二组分气液平衡20160407123

1、实 用 物 理 化 学化学教研室 陈先玉电话; QQ：460066952; 邮箱：目录图表相律和相平衡的基本概念1单组分系统相平衡相图 2二组分固-液平衡系统相图3 3第二章 相平衡气-液平衡系统相图 4二组分液-液平衡系统相图3 5三组分平衡系统相图（自学）6【知识与能力目标】 1.掌握拉乌尔定律 2.熟悉二组分理想溶液的气-液平衡相图； 3.理解实际溶液对理想溶液的偏差，熟悉最高恒沸点与最低恒沸点。 4.理解蒸馏与精馏的原理。【教学重点】 1.理想溶液与非理想溶液的气-液平衡相图【教学难点】 1.蒸馏与精馏分析第四节二组分气-液平衡系统相图一、 拉乌尔定律及理想溶

2、液二、 气相组成与液相组成第四节二组分气-液平衡系统相图四、 蒸馏与精馏原理三、 非理想溶液对理想溶液的偏差 对于二组分体系，f 最多为3。这三个变量通常是T，p 和组成 x。所以要表示二组分体系状态图，需用三个坐标的立体图表示。保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。（1） 保持温度不变，得 p-x 图 较常用（3） 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。（2） 保持压力不变，得 T-x 图 常用f f=2=22 24 4，1 1，f f3 32 2，f f2 23 3，f f1 14 4，f f0 0 第四节二组分气-液平衡系统相图二组分液-液系统液态完全互溶液态完全不互溶液态部分互

3、溶一个液相（液态混合物）两个液相（纯A+纯B）两个液相（l1+l2）第四节二组分气-液平衡系统相图 液体蒸气压示意图 在一定温度下，当液相蒸发速率与气相凝结速率相等时，液相和气相达到平衡，此时蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压，符号p* 。一、 拉乌尔定律及理想溶液第四节二组分气-液平衡系统相图 稀溶液在一定温度下达到平衡时，液面上方溶剂分子的数目比纯溶剂液面上方的少，稀溶液的蒸气压要比纯溶剂的低 。 在一定的温度及压力下，稀溶液中溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂在溶液中摩尔分数的乘积。用数学式可表示为：AAAxpp一、 拉乌尔定律及理想溶液（一） 拉乌尔定律第四节二

4、组分气-液平衡系统相图拉乌尔定律:理想溶液： 在一定的温度及压力下，溶液中任意组分在全部浓度范围内均遵守拉乌尔定律的溶液。一、 拉乌尔定律及理想溶液（二）理想溶液第四节二组分气-液平衡系统相图总蒸气压(p)为二者分压之和,即:第四节二组分气-液平衡系统相图（一）理想溶液气相组成与液相组成的关系二、 气相组成与液相组成1BAxx液相线液相线气相组成气相组成? ?第四节二组分气-液平衡系统相图（一）理想溶液气相组成与液相组成的关系二、 气相组成与液相组成（1）理想溶液的蒸气总压与液相组成成直线关系；（2）理想溶液的蒸气总压总是介于两纯液体的饱和蒸气压之间，即PA* p PB* 。若pA p pB

5、, 即 pA / p 1，故yA1，yB xB结论：易挥发组分在气相中的相对含量大于它在液相中的含量。根据道尔顿分压定律有: 第四节二组分气-液平衡系统相图（一）理想溶液气相组成与液相组成的关系二、 气相组成与液相组成BpAp（一）理想溶液气相组成与液相组成的关系二、 气相组成与液相组成第四节二组分气-液平衡系统相图1BAyy液相线气相线理想溶液的p-x(y)图xByB第四节二组分气-液平衡系统相图二、 气相组成与液相组成（二）理想溶液的蒸气压-组成式pA p xBlgg-l第四节二组分气-液平衡系统相图二、 气相组成与液相组成（二）理想溶液的蒸气压-组成式p-x（ y）相图分析两条线：液相线

