完全互溶双液系相图.doc

4.3 完全互溶的双夜系相图4.3.1 二组分系统的相律的应用最多可有四相平衡共存，是无变量系统。 最多可有三个自由度-T，p，x均可变，属三变量系统。因此，要完整的描述二组分系统相平衡状态，需要三维坐标的立体图。但为了方便，往往指定一个变量固定不变，观察另外两个变量之间的关系，这样就得到一个平面图。如：保持温度不变，得 p-x 图 较常用保持压力不变，得 T-x 图 常用保持组成不变，得 T-p 图 不常用。若保持一个变量为常量，从立体图上得到平面图。相律 单相，两个自由度。 最多三相共存。二组分系统相图种类很多，以物态来区分，大致分为： 完全互溶双液系气-液平衡相图 部分互溶双液系 完全不互溶双液系具有简单低共熔混合物 稳定化合物 有化合物生成 不稳定化合物固-液平衡相图 固相完全互溶 固相部分互溶 固相部分互溶 等4.3.2 理想的完全互溶双液系相图若A 、B两种液体均能以任意比例相互混容形成均匀单一的液相，则该系统称为完全互溶双液系。根据相似相容原理，它可以分为：理想的完全互溶双液系和非理想的完全互溶双液系。首先学习理想液态混合物的相图。4.3.2.1. 理想溶液p-x图设A 、B形成理想溶液，其饱和蒸气压分别为PA* 和PB*，P为体系的总蒸气压。以xA为横坐标，以P蒸气压为纵坐标，在p-x图上分别表示出PA、PB、P 与xAl的关系。p-x-y图同压下 ， 之间的关系若知道一定温度下的PA*、PB*，就可据液相组成（xA/xB）求其气相组成（yA/yB）若 则 此时 即蒸气压大的组分在气相中浓度更大。 若 ，此时 ， 即蒸气压小的组分气相中浓度更小。 l-液相区 f* =2；g-l-气液平衡区 f* =1；g-气相区 f* =2。4.3.2.2. 理想溶液的 Tx图以T对 及 作图，得两条不重合的线。 绘制方法：(1) 配制一系列不同浓度的溶液，测各溶液的沸点， 做图即可得T 线，T 线不是线性。(2) 将与每一溶液相平衡的气相取出分析，即可得 T 曲线（易挥发组分在气相中含量高, T 在T 线上方）。 TA*和TB* 分别为甲苯和苯的沸点。显然P* 越大，Tb 越低。在T-x图上，气相线在上，液相线在下，上面是气相区，下面是液相区，梭形区是气-液两相区。介绍线、面意义、自由度。物系点、相点、结线、露点、泡点等。4.5.3.杠杆规则气-液平衡区,气液相组成（相点）通过物系点做水平线分别同气、液相线相交。在T-x图的两相区，物系点C代表了体系总的组成和温度。通过C点作平行于横坐标的等温线，与液相和气相线分别交于D点和E点。DE线称为等温连结线。落在DE线上所有物系点的对应的液相和气相组成，都由D点和E点的组成表示。上式为杠杆规则表达式 适用范围：任何两相平衡区。 作用：可以用来计算两相的相对量（总量未知）或绝对量（总量已知）。2.5.4.非理想的完全互溶双液系对完全互溶双液系，理想溶液也总是少数，大部分是非理想溶液，前已述及，其产生偏差的原因有： 若 增大，正偏差。若 减小，负偏差。若发生解缔，则P增大，Q0，V也增大，正偏差。若 A 、B 化合或缔合，则P 减小，Q0，V也减小， 负偏差。 偏差程度与两液体的性质和温度有关。二组分非理想溶液根据偏差程度大致分为三种类型：1. 正(负)偏差不大（ ）px，Tx图与理想溶液偏差不大，这时液相线已不再是直线。2.正偏差很大，在p-x图上有最高点由于A，B二组分对拉乌尔定律的正偏差很大，在p-x图上形成最高点，如图(a)。求出对应的气相的组成，分别画出p-x(y)和T-x(y)图，如(b)，(c)所示。在p-x图上有最高点者，在T-x图上就有最低点，这个最低点称为最低恒沸点。T1 为最低恒沸点。处在最低恒沸点的溶液，称为最低恒沸混合物。若进行分馏时，在A边只能得到纯A和最低恒沸物。在B边只能得到纯B和最低恒沸物。在A区如何得到纯B？先得恒沸物，然后破坏后，再蒸馏分离。 注意：恒沸混合物是混合物而不是化合物，它的组成在定压下有定值。改变压力，最低恒沸点的温度也改变，它的组成也随之改变。属于此类的系统有： 等。在标准压力下， 的最低恒沸点温度为351.28K，含乙醇95.57% 。3.负偏差很大，在p-x图上有最低点在p-x图上有最低点，在T-x图上就有最高点，这最高点称为最高恒沸点。最高点所对应的溶液是最高恒非混合物。若进行分馏，结果如何？4.5.5 蒸馏或精馏原理(1).蒸馏简单蒸馏只能把双液系中的A和B粗略分开。在A和B的T-x图上，纯A的沸点高于纯B的沸点，说明蒸馏时气相中B组分的含量较高，液相中A组分的含量较高。一次简单蒸馏，馏出物中B含量会显著增加，剩余液体中A组分会增多。如有一组成为x1的A、B二组分溶液，加热到T1时开始沸腾，与之平衡的气相组成为y1，显然含B量显著增加。液相中含高沸点的组分比增多，组成沿OA线上升，沸点也升至T2，这时对应的气相组成为y2。接收T1-T2 间的馏出物，组成在y1与y2之间，剩余液组成为x2，A含量增加。这样，将