPAP=（YB）0A1.0BxBP=PA+PB403、气相、气相组成与液相成与液相组成成 易易挥发组分在平衡气相中的分在平衡气相中的组成大于平衡液相成大于平衡液相组成成.41例例4-11 Fe(l)与与Mn(l)的混合物可的混合物可视为理想液理想液态混合物，今将混合物，今将%Mn=1的的Fe-Mn混合液置于混合液置于2173K的真空炉子中的真空炉子中进行冶行冶炼。已知已知2173K时，p*(Fe)=133.3Pa,p*(Mn)=101325Pa,计算平算平衡系衡系统中中Fe和和Mn的蒸汽分的蒸汽分压和气相和气相组成。成。解：以解：以100g混合物作混合物作为计算基准：算基准：42气相中的气相中的Mn含量是液相中的含量是液相中的86倍。倍。在加入在加入Mn元素元素时，应考考虑其其挥发损失量，在冶失量，在冶炼后期加入，后期加入，减少减少Mn的的损失。失。434、平衡、平衡总压与气相与气相组成的关系成的关系是一条曲线44 例例题4-12.60时甲醇甲醇(A)的的饱和蒸气和蒸气压83.4 kPa,乙乙醇醇(B)的的饱和蒸气和蒸气压是是47.0 kPa,二者可形成理想液二者可形成理想液态混混合物合物,若液若液态混合物的混合物的组成成为质量分数量分数wB=0.5,求求60时与此液与此液态混合物的平衡蒸气混合物的平衡蒸气组成。（以摩成。（以摩尔分数表示）分数表示）。（已知甲醇及乙醇的。（已知甲醇及乙醇的M r 分分别为32.04及及46.07。）。）45平衡蒸气平衡蒸气组成：成：解：解：该液液态混合物的摩混合物的摩尔分数分数 系系统的的总压力力 p=pA*xA+pB*xB=68.47 kPa yB=0.82 46二、理想稀溶液的相平衡二、理想稀溶液的相平衡 理想稀溶液相平衡的几个理想稀溶液相平衡的几个规律，有些律，有些书上称上称为稀溶液的依数性稀溶液的依数性。即即溶液有一些性溶液有一些性质的大小只决定于溶液中溶的大小只决定于溶液中溶质的的浓度，而与溶度，而与溶质的本的本质无关无关。即只依即只依赖于溶于溶质的数量。的数量。1、溶、溶剂蒸气蒸气压降低降低 溶溶质溶入溶溶入溶剂后，溶后，溶剂的蒸气的蒸气压PA低于低于纯溶溶剂的蒸气的蒸气压P*A，下降，下降值P。P只决定于只决定于溶溶剂的本性的本性和和溶溶质的的浓度度，而，而与溶与溶质的本性无关的本性无关。P是依数性是依数性。显然上式适用于然上式适用于稀溶液（不稀溶液（不挥发性溶性溶质）及任意）及任意浓度的理想液度的理想液态混合物。混合物。稀溶液溶稀溶液溶质挥发性：性：2、沸点升高、沸点升高溶液沸点：溶液的蒸气溶液沸点：溶液的蒸气压=外外压Pex时的温度的温度.若若溶溶质不不挥发，理想的稀溶液沸点升高与溶，理想的稀溶液沸点升高与溶质的的浓度成正比。度成正比。经推推导：47若溶若溶质为挥发性：性：与溶与溶质的蒸气的蒸气压有关，非依数性。有关，非依数性。3 3、凝固点下降、凝固点下降 溶液凝固点是指在外溶液凝固点是指在外压下，溶液的固、液平衡温度。下，溶液的固、液平衡温度。若溶液若溶液T T下降至凝固点下降至凝固点时析出的是析出的是纯溶溶剂，且溶，且溶质在溶液中不解离，不在溶液中不解离，不缔合，合，则外外压一定一定时溶液的溶液的T Tf f，低于，低于纯溶溶剂的的T T*f f稀溶液的凝固点下降稀溶液的凝固点下降现象。同上可象。同上可导出出与溶与溶质b bB B组成的关系。成的关系。K Kff溶溶剂凝固点降低常数，（只与溶凝固点降低常数，（只与溶剂性性质有关，与溶有关，与溶质性性质无关）无关）不止一种溶不止一种溶质48即即式式三、真三、真实液液态混合物及真混合物及真实溶液中的相平衡。