物理化学：4-4 两组分系统的气液液平衡相图

1、华东理工大学East China University of Science And Technology一、部分互溶系统的液液平衡一、部分互溶系统的液液平衡水水(A)异丁醇异丁醇(B)液液平衡实验：液液平衡实验： p 一定，一定，tx (压力对凝聚系统影响很小，可忽略压力对凝聚系统影响很小，可忽略)。相图：选取坐标相图：选取坐标 f=2-1+1=2 t , x（w）正偏差系统正偏差系统纯水纯水雾点雾点8.5%水相水相8.5%醇相醇相83.6%异丁醇异丁醇在水中在水中的饱和的饱和溶液溶液异丁异丁醇的醇的水溶水溶液液雾点雾点83.6%水在异水在异丁醇中丁醇中的饱和的饱和溶液溶液水的水的异丁异丁醇

2、溶醇溶液液水水(A)异丁醇异丁醇(B) 部分互溶系统部分互溶系统 20会溶点会溶点系线系线两相区两相区均相区均相区L水水异丁醇异丁醇20K会溶点会溶点系线系线两相区两相区均相区均相区L水水异丁醇异丁醇杠杆规则杠杆规则oDDowwwwmm 水相水相醇相醇相水水(A)三乙胺三乙胺(B)的液液相图的液液相图水水(A)烟碱烟碱(B)的液液相图的液液相图其他类型的液液平衡相图其他类型的液液平衡相图STGp )(STGpmixmix)( 二、部分互溶系统的气液液平衡相图二、部分互溶系统的气液液平衡相图高压低温：液液平衡相图；高压低温：液液平衡相图；高压温度较高时：最低恒沸点类型的相图；高压温度较高时：最低

3、恒沸点类型的相图；压力降低时：两相图相交。压力降低时：两相图相交。水水(A)异丁醇异丁醇(B)的气液液平衡相图（类型的气液液平衡相图（类型1）* 点、线、面的物理意义点、线、面的物理意义* 恒沸点处恒沸点处 f232001 两平衡液两平衡液相与同一相与同一气相平衡气相平衡*精馏精馏 两塔流程两塔流程水水异丁醇异丁醇1LwOwVw1LVV1Lwwwwmmoo DooHHDwwwwmm DooDDDwwwwmm 1L2L2L1Lwwwwmmoo f=2f=0f=1f=1 31RRKf*过程在图上的表达及过程在图上的表达及杠杆规则杠杆规则的应用的应用部分互溶系统其他类型的气液液平衡相图（类型部分互溶

4、系统其他类型的气液液平衡相图（类型2）H2O(A)-SO2(B)气液液相图气液液相图p三、完全不互溶系统的气液液平衡相图三、完全不互溶系统的气液液平衡相图水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏 水蒸汽蒸馏是将水蒸气通入不溶或难溶于水蒸汽蒸馏是将水蒸气通入不溶或难溶于水，但有一定挥发性的有机物中，使该有机物水，但有一定挥发性的有机物中，使该有机物在低于在低于100的温度下，随着水蒸汽一起蒸馏的温度下，随着水蒸汽一起蒸馏出来。出来。 *OH*AOHA22pppypy *OH*A2ppp 对于水和溴苯的混合物，在对于水和溴苯的混合物，在95时溴苯和水的饱时溴苯和水的饱和蒸气压分别为和蒸气压分别为p*溴苯溴苯= 16k

5、Pa、p*水水= 85.3kPa，M溴苯溴苯=157、M水水= 18，其，其馏出液馏出液的组成可计算获得：的组成可计算获得： m溴苯溴苯: m水水 = 16157/( 85.318) = 1.635 在馏出液中，溴苯的质量分数为：在馏出液中，溴苯的质量分数为： 1.635/( 1+ 1.635 )100 % = 62 % 思考与讨论思考与讨论1、判断二元溶液是否是理想溶液，是采用、判断二元溶液是否是理想溶液，是采用px图，图，还是还是tx图？图？2、C6H6（A）C6H5CH3（B）二元系，）二元系，B的摩的摩尔分数为尔分数为0.40，其泡点和露点是否相同？，其泡点和露点是否相同？（采用（采用

