第三讲-相平衡1120.ppt

一相律及几个基本概念二相图的分析及其应用1单组分体系相图2二组分体系的相图(1)二组分体系气液平衡相图(2)二组分体系固液平衡相图3三组分体系相图三.例题,主要内容,相律（phaserule）,相律是相平衡体系中揭示相数，独立组分数C和自由度f之间关系的规律。,f+=C+n,0等温等压1等温或等压通常指T，p两个变量3半透膜(1个T,2个p),n,确定平衡体系的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母f表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。,自由度f,相：体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相数：体系中相的总数称为相数。,气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相。,液体：按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。,固体：一般有一种固体便有一个相。,相数,独立组分数C,它的数值等于体系中所有物种数S减去体系中独立的化学平衡数R，再减去各物种间的浓度限制条件R。,在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数称为独立组分数。,一个点O点，水的三相点四条线两相平衡线OA,OB,OC介稳平衡线OD三个单相区气、液、固,单组分体系的相图水的相图,C=1f+=3,A.双液系的气液平衡相图,完全互溶的双液系,b.非理想的完全互溶双液系,(2)部分互溶的双液系,(3)完全不互溶的双液系水蒸汽蒸馏,（1）固体完全不互溶的体系,b.形成化合物的体系,（2）固体完全互溶的体系,（3）固体部分互溶的体系,B.二组分凝聚体系的液固平衡相图,a.简单的低共熔混合物,二组分体系的相图及其应用,a.理想的完全互溶双液系,二组分体系的相图(理想的完全互溶双液系),杠杆规则,蒸馏（或精馏）原理,非理想的完全互溶双液系,部分互溶的双液系,具有最高会溶温度,具有最低会溶温度,同时具有最高、最低会溶温度,不具有会溶温度,不互溶的双液系,3个特殊点A点，纯Bi(s)的熔点；H点，纯Cd(s)的熔点；E点，Bi(s)+Cd(s)+l，三相共存点。,简单的低共熔混合物,步冷曲线的绘制,形成稳定化合物的相图,与可形成化合物C，H是C的熔点，在C中加入A或B组分都会导致熔点的降低。,这张相图可以看作A与C和C与B的两张简单的低共熔相图合并而成。,形成稳定水合物的相图,形成不稳定化合物的相图,在与相图上,C是A和B生成的不稳定化合物。,因为C没有自己的熔点，将C加热，到O点温度时分解成和组成为N的熔液，所以将O点的温度称为转熔温度（peritectictemperature）。,FON线也称为三相线，由A(s)，C(s)和组成为N的熔液三相共存。,从相图上画步冷曲线,固态部分互溶的二组分系统,FJECG区是两个固溶体的固相互相共轭共存区,E点为+两个固溶体的低共熔点,两个固溶体彼此互溶的程度从JF和CG线上读出,固态部分互溶的二组分系统,三元相图的规律,1.最不规则的区域为单相区：一般为液相。,三组分体系相图,2.帽形区域为两相区：一般为两共轭液相（注意：共轭相的连结线不一定平行于底边）,3.扇形区域为两相区：顶点的固相和弧线上的溶液相,4.三角形区域为三相区：三角形的三个顶点相共存。,有一对部分互溶体系,有两对部分互溶体系,乙烯腈(A)与水(B)，乙烯腈与乙醇(C)只能部分互溶，而水与乙醇可无限混溶，在相图上出现了两个溶液分层的帽形区。,帽形区之外是溶液单相区。,帽形区的大小会随温度的上升而缩小。当降低温度时，帽形区扩大，甚至发生叠合。,有三对部分互溶体系,乙烯腈(A)-水(B)-乙醚(C)彼此都只能部分互溶，因此正三角形相图上有三个溶液分层的两相区。在帽形区以外，是完全互溶单相区。,降低温度，三个帽形区扩大以至重叠。,靠近顶点的三小块是单相区，绿色的三小块是三组分彼此部分互溶的两相区，中间EDF红色区是三个彼此不互溶溶液的三相区，这三个溶液的组成分别由D，E，F三点表示。,一个单相区ADFE是不饱和溶液单相区。,两个两相区BDF是B(s)与其饱和溶液两相共存CEF是C(s)与其饱和溶液两相共存,一个三相区：BFC是B(s),C(s)与组成为F的饱和溶液三相共存。,三组分水盐体系,固体盐B、C与水的体系,两条特殊线：DF线是B在含有C的水溶液中的溶解度曲线；EF线是C在含有B的水溶液中的溶解度曲线；,一个三相点：F是三相点，饱和溶液与B(s),C(s)三相共存，。,多条连结线：B与DF以及C与EF的若干连线称为连结线。,固体盐B、C与水的体系,应用：提纯,如果B和C两种盐类的混合物组成为Q点，如何分离出纯B?,如何得到纯C?,有复盐生成的体系,B、C两种盐可以生成稳定的复盐D,一个单相区：AEFGH,为不饱和溶液三个两相区：BEF，DFG和CGH两个三相区：BFD，DGC三条溶解度曲线：EF，FG，GH两个三相点：F和G,如果用AD连线将相图一分为二，则变为两个二盐