溶液中的相平衡。以活度以活度对浓度度进行修正。非理想行行修正。非理想行为体体现在校正因子在校正因子(活度因子活度因子)上上.ff用于真用于真实液混物中任一液混物中任一组分分,用于真用于真实溶液中的溶溶液中的溶剂,用于真用于真实溶液中的溶溶液中的溶质.若溶液凝固若溶液凝固时析出的不是析出的不是纯溶溶剂而是而是固溶体固溶体。固溶体固溶体液相液相494-5 物物质在两相在两相间的分配平衡的分配平衡 1891年年Nernst提出：一定提出：一定T、P下，下，溶溶质在基本上不互溶的两溶在基本上不互溶的两溶剂间达达分配平衡分配平衡时，若溶，若溶质在两相中的分子在两相中的分子结构相同构相同(无无缔合或离解合或离解现象象)，则在在两溶两溶剂相中相中溶溶质的的浓度（或活度）之比度（或活度）之比为一常量一常量。即即:或或 分配平衡：分配平衡：分配系数分配系数50 此平衡的此平衡的标准摩准摩尔吉布斯函数吉布斯函数 O FeO在在钢液与炉渣中按比例分配液与炉渣中按比例分配,若若炼钢过程中造成含程中造成含FeO很少的很少的还原渣，使原渣，使钢液中液中O向渣向渣扩散散扩散脱氧。散脱氧。分配定律的分配定律的应用：用：（1）可以）可以计算算萃取的效率萃取的效率问题。例如，使某一定量溶。例如，使某一定量溶液中溶液中溶质降到某一程度，需用一定体降到某一程度，需用一定体积的萃取的萃取剂萃取多少萃取多少次才能达到。次才能达到。（2）可以）可以证明，当萃取明，当萃取剂数量有限数量有限时，分，分若干次萃取的若干次萃取的效率要比一次萃取的高。效率要比一次萃取的高。514-6 液液态混合物与溶液中的化学平衡混合物与溶液中的化学平衡 一、理想液一、理想液态混合物中的化学平衡混合物中的化学平衡 理想液理想液态混合物任一混合物任一组分化学分化学势：对反反应：平衡平衡时，则 52任一任一组分分平衡平衡时其中其中三、理想稀溶液中的化学平衡三、理想稀溶液中的化学平衡 平衡平衡时，若溶若溶剂不参加反不参加反应 二、真二、真实液液态混合物中的化学平衡混合物中的化学平衡 53 溶溶剂不参加反不参加反应时，四、真四、真实溶液中的化学平衡溶液中的化学平衡 则将理想稀溶液公式中的将理想稀溶液公式中的浓度改度改为活度活度544-7 气体在金属中的溶解平衡气体在金属中的溶解平衡 在冶金、在冶金、铸造、造、热处理、表面理、表面处理理过程中，金属都可能与气体接触，程中，金属都可能与气体接触，发生生气体在液气体在液态或固或固态金属中的溶解。溶于金属中的气体会金属中的溶解。溶于金属中的气体会对产品品质量量产生影响。生影响。若气体溶于金属若气体溶于金属时分子分子结构与气相一致构与气相一致 亨利定律亨利定律 若气体溶于金属若气体溶于金属时分子分子结构与气相不一致构与气相不一致 不遵守亨利定律不遵守亨利定律研究表明：研究表明：双原子分子溶于金属双原子分子溶于金属时发生解离生解离：这种平衡遵守种平衡遵守西弗特定律西弗特定律：双原子分子双原子分子在金属中的平衡在金属中的平衡组成与其在平衡气相中的成与其在平衡气相中的分分压的的平方根平方根成正比。成正比。其比例常数其比例常数 为此平衡的常数此平衡的常数:对于水、硫化于水、硫化氢、一氧化碳不能用西弗特定律。、一氧化碳不能用西弗特定律。西弗特定律西弗特定律为经验公式，也可通公式，也可通过化学化学势推推导。55例例4-14 1873K，101325Pa，空气，空气，求求钢液中液中%N=？解：解：结束束