物質(zhì)的相態(tài)-水的相.ppt

1、化學(xué)基礎(chǔ) Huaxuejichu,緊密結(jié)合教材,圍繞課程標(biāo)準(zhǔn),方便教師講課,便于學(xué)生理解,2021/3/10,2,第三章 物質(zhì)的聚集狀態(tài),主要內(nèi)容,學(xué)習(xí)目標(biāo),2021/3/10,4,學(xué)習(xí)內(nèi)容,物質(zhì)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(shí)際氣體 溶液稀溶液依數(shù)性；非電解質(zhì)溶液氣 液平衡；電解質(zhì)的電解 膠體膠體的特殊性質(zhì)；物質(zhì)的表面特征,物質(zhì)的聚集狀態(tài),物質(zhì)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,2021/3/10,6,物質(zhì)的相態(tài)水的相圖,問題】請(qǐng)分析下面幾種情況系統(tǒng)是幾相 2g氯化鈉投入100mL水中，攪拌后靜止； 20mL的乙醇和80mL

2、的去離子水混合并攪拌后靜止； 20mL的四氯化碳與80mL去離子水混合并攪拌后靜止； 2mL酚與98mL去離子水混合并攪拌后靜止； 2mL去離子水與98mL酚混合并攪拌后靜止； 50mL酚與50mL去離子水混合并攪拌后靜止,問題分析,2g氯化鈉投入100mL水中，攪拌后靜止,溶液是一相 因?yàn)槁然c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),2021/3/10,7,相數(shù)=1； 組分?jǐn)?shù)S=2,20mL的乙醇和80mL的去離子水混合并攪拌后靜止,溶液是一相 因?yàn)橐掖寂c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),2021/3/10,8,問題分析,相數(shù)=1； 組分?jǐn)?shù)S=2

3、,20mL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?yàn)樗穆然寂c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),2021/3/10,9,問題分析,相數(shù)=2； 組分?jǐn)?shù)S=2,2mL苯酚與98mL去離子水混合并攪拌后靜止,溶液是一相 因?yàn)楸椒釉谒杏幸欢ㄈ芙舛取?苯酚分子與水分子處于“最均勻”的狀態(tài),2021/3/10,10,問題分析,相數(shù)=1； 組分?jǐn)?shù)S=2,2mL去離子水與98mL酚混合并攪拌后靜止,溶液是一相 因?yàn)樗诒椒又幸灿幸欢ǖ娜芙舛取?水分子與苯酚分子處于“最均勻”的狀態(tài),2021/3/10,11,問題分析,相數(shù)=1； 組分?jǐn)?shù)S=2,50mL苯酚與50mL

4、去離子水混合并攪拌后靜止,溶液是兩相 因?yàn)楸椒优c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),2021/3/10,12,問題分析,相數(shù)=2； 組分?jǐn)?shù)S=2,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(xué)性質(zhì)完全均勻的部分,2021/3/10,13,一、物質(zhì)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(zhì)的改變是飛躍式的例如問題水和四氯化碳的界面,如何確定一個(gè)系統(tǒng)有幾相,2021/3/10,14,一、物質(zhì)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(gè)相。兩種固體粉末無論混合得多么均勻，仍是

5、兩個(gè)相（固體溶液除外，它是單相,二、水的相圖,水的相平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表,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(shí)的平衡壓力,分析水的相圖,水的相圖是根據(jù)實(shí)驗(yàn)繪制的。圖上有,三個(gè)單相區(qū) 在氣、液、固三個(gè)單相區(qū)內(nèi)，=1， 溫度和壓力都可以在一定限度內(nèi)變化不會(huì)引起相的改變,三條兩相平衡線 氣液、氣固、固液，=2， 壓力與溫度只能改變一個(gè)，指定了壓力，則溫度由體系自定,OA 氣-液兩相平衡線，即水的蒸氣壓曲線。它不能任意延長(zhǎng)，終止于臨界點(diǎn)。臨界點(diǎn) ，這時(shí)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

6、 氣-固兩相平衡線，即冰的升華曲線，理論上可延長(zhǎng)至0 K附近,OC 液-固兩相平衡線，當(dāng)C點(diǎn)延長(zhǎng)至壓力大于 時(shí)，相圖變得復(fù)雜，有不同結(jié)構(gòu)的冰生成,OD 是AO的延長(zhǎng)線，是過冷水和水蒸氣的介穩(wěn)平衡線。因?yàn)樵谙嗤瑴囟认?，過冷水的蒸氣壓大于冰的蒸氣壓，所以O(shè)D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(diǎn)溫度為273.16 K，壓力為610.62 Pa,O點(diǎn) 是三相點(diǎn)，氣-液-固三相共存， 。三相點(diǎn)的溫度和壓力皆由體系自定,學(xué)習(xí)效果檢驗(yàn),4）從水的相圖上看出OC線的斜率是正還是負(fù)？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