6、，气相线三个区：液相区，气相区，气液两相平衡共存区两个点：纯A，纯B f=2122+1=1 在气-液两相平衡区只有一个自由度，若指定压力，平衡时气、液相组成也就随之确定了。目标检测1二组分理想溶液与之平衡的蒸气总压大小，下面哪种说法是正确的 ( ) A 与溶液的组成无关 B 大于任一组分的饱和蒸气压 C 小于任一组分的饱和蒸气压 D 介于二组分蒸气压之间D2.A和B形成理想溶液，已知在一定温度下， pA pB 在液相中分别为xA和xB，与之平衡的气相组成分别为yA和yB，它们正确的关系是（ ）。A xA=yA B xAyA D无法固定关系B 对理想液态混合物，若已知两个纯液体在不同温度下的蒸气

7、压数据，则可通过计算得出其温度-组成图。表示两组分系统的沸点与组成关系的相图叫沸点-组成图,简称T-x（y）图。（三）理想溶液的沸点-组成T-x(y)图在讨论蒸馏或精馏时T-x图十分有用，因为蒸馏通常在等压下进行。BBAABBBxpxpxpy第四节二组分气-液平衡系统相图二、 气相组成与液相组成实验绘制 T-x 图BTATBA/KT定压定压1xBxDEglg-l1T2x第四节二组分气-液平衡系统相图（三）理想溶液的沸点-组成T-x(y)图二、 气相组成与液相组成 (1) (1) 在T-x图上，气相线在上，液相线在下，梭形区是气-液两相区。 (2)(2)溶液区别于纯液体，其沸点在定压下并非恒定，

8、存在沸腾温度区间。（三）理想溶液的沸点-组成T-x(y)图二、 气相组成与液相组成T-x（ y）相图分析：两条线，三个区，两个点：第四节二组分气-液平衡系统相图(3)(3) px图与Tx图相比饱和蒸气压大的组分沸点低，饱和蒸气压大的组分沸点低，饱和蒸气压小的组分沸点高。饱和蒸气压小的组分沸点高。物系点：表示系统的温度、压力及总组成在相图中的状态点。相点：相线上的点，相图中表示某个平衡组成的点。x1x3x4x2x0第四节二组分气-液平衡系统相图二、 气相组成与液相组成目标检测3A和B形成理想溶液，已知纯态时的沸点TA TB，在液相中的组成分别为 xA和 xB，在平衡的气相中为 yA和 yB，其关

9、系正确的是 ( ) A xA = yA B xA yA D 关系不能确定C 4.A和B二组分气液相图(见下图)。当系统分别处于M点和N点时，它们的状态正确的是( )。A.系统在M点是气、液两相，T=400K;B.系统在N点是气、液两相， xB = 0.7;C.系统在M点气相，T=400K;D.系统在N点是液相，xB = 0.7。A正偏差: pA pA*xA pB pB*xA负偏差: pA pA*xA pB T TB B，恒沸物为恒沸物为C C ，最后的残留物是，最后的残留物是 ( ) ( ) A 接近纯 A B 接近纯 B C 恒沸物C D 不能确定D第四节二组分气-液平衡系统相图 f = 2

10、 - - + 1（T 或或 P）1. 相图：相图：组成、性质间关系的图组成、性质间关系的图 T一定，一定，P-x 图图 P一定，一定，T-x 图图2. 理想溶液：理想溶液：BABABBBABABABBBAAAxPPPPxPxPPPPxxxPPxPP)()1(1,*PAB0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 xBT一定l相xByBg相P = PA + PBPA0PB0P-x图二组分理想溶液，gl 平衡小结px图与Tx图相比液相线和气相线的位置；相区位置；饱和蒸气压大的组分沸点低，饱和蒸气压大的组分沸点低，饱和蒸气压小的沸点高饱和蒸气压小的沸点高。比较理想液态混合物与一般正负偏差的px与tx图除理想液态混合物的px图中液相线为直线外，它们具有以下共同特征：*BAppp *BATTT 易挥发组分在气相中的组成大于在液相中的组成第四节二组分气-液平衡系统相图第四节二