四川省通江县天平山小学小学英语教师招聘考试试题.doc

第六章 相與相平衡 一、相 (1) 相（phase）：指物系中的某部分具有均勻（相同）的化學組成及物理性質，並有明顯的界面存在，可以和物系內其他部分區分者。(2) 相數（phases）：一物系內所含相的個數，一般以p表示。(3) 依據物系所含相數可將物系區分為：.均勻物系：由一相所構成的物系，相數（p） 1 。 混合氣體、互溶液體為均勻物系。 .非均勻物系：由一相以上所構成的物系，相數（p） 1 。 固、液、氣混合物系多為非均勻物系。 （ 液體最多不超過8相）例1：密閉容器中的（過）飽和食鹽水溶液，含有那些相？相數為？是何種物系？二、相律 相律 於1876年由吉布斯提出，敘述一平衡物系中物系的相數（P）、成份數（C）與自由度（F）之間的關係為 FCP2 。P 物系內所含相的數目（最小為1） 。 P1稱為均勻系、P1稱為非均勻系。C 組成該物系所需最少的獨立化學成份數（最小為1）。 C1稱為單成份物系、C2稱為二成份物系 若物系有化學反應存在，則C NR（N：化學成分總數、R：化學反應式數目） 例1：MgCO3(s) MgO(s) + CO2(g) 反應物系，成分數（C） 。 例2：Fe(s)+ H2O(g) FeO(s)+ H2(g) 反應物系，成分數（C） 。F 物系內可以獨立改變的示強性質數目（最小為0）。 示強性質：與質量無關的狀態函數，如溫度、壓力、濃度. F0稱為不變系、F1稱為單變系、F2稱為雙變系、 一理想氣體物系【 PV=nRT P=（n/V）RT 】，n/V為濃度，則物系最大自由度(F)2，即溫度、壓力、濃度三者之任二者可自由獨立改變。例1：一物系內之相數、成份數與自由度之間的關係？例2：一成分系、二成分系、三成分系中，可能存在的最大相數？ 最大自由度為何？例3：下列各物系之自由度為若干？（1）液態水與其蒸氣平衡？（2）液態水與水蒸氣、氮氣混合氣體平衡？（3）酒精水溶液與其蒸氣平衡？ 例4：求下列各物系的成分數、相數及自由度？（1）HCl(g)與NH3(g)的任意混合物達成如下平衡：NH3(g) + HCl(g) NH4Cl(s) C= P= F= 。 （2）碳酸鈣在密閉容器中加熱而達成平衡： CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) C= P= F= 。 三、相平衡（一）單成分物系相平衡：單成份物系僅含一成份，即C1，代入相律公式，得F 3P 即P1 F （ 稱為 系 ） P2 F （ 稱為 系 ） P3 F （ 稱為 系，且最多3相共存） 得知，最大自由度 ，一般以溫度、壓力二示強性質（變數）為座標之平面圖表示物系內物質所有的狀態，此平面圖即稱為相圖。例1：討論 水 及 二氧化碳 之相圖？( 單成份物系之相圖均相似 ) 相圖：（左H2O、右CO2） 相律：（H2O） CO2相圖重點： 1. 1. 2. 2. 3. 3. 狀態變化：（加熱） （加壓） （二）二成份物系相平衡： 二成份物系C2，代入相律公式 得F 4P 即 P1 F （ 稱為 系 ） P2 F （ 稱為 系 ） P3 F （ 稱為 系 ） P4 F （ 稱為 系， 最多4 相共存）得知最大自由度 （三變系），一般相圖為固定一變數值（設為參數），使自由度2，畫平面圖表示物質之狀態。平面圖共有三種：1. 恆溫下，壓力濃度圖2. 恆壓下，溫度濃度圖3. 定組成下，壓力溫度圖 ( 固定一變數則自由度減少1，固定二變數則自由度減少2 )( 1 ) 互溶二成份物系之氣液相平衡：互溶二成份物系可分為理想溶液及非理想溶液，如 苯甲苯、水乙醇、水鹽酸等，一般以蒸氣壓濃度圖、沸點濃度圖為相圖。 相律： 1.（點上） 2.（線上） (A) 理想溶液： 1. 蒸氣壓濃度圖（恆溫下） 2. 沸點濃度圖（恆壓下） （B）非理想溶液： 1. 蒸氣壓濃度圖（恆溫下） 2. 沸點濃度圖（恆壓下） 共沸混合物：.互溶二成份物系氣液平衡時，當溶液的組成（x）與蒸氣的組成（y）相同時，此時溶液稱為共沸混合物，此現象稱為共沸現象、當時溫度稱為共沸點。 .有共沸現象的溶液無法以一般蒸餾方法分離各成分，可採取下列方法分離各成分： 1. 先進行分餾，接近共沸點時，改採其他方法（萃取、結晶、吸附），至混合液的成分通過共沸點後，再繼續進行分餾。 2. 改變相對揮發度，破壞共沸現象：方法有：1. 對系統加壓或減壓 2. 加入第三成份：例如乙醇水溶液於78共沸，共沸組成含96乙醇，當加入苯即可得到純乙醇。( 2 ) 部分互溶二成份物系之液液相平衡： 水酚物系、水三乙胺物系、水尼古丁物系，當其液液平衡時有完全互溶、部分互溶的可能。溶液的狀態取絕於溶液的組成及溫度，可繪製各種相圖，一般常使用的是恆壓圖，如下： 相律： （1）最高共溶溫度型（水酚物系） 1.（完全互溶） 2.（部分互溶） （2）最低共溶溫度型（水三乙胺物系） （3）最高最低共溶溫度型（水尼古丁物系） （三）三成份物系相平衡： 三成份物系C3，代入相律公式 得F 5P 一般固定 溫度、壓力二示強性質（變數）繪相圖，則F 3P 若 P1 F （雙變系、二成份之濃度為變數） P2 F （單變系） P3 F （不變系）( 三成份物系，一般以 正三角形圖 或 直角三角形圖 表示相圖 ) ( 1 ) 討論 45、1大氣壓下，二苯乙烷、二十二碳烷、糠醛 三成份物系之相圖 三成份因混合的濃度不同，而呈現以下兩種狀態的物系： 1. 部分互溶：物系呈兩相（P2、F ），各相中三成份皆存在、且互溶，但一相的主要成份為二十二碳烷；另一相的主要成份為糠醛。 2. 完全互溶：物系呈三成份完全互溶的一相（P1、F ） 利用相圖求物系的狀態、各相中物質的濃度。 1. 將30、30、40克的糠醛、二苯乙烷、二十二烷 於45下混合，物系呈 狀態 二相中各物質之濃度為：(1)二十二碳烷層： (2)糠醛層： 將15、70、15克的