物質的相態(tài)水的相圖

關于物質的相態(tài)水的相圖第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/182第三章物質的聚集狀態(tài)主要內(nèi)容第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月學習目標第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/184學習內(nèi)容物質的相態(tài)——相和相圖；飽和蒸汽壓和

溫度氣體——理想氣體、混合氣體、實際氣體溶液——稀溶液依數(shù)性；非電解質溶液氣

液平衡；電解質的電解膠體——膠體的特殊性質；物質的表面特征第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月物質的聚集狀態(tài)物質的聚集狀態(tài)變化氣態(tài)液態(tài)固態(tài)等離子體氣化液化熔化凝固升華第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/186物質的相態(tài)——水的相圖【問題】請分析下面幾種情況系統(tǒng)是幾相①2g氯化鈉投入100mL水中，攪拌后靜止；②20mL的乙醇和80mL的去離子水混合并攪拌后靜止；③20mL的四氯化碳與80mL去離子水混合并攪拌后靜止；④2mL酚與98mL去離子水混合并攪拌后靜止；⑤2mL去離子水與98mL酚混合并攪拌后靜止；⑥50mL酚與50mL去離子水混合并攪拌后靜止；第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/187問題分析①2g氯化鈉投入100mL水中，攪拌后靜止；溶液是一相因為氯化鈉溶于水中。氯化鈉電解出的離子與水分子處于“最均勻”的狀態(tài)。相數(shù)Φ=1；組分數(shù)S=2第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/188②20mL的乙醇和80mL的去離子水混合并攪拌后靜止；溶液是一相因為乙醇與水能以任意比例混溶。乙醇分子與水分子處于“最均勻”的狀態(tài)。問題分析相數(shù)Φ=1；組分數(shù)S=2第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/189③20mL的四氯化碳與80mL去離子水混合并攪拌后靜止；溶液是兩相因為四氯化碳與水不相溶。四氯化碳分子與水分子不是處于“最均勻”的狀態(tài)。問題分析相數(shù)Φ=2；組分數(shù)S=2第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1810④2mL苯酚與98mL去離子水混合并攪拌后靜止；溶液是一相因為苯酚在水中有一定溶解度。苯酚分子與水分子處于“最均勻”的狀態(tài)。問題分析相數(shù)Φ=1；組分數(shù)S=2第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1811⑤2mL去離子水與98mL酚混合并攪拌后靜止；溶液是一相因為水在苯酚中也有一定的溶解度。水分子與苯酚分子處于“最均勻”的狀態(tài)。問題分析相數(shù)Φ=1；組分數(shù)S=2第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1812⑥50mL苯酚與50mL去離子水混合并攪拌后靜止；溶液是兩相因為苯酚與水不完全相溶。苯酚分子與水分子不是處于“最均勻”的狀態(tài)。問題分析相數(shù)Φ=2；組分數(shù)S=2第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1813上述的“最均勻”的狀態(tài)是什么？相：系統(tǒng)內(nèi)部物理和化學性質完全均勻的部分一、物質的聚集狀態(tài)——相相與相之間在指定條件下有明顯的界面，在界面上宏觀性質的改變是飛躍式的——例如問題③水和四氯化碳的界面。第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1814如何確定一個系統(tǒng)有幾相？一、物質的聚集狀態(tài)——相不論有多少種氣體混合，只有一相——氣相根據(jù)液體互溶程度可以組成一相、兩相或三相共存。一般有一種固體便有一個相。兩種固體粉末無論混合得多么均勻，仍是兩個相（固體溶液除外，它是單相）。第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、水的相圖水的相平衡實驗數(shù)據(jù)表第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月AOBCD繪制水的相圖氣-固平衡數(shù)據(jù)-冰在不同溫度的飽和蒸氣壓氣-液平衡數(shù)據(jù)-水在不同溫度的飽和蒸氣壓液-固平衡數(shù)據(jù)-水和冰在不同溫度時的平衡壓力T/KP/Pa第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月分析水的相圖水的相圖是根據(jù)實驗繪制的。圖上有：三個單相區(qū)在氣、液、固三個單相區(qū)內(nèi)，φ=1，溫度和壓力都可以在一定限度內(nèi)變化不會引起相的改變。三條兩相平衡線氣液、氣固、固液，φ=2，壓力與溫度只能改變一個，指定了壓力，則溫度由體系自定。第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月OA

氣-液兩相平衡線，即水的蒸氣壓曲線。它不能任意延長，終止于臨界點。臨界點 ，這時氣-液界面消失。高于臨界溫度，不能用加壓的方法使氣體液化。OB

氣-固兩相平衡線，即冰的升華曲線，理論上可延長至0K附近。OC

液-固兩相平衡線，當C點延長至壓力大于 時，相圖變得復雜，有不同結構的冰生成。第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月OD