6、px图，液相线为直线。）图，液相线为直线。）（不同）（不同）3、A和和B二元系具有最低恒沸点：二元系具有最低恒沸点：（1）它的恒温相图会不会是图示的形状？）它的恒温相图会不会是图示的形状？ 为什么？为什么？（2）试写出在）试写出在xB 0范围内，范围内， 系统蒸气总压系统蒸气总压p的表达式。的表达式。A*ABB,H211013211xpxKpRRKfx ）（）（不会不会 4、98的的C6H6（l）比）比95的贵得多，为什么？的贵得多，为什么？ 5、为什么说通常在水银的表面盖上一层水，、为什么说通常在水银的表面盖上一层水，企图减少汞蒸气，其实是徒劳的？企图减少汞蒸气，其实是徒劳的？例例 下下表表

7、列列出出了了苯苯(A)和和乙乙醇醇(B)在在Pa 101325下下的的气气液液平平衡衡数数据据。试试回回答答： (1)蒸蒸馏馏875. 0B x的的混混合合物物，最最初初馏馏出出液液中中乙乙醇醇的的摩摩尔尔分分数数By是是多多少少； (2)将将组组成成为为775. 0B x的的混混合合物物在在精精馏馏塔塔中中精精馏馏，若若塔塔板板足足够够多多，塔塔顶顶馏馏出出液液及及塔塔釜釜残残留留液液各各是是什什么么； (3)使使mol 10组组成成为为860. 0B x的的混混合合物物，在在 71.0、Pa 101325下下达达气气液液平平衡衡。求求液液相相组组成成与与气气相相组组成成、液液相相的的物物质

8、质的的量量与与气气相相的的物物质质的的量量。 t/ 80.1 75.0 68.0 69.0 71.0 76.0 78.0 xB 0 0.050 0.475 0.775 0.875 0.985 1.000 yB 0 0.195 0.475 0.555 0.650 0.900 1.000 解：解：(1) 0.650 (2) 塔顶馏出液为最低恒沸物，塔釜残留液为乙醇。塔顶馏出液为最低恒沸物，塔釜残留液为乙醇。 (3) 875. 0B x，650. 0B y mol 0.67=mol 10650. 0875. 0860. 0875. 0V n mol 9.33=mol )67. 010(V0L nnn

9、 具有最低恒沸点的系统具有最低恒沸点的系统（1）蒸馏）蒸馏xB=0.875的混合物，最初馏出液中乙醇的的混合物，最初馏出液中乙醇的摩尔分数摩尔分数yB是多少？是多少？第一个小气泡第一个小气泡的组成？的组成？液相组成液相组成=系统组成系统组成两组两组分系分系统气统气液平液平衡和衡和气液气液液平液平衡相衡相图汇图汇总总相图掌握：相图掌握：u 点、线、面意义，自由度分析点、线、面意义，自由度分析u过程在图上的表示过程在图上的表示u 各个状态之间量的关系各个状态之间量的关系杠杆规则杠杆规则相图总结相图总结单元系统的相图单元系统的相图VTHTp dd二元系统的气液平衡相图二元系统的气液平衡相图理想溶液理

10、想溶液一般正偏差系统一般正偏差系统一般负偏差系统一般负偏差系统LL( )T( )pVVptxB, yBxB, yBAABB液相线液相线液相线液相线气相线气相线气相线气相线id.solpA*pB*tA*tB*L+VL+V塔底：塔底：纯纯A 或纯或纯B 塔顶：塔顶：恒沸混合物恒沸混合物塔底：塔底：恒沸混合物恒沸混合物塔顶：塔顶：纯纯A 或纯或纯B 具有最低恒沸点的系统具有最低恒沸点的系统具有最高恒沸点的系统具有最高恒沸点的系统部分互溶系统部分互溶系统完全不互溶系统完全不互溶系统双塔流程双塔流程水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏二元系统的气液液平衡相图二元系统的气液液平衡相图思考题一思考题一气相气相水相水相醇相醇

11、相水（水（A）-异丙醇（异丙醇（B）的蒸气压的蒸气压A)(AA pp 的蒸气压的蒸气压B)(BB pp 的蒸气压的蒸气压A)(AA pp 的蒸气压的蒸气压B)(BB pp )(A)(AA ppp )(B)(BB ppp BAppp 总总醇相醇相水相水相A 和和 B 二元系统在温度二元系统在温度 T 时时 p - x 图如下：图如下：(1) 该系统有何特征？该系统有何特征？ (2) 分别说明分别说明acdb，acdB，Ac”d”b 三条线的意义。三条线的意义。(3) 总组成总组成为为 x0 的系统在温度的系统在温度 T 下达到气液平衡时，下达到气液平衡时，pA、pB、p总总 及液相组成各为多少？及液相组成各为多少？思考题二思考题二(1) 液相部分互溶系统。液相部分互溶系统。(2) ac