《多相平衡习题课》PPT课件.ppt

第五章多相平衡习题课,总结例1例2例3例4例5例6例7,2,（一）总结,一、相律：f=K+2二、克拉贝龙方程三、二组分系统基本相图：1.两种固态物质完全不互溶的相图,A+B,l+B,A+l,A+AB,B+AB,l+AB,A+AB2,B+AB2,A+B,+B,+,l+AB2,+B,3,2.两种固态物质或液态物质能部分互溶的相图,+,+,+,+l,l+,+l,l+,4,3.两种固态物质或液态物质能完全互溶,5,四、二组分系统相图基本特征：,1）单相区：A，B两组分能形成溶液或固溶体的部分。相区内的一点既代表系统的组成和温度；又代表该相的组成和温度。2）两相区：处于两个单相区或单相线之间。相区内的一点只代表系统的组成和温度；结线两端点代表各相的组成和温度。两相区内适用杠杆规则。,6,3)凡是曲线都是两相平衡线。线上的一点为相点，表示一个平衡相的状态。4)凡是垂直线都可看成单组分纯物质。如果是稳定化合物：垂线顶端与曲线相交，为极大点；若是不稳定化合物：垂线顶端与水平线相交，为“T”字形5)凡是水平线基本上都是“三相线”。三相线上f=06)冷却时，当物系点通过(两相平衡)曲线时，步冷曲线上出现一转折：当物系点通过三相线时，步冷曲线上出现平台；(三相线的两端点除外)。,7,（二）例题,例1,1固体Fe,FeO,Fe3O4与气体CO,CO2达到平衡时，其独立组分数K=_,相数=_，和自由度数f=_,3,4,1,解:Fe3O4+CO=3FeO+CO2FeO+CO=Fe+CO2R=2，R=0所以K=52=3=4f=34+2=1,8,2下列化学反应，同时达平衡时(9001200K)，,CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)CO(g)+H2O(g)+CaO(s)=CaCO3(s)+H2(g)其独立组分数K=_,相数=_，和自由度数f=_,4,3,3,解:R=2R=0所以K=62=4=3f=63+2=3,9,此系统的独立组分数=_，自由度数=_。,3,3,解:AlCl3+3H2O=Al(OH)3(s)+3HCl(R=1)K=41=3,=2,f=32+2=3或Al+3,Cl-,H2O,OH-,H+,Al(OH)3(s)(S=6)Al+3+3OH-=Al(OH)3(s)H2O=OH-+H+R=2OH-=H+,R=1K=63=3,=2,f=32+2=3,3AlCl3溶液完全水解后，,10,4完全互溶双液系统xB=0.6处，平衡蒸气压有最高值，,xB(l)xB(总)xB(g),恒沸点混合物,那么组成xB=0.4的溶液在气液平衡时，xB(g),xB(l),xB(总)大小顺序为_，将该溶液完全分馏，塔顶将得到_。,11,将s点所代表的物系分馏，并将馏液和残液分别冷却到温度T1，残液的相数为_，相点是_,2,a,b,5A,B双液系的相图如下，,12,6Na2CO3(s)可形成三种水合物:,Na2CO3H2O,Na2CO37H2O,Na2CO310H2O。常压下将Na2CO3(s)投入其水溶液中，待三相平衡时，一相是Na2CO3溶液，一相是Na2CO3(s)，一相是_。,Na2CO3H2O,13,45kJmol-1和6kJmol-1，三相点时的蒸气压为609Pa，则升华热=_kJmol-1。10C时冰的蒸气压=_。计算依据是什么？,259Pa,51,克-克方程,三相点时:冰水气subHm=vapHm+fusHm=51kJmol-1,7水在三相点附近的蒸发热和熔化热分别为,p2=259Pa,14,例2丙烯单体以液体状态存放较好。若储存场地夏天最高气温为313K。试估计储液罐至少耐多大压力？丙烯正常沸点225.7K,解：本题要求的是最高气温时丙烯的蒸气压为多少，根据克-克方程可求出。题目缺少气化热数据，根据特鲁顿规则：,15,例3苯(A)和二苯基甲醇(B)的熔点分别为6和65,A和B可形成不稳定化合物AB2，它在30时分解为B和xB=0.5的熔液。低共熔点为1,低共熔液组成xB=0.2根据以上数据绘出其二元相图，并指出各区相态。