是AO的延長線，是過冷水和水蒸氣的介穩(wěn)平衡線。因為在相同溫度下，過冷水的蒸氣壓大于冰的蒸氣壓，所以OD線在OB線之上。過冷水處于不穩(wěn)定狀態(tài)，一旦有凝聚中心出現(xiàn)，就立即全部變成冰。H2O的三相點溫度為273.16K，壓力為610.62Pa。O點是三相點，氣-液-固三相共存， 。三相點的溫度和壓力皆由體系自定。第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月學習效果檢驗（4）從水的相圖上看出OC線的斜率是正還是負？能說明什么問題？1、回答下列問題（1）從水的相圖上看，如果想讓冰直接升華成水蒸汽，壓力最高不能超過多少？（2）從水的相圖可以看出液態(tài)水的飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增大還是減?。浚?）水的冰點和三相點有區(qū)別嗎？第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）在水的相圖中常常會出現(xiàn)OD線,是水的過冷線。實驗表明,當溫度低于0.01℃時,水應該結成冰,但有時往往不是這樣,溫度甚至到-20℃仍不結冰，這種現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象,這種水稱為過冷水。過冷水是一種亞穩(wěn)態(tài)，是熱力學上不穩(wěn)定的狀態(tài)，在一定條件下會自動結成冰。（2）三相點的溫度(0.01℃)比冰點(0℃)稍高,原因是冰點為101.325kPa外壓下被空氣飽和的水的凝固點?？諝馊芙庠谒?壓力由三相點壓力增大到101.325kPa,兩者使冰點比三相點的溫度0.01℃。（3）冰水系統(tǒng)的飽和蒸氣壓隨溫度上升而下降,與大部分系統(tǒng)不同。由于一般情況下,冰的體積大于水的體積,出現(xiàn)這種現(xiàn)象與冰水的特殊結構有關。第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月下圖是二氧化碳的相圖，根據(jù)相圖回答問題(1)分析相圖中區(qū)、線、點的意義。ⅠⅡⅢ固相液相氣相OP/PaT/KACB(2)OC線的斜率是正還是負？第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三、液體的飽和蒸汽壓液體的飽和蒸汽壓：動態(tài)平衡沸騰外界壓力沸點：一定外壓下，液體沸騰的溫度。液體的飽和蒸汽壓與沸點的關系：第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1.3.1氣－液平衡示意圖氣液平衡時：氣體稱為飽和蒸氣；液體稱為飽和液體；壓力稱為飽和蒸氣壓。第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月飽和蒸氣壓是溫度的函數(shù)表1.3.1水、乙醇和苯在不同溫度下的飽和蒸氣壓H2O乙醇苯t/℃

p*/kPat/℃

p*/kPat/℃

p*/kPa202.338205.671209.9712407.3764017.3954024.4116019.9166046.0086051.9938047.34378.4101.32580.1101.325100101.325100222.48100181.44120198.54120422.35120308.11飽和蒸氣壓＝外壓時的溫度稱為沸點飽和蒸氣壓＝101.325kPa時的溫度稱為正常沸點第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月T一定時：如pB<pB*，B液體蒸發(fā)為氣體至pB＝pB*pB>pB*，B氣體凝結為液體至pB＝pB*

（此規(guī)律不受其它氣體存在的影響）相對濕度的概念：相對濕度=第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

在一定溫度和壓力下，任何純物質達到兩相平衡時，蒸氣壓隨溫度的變化率可用下式表示：第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1829學習效果檢驗一、選擇題1.鐵塊與鐵粉的混合物相數(shù)為（

）（1）1；

（2）2；

（3）3；

（4）4。2.在不飽和的NaCl溶液中組分數(shù)C,相數(shù)Φ為（

）。（1）2，1；（2）2，2；（3）2，1；（4）2，2。

3.在NaCl固體與飽和的NaCl溶液共存體系中C,相數(shù)Φ分別為（）。（1）2，1；

（2）2，2；

（3）2，1；（4）2，2。（2）（3）（2）第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1830學習效果檢驗4.由79%N2和21%O2所組成的空氣系統(tǒng)的組分數(shù)C,相數(shù)Φ分別為（

）。（1）C=2，Φ=1；（2）C=2，Φ=2；（3）C=2，Φ=1；（4）C=2，Φ=1。5.水蒸氣、水、冰三相平衡共存的點，稱為三相點點，在該點組分數(shù)、相數(shù)分別為（

）。（1）C=1，Φ=1；（2）C=1，Φ=3；（3）C=2，Φ=3；（4）C=3，Φ=3。（1）（2）第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1831學習效果檢驗（

）1.粉碎得很細的銅粉和鐵粉經(jīng)過均勻混合后成為一個相。（

）2.為了使水在90℃沸騰，可以降低壓力，使其壓力在90℃的保證蒸汽壓下溫度達到90℃即可。

（）3.對于氯化鈉的水溶液，溫度、壓力和濃度都可以在一定范圍內(nèi)自由變化而不致引起相變化。（）4.冰在壓力低于610.62Pa（水的三相點壓力）升溫時可以升華。（）5.從水的相圖看，水結冰后體積會變大?！痢獭獭獭痰?1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1832內(nèi)容總結學會判斷一個系統(tǒng)的相數(shù)和組分數(shù)；學會分析水的相圖，利用水的相圖解決實際問題；學會用克-克方程計算不同壓力下液體的沸點。第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/5/1833課后任務作業(yè)：1.請查閱二氧化碳單組份系統(tǒng)相圖，并與水的相圖進行比較，并解釋為什么干冰會直接升華而不是液化。2.將玻璃燒杯裝滿水放在冰柜中冷凍，會將燒杯“漲破”，為什么？如果燒杯中裝的不是水而是其他液體（例如乙醇），冷凍凝固后會怎樣？第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月202