5.3相平衡和非水溶液的化学反应
5.3.1 水溶液的气-液平衡
在A(溶剂)/B(溶质)的溶液体系中,有着两个最重要的定律:拉乌尔定律和亨利定律
拉乌尔定律和亨利定律
拉乌尔定律在前面第二章的2.3液体部分已经讲过,这里不再讲述。
5.3.1.1亨利定律
在一定的温度和平衡状态下,气体在液体中的溶解度和该气体的平衡分压成正比
KH代表物质的亨利常数,数值取决于温度(温度越大,亨利系数越大)、压力(影响很小)和溶剂的性质
xB为溶质的物质的量分数,溶质为可挥发性物质,一般为气体(气体的溶解度极小,保证溶液极稀;保证溶质溶解后仍与溶解前分子分子状态不变)
溶于水但不能适用亨利定律的气体:氨气/二氧化碳/氯化氢等(当以分子计时,也可使用亨利定律)
亨利定律的应用:
气浮法去除水体中的油污和有害固体颗粒(液气两相系统)
及矿物浮选(气-液-固三相体系)
拉乌尔定律和亨利定律的对比
在工科化学中,特别是非电解质的溶液中,溶质和溶剂并没有特别严格的界限,亨利定律和拉乌尔定律是一回事。比如50%水+50%的酒精混合在一起,可以称为50%的酒精水溶液(酒精是溶质,水为溶剂),也可以称为50%的水的酒精溶液(水是溶质,酒精为溶剂)。
理想溶液:指的是可以忽略溶质分子和溶剂分子之间的相互作用的溶液
理想稀溶液:指的是可以忽略溶质分子之间的相互作用的溶液
理想溶液与理想稀溶液的定义可以参照中学物理中的理想气体
5.3.1.2拉乌尔定律和亨利定律的应用
举例说明1:
亨利定律的应用
这里容易出错的地方是里面的含量为物质的量分数(也叫摩尔分数),在中学化学里我们用的更多的是质量分数。
举例说明2:
拉乌尔定律和亨利定律的综合应用
亨利常数是有量纲的物理量,其单位是Pa或者kPa,并且在前后要保持一致。
亨利定律的公式只适用极稀溶液,要求XB要远远小于1(在工程化学里一般要求XB不能大于10%)。
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