7、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小,3）水的冰點(diǎn)和三相點(diǎn)有區(qū)別嗎,1）在水的相圖中常常會(huì)出現(xiàn)OD線,是水的過冷線。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)溫度低于0.01時(shí),水應(yīng)該結(jié)成冰,但有時(shí)往往不是這樣,溫度甚至到-20 仍不結(jié)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(xué)上不穩(wěn)定的狀態(tài)，在一定條件下會(huì)自動(dòng)結(jié)成冰,2）三相點(diǎn)的溫度(0.01)比冰點(diǎn)(0)稍高,原因是冰點(diǎn)為101.325kPa外壓下被空氣飽和的水的凝固點(diǎn)?？諝馊芙庠谒?壓力由三相點(diǎn)壓力增大到101.325kPa,兩者使冰點(diǎn)比三相點(diǎn)的溫度0.01,3）冰水系統(tǒng)的飽

8、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(jié)構(gòu)有關(guān),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(diǎn)的意義,固相,液相,氣相,2)OC線的斜率是正還是負(fù),三、液體的飽和蒸汽壓,液體的飽和蒸汽壓,動(dòng)態(tài)平衡,沸騰,外界壓力,沸點(diǎn),一定外壓下，液體沸騰的溫度,液體的飽和蒸汽壓與沸點(diǎn)的關(guān)系,圖1.3.1 氣液平衡示意圖,氣液平衡時(shí)： 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,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,飽和蒸氣壓外壓時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn) 飽和蒸氣壓101.3

9、25kPa時(shí)的溫度稱為正常沸點(diǎn),T一定時(shí)： 如 pB pB*，B氣體凝結(jié)為液體至pBpB* （此規(guī)律不受其它氣體存在的影響,相對(duì)濕度的概念：相對(duì)濕度,在一定溫度和壓力下，任何純物質(zhì)達(dá)到兩相平衡時(shí)，蒸氣壓隨溫度的變化率可用下式表示,2021/3/10,29,學(xué)習(xí)效果檢驗(yàn),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?jǐn)?shù)C, 相數(shù)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)分別為（ ）。 （1）2，1； （2）2，2； （3）2，1

10、；（4）2，2,2,3,2,2021/3/10,30,學(xué)習(xí)效果檢驗(yàn),4.由79%N2和21%O2所組成的空氣系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)C,相數(shù)分別為（ ）。 （1）C= 2，=1；（2）C= 2，=2； （3）C= 2，=1；（4）C= 2，=1。 5.水蒸氣、水、冰三相平衡共存的點(diǎn)，稱為三相點(diǎn)點(diǎn)，在該點(diǎn)組分?jǐn)?shù)、相數(shù)分別為（ ）。 （1）C= 1，=1；（2）C= 1，=3； （3）C= 2，=3；（4）C= 3，=3,1,2,2021/3/10,31,學(xué)習(xí)效果檢驗(yàn),）1.粉碎得很細(xì)的銅粉和鐵粉經(jīng)過均勻混合后成為一個(gè)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(dá)到90即

11、可。 （ ）3.對(duì)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(diǎn)壓力）升溫時(shí)可以升華。 （ ）5.從水的相圖看，水結(jié)冰后體積會(huì)變大,2021/3/10,32,內(nèi)容總結(jié),2021/3/10,33,課后任務(wù),作業(yè)： 1.請(qǐng)查閱二氧化碳單組份系統(tǒng)相圖，并與水的相圖進(jìn)行比較，并解釋為什么干冰會(huì)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(huì)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(huì)怎樣,2021/3/10,34,課后任務(wù),作業(yè)： 4.生活中，用高壓鍋煮肉會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)煮的熟爛，道理是什么？ 5.為什么二氧化碳滅火器使用時(shí)噴出的是粉末而不是液體,2021/3/10,35,課后任務(wù),下次課要解決的問題： 【問題3-4】生活中常見到炎熱的夏天汽車在高速公路行駛時(shí)間長(zhǎng)容易爆胎，自行車在夏天太陽(yáng)下容易爆胎；氫氣球一旦脫