,解：,AxBB,t/,6,65,A+l,30,1,B+l,l,B+AB2,l+AB2,A+AB2,AB2,xB=0.5,xB=0.2,16,例4已知A、B二组分系统的相图如下：,(1)画出a、b、c三个系统冷却时的步冷曲线;(2)标出各相区的相态，指出自由度为零的地方；(3)使系统p降温，说明系统状态变化情况；(4),17,解:(1),(2),l,l+A,A+AB4,B+AB4,l+B,l+AB4,f=0：三相线处，两个纯物质的熔点处,18,p,pq:=1,f=2,q,r,s,AxBB,E,(3),qr:析出固体,=2(A+sln),f=1液相组成qE移动,r:A+AB4+E(sln),f=0T不变直至液相消失,rs:A(s)+AB4(s)=2,f=1,l,l+A,A+AB4,B+AB4,19,(4)已知纯A的凝固热为-18.03kJmol-1（设不随温度变化）。低共熔液组成xB=0.6，当把A作为非理想溶液中的溶剂时，求该溶液中组分A的活度系数。,解：从图上可知A的熔点和低共熔点分别为337C、237C，低共熔液组成xB=0.6。根据非理想溶液中溶剂的凝固点下降公式：,aA=0.485=xA=(1-xB)=1.21,20,*例5A,B双液系统，A的正常沸点为100，在80,py时,xB=0.04;yB=0.4。求：(1)80时，组分A的pA*;(2)组分B的亨利常数Kh,x；(3)组分A的气化热（设气化热不随温度变化，蒸气可视为理想气体）。,g,l,xB=0.04,yB=0.4,21,解：根据题意80,py时,xB=0.04;yB=0.4。,xB=0.04很小，可视为稀溶液，则溶剂遵守拉乌尔定律，溶质遵守亨利定律。,(1)pA=py(1yB)=pA*(1xB)pA*=py(0.6/0.96)=63.3kPa,(2)pB=pyyB=Kh,xxBKh,x=pyyB/xB=10py,22,根据题意：Tb,A*=100,py和题(1)的结果:80,pA*=63.3kPa,rHmy=25.75kJmol-1上例说明挥发性溶质的溶液沸点不一定升高,(3)纯A的蒸气压与温度的关系-克克方程,23,*例6A和B可形成理想溶液，在80时，有A与B构成的理想混合气体，其组成为yB。在此温度下，等温压缩到p1=2/3py时，出现第一滴液滴，其液相组成为xB,1=1/3，继续压缩到p2=3/4py，刚好全部液化，其最后一气泡的组成为yB,2=2/3。,(1)求在80时，pA*、pB*和最初理想混合气体的组成yB；(2)根据以上数据，画出80时A与B的压力-组成示意图，并标出各区域相态与自由度数；,24,解:根据题意：A和B可形成理想溶液，在80时，有A与B构成的理想混合气体，其组成为yB。,出现第一个液滴组成为xB,1=1/3,p2=3/4py,最后一气泡的组成为yB,2=2/3。,p1=2/3py时，液相xB,1=1/3，气相yBp2=3/4py时，液相xB,2=yB,气相yB,2=2/3,压缩,压缩,25,根据理想溶液性质(R.L定律),(1)/(2),将yB=0.5代入(1)式,yB=0.5,p1=2/3py时，液相xB,1=1/3，气相yBp2=3/4py时，液相xB,2=yB,气相yB,2=2/3,p1yB=pB,1=pB*xB,1(1)p2yB,2=pB,2=pB*xB,2=pB*yB(2),26,xB,1/3,2/3,A,B,p1=2/3py时，xB,1=1/3yB=0.5,已计算出pB*=py,pA*=0.5py,p,p1,pA*,pB*,p2,对于理想溶液其液相线：pA*-pB*连线,p2=3/4py时，xB,2=0.5yB,2=2/3,0.5,27,*例7二组分A(l)，B(l)完全不互溶相图如下：,1.求60时，纯A和纯B液体的饱和蒸气压2.A，B两液体在80时沸腾，求pA,pB3.纯A的气化热。,解：从图上可得：纯A的沸点为100，纯B的沸点为90，溶液的沸点为60,60,xB=yB=0.6处pA*+pB*=pypA*=pyyA=0.4