物理化学5章_多相平衡习题课.ppt

1、相平衡习题课,一、吉布斯相律,二、单组分体系,1.克拉贝龙-克劳修斯方程,2.水的相图,相平衡习题课,三、二组分体系相图,（一）双液体系相图,完全互溶双液体系,理想的 非理想的,部分互溶双液体系,不互溶双液体系 精馏原理 杠杆规则,相平衡习题课,完全互溶双液体系相图,相平衡习题课,此类相图可看成由两个简单相图组合起来的，在P-X图上有最高点，在T-X图上有最低点，这个最低点称为最低恒沸点，该点组成的物系称为恒沸混合物。负偏差很大的体系，在P-X图上有最低点，而在T-X图上有最高点。,相平衡习题课,平衡两相的相对质量比符合杠杆规则,部分互溶双液体系相图,相平衡习题课,完全不互溶的双液体系 此体系

2、的两种液体共存时，每个液体都有其固定的蒸汽压，且与各液体的数量无关。体系的总蒸汽压等于两种液体的饱和蒸汽压之和，因此，体系的沸点低于任一纯组分的沸点。可解释水蒸汽蒸馏精馏原理。,相平衡习题课,杠杆规则 n液DO=n气FO，式中n液和n气分别表示剩余物和馏出物的摩尔数，将n液+n气=n总的关系代入上式，可求得n液和n气。杠杆规则是以平衡相的连接线上总组成点为支点，作为杠杆关系来计算平衡相的相对量。 如果相图上的组成不是用摩尔分数表示，而是用总质量数百分数表示时，杠杆规则仍适用。,相平衡习题课,（二）固液体系相图,简单低共溶混合物 形成稳定化合物 形成不稳定化合物,相平衡习题课,（1）步冷曲线法

3、（2）分析 （3）冷却过程中 相变化的情况,相平衡习题课,水-盐体系 溶解度法 E：冰、盐、溶液三相共存及三相共存所能达到的最低温度。两相共存区，杠杆规则适用。 应用：制冷剂，精制盐类 形成稳定化合物的相图可以看成是两个简单低共熔体系的相图合成。形成不稳化合物的体系做一般了解。,相平衡习题课,四、三组分体系,等边三角形表示法 三角形的顶点表示三个组分，三条边分别表示A-B，B-C，C-A二组分体系的组成。三角形内的体系点，代表三组分体系。由体系点引各边的平行线，体系点的组成由这些平行线的长度决定。用等边三角形法表示的三组分体系组成时的特征。,相平衡习题课,2. 部分互溶的三液体系 连续萃取 3

4、. 二固体和一液体的水-盐体系,相平衡习题课,例一、指出下列平衡体系的组分数，自由度（或条件自由度）各为多少？ NH4Cl（g）部分分解为NH3（g）和HCl（g） NH4Cl=NH3+HCl b. 若在上述体系中再加入少量的NH3（g）,相平衡习题课,NH4HS（S）在和任意量的NH3（g）及H2S（g）平衡NH4HS=NH3（g）+H2S（g） d. C（S），CO（g），CO2（g），O2（g）在1000达到平衡 C（S）+1/2O2（g）=CO（g） CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）,相平衡习题课,例二、不同温度时溴化钾在水中的溶解度S数据如下：,已知当KBr水溶液的浓度为1

5、mol/kg时，溶液的冰点比纯水降低3.29。 （1）绘制水-溴化钾二组分体系相图，估计其低共熔点的温度。,相平衡习题课,（2）若把温度为100 的100gKBr饱和溶液冷却到20，使部分KBr晶体析出。过滤后，所得晶体溶于水，蒸发此溶液直到100达到饱和为止，然后再冷到20，如此又可得到KBr的晶体。试计算重结晶后纯KBr的重量百分数。 （3）若使100的KBr饱和溶液冷却到20，滤去第一批结晶后蒸发母液，使之再在100饱和，然后再冷却到20，如此又得到第二批结晶。试求所得KBr的总重量百分数为多少？,相平衡习题课,解： （1）绘制H2O-KBr体系的温度-组成相图，关键是在相图上画出两条液

6、相线，即KBr水溶液的凝固点下降曲线和KBr在水中的饱和溶解度曲线。 根据适用于电解质溶液的凝固点下降公式：,利用此关系式，可以求得如下结果：,相平衡习题课,根据上述数据,在相图上描绘出KBr水溶液的凝固点下降曲线ab。 由KBr在水中的溶解度数据可以求得相应的KBr在溶液中的质量百分浓度。结果如下：,根据以上数据，在相图上绘出KBr在水中的饱和溶解度曲线cd。延长ab、cd线交与e，e即为最低共熔点。,相平衡习题课,H2O-KBr体系相图,相平衡习题课,（2）一次结晶的重量百分数可由相图用杠杆规则或几何法（见相图所示）求出：,将19.7gKBr配成100时的饱和溶液（含KBr51%）38.6g，则第二次结晶所得的KBr为：,相平衡习题课,（3）第一次结晶后，可得母