物理化学4.相平衡.ppt

* （3）oc 线的斜率 * 4、相图的应用 a b d c e 1）应用相图可以说明在外界条件改变时发生相变化的情况；见右图 2）应用相图可以知道在某温度压力条件下系统所处状态。 系统点 * 水的相图 （高压部分） * 双组分凝聚系统的相图 The Phase Diagram of Two-Component Systems * 二组分系统相律形式：f = C-P+2 = 2-P+2 = 4-P P=4时，f=0，相数最多，无变量，即T、p、x、y都 为某确定值，不能任意变化。 P=1时，Fmax=3，三个变量（T、p、组成），作图 为立体图。 P=2时，f=2 双变量系统，作平面图：若T一定作 压力－组成图p-x(y) ，此时f =C-P+1=3-P； 或P一定，作温度－组成图T-x(y) 。 * 杠杆规则 对组分B做物料恒算 组成以组分B的摩尔分数表示 系统的总组成及气液两相的 组成分别为xB,0、 yB (g)、xB(l) 系统总摩尔数及气液两相的 摩尔数分别为n、 n (g)、n(l) * 讨论： 1）杠杆规则表示多组分系统两相平衡时，两相的数量 之比与两相组成、系统组成之间的关系。 上述公式可推广到任意两相， 表示为 若已知系统总的摩尔数， 可求出气相和液相的摩尔数 即解方程组 n(l) n n (g) V x 0 y xB(l) yB (g) xB,0 * 2）组成以组分B的质量分数表示时的杠杆规则可表示为 3）杠杆规则根据物质守恒原理得出，所以适用于各种两组分相图的任意两相平衡共存区 当组成不同的两种混合物混合形成一个新的混合物时，此新混合物的组成一定介于原两混合物组成之间，且原两混合物的数量之比也符合杠杆规则。 * 相图掌握： 点、线、面意义，自由度分析 由相图分析相变过程 各个状态之间量的关系——杠杆规则 * 二组分系统液-固相图 固态不互溶凝聚系统 生成化合物的凝聚系统 二组分凝聚系统(系统内不存在气相，只有液相与固相） * 固态不互溶凝聚系统 a、b—纯物质熔点 aE、bE—溶液凝固点随溶液组成变化关系；固体A、B在溶液中的溶解度随温度的变化关系。 c f e d L’ 冷却过程: c→d B(s) 析出 →e nL/nS=eS’/eL’ →f l→A(s)+B(s) 过f点：液相消失 CED—三相平衡线 f ＝2－3＋1＝0 S’ E—低共熔点 点、线、面 * 生成稳定化合物的系统 S=3,R=1 C=3-1=2 稳定化合物:在其熔 点以下稳定存在,熔化 时所生成的液相与固 相化合物组成相同 d Q l P t A B A(s)+C(s) A(s)+l l+C(s) C(s)+B(s) L2 C L1 l+C(s) xB R l+B(s) 两个具有低共熔点的 固态不互溶系统相图 的组合 左边为A－C系统相图 右边为C－B系统相图 * d 一、生成稳定化合物的系统 d c c’ P、Q点为纯物质A、B的熔点 R点为稳定化合物C的相合熔点 F=1-2+1=0 L1点为A－C低共熔点 L2点为B－C低共熔点 Q l P t A B A(s)+C(s) A(s)+l l+C(s) C(s)+B(s) L2 C L1 l+C(s) xB R l+B(s) d 点、线、面 * 水?硫酸二元系相图 H2SO4·H2O H2SO4·2H2O H2SO4·4H2O * 小 结 1、相图及其特征 二组分凝聚系统液－固相图 2、计算和应用 杠杆规则 描述相变化情况 * S2 l t℃ A B A(s)+B(s) S1 A(s)+l l+B(s) xB E t*A t*B 1、生成简单低共熔混合物 点： t*A ，t*B ，E 线： 铅垂线对应纯物质,F=1 斜线为凝固点降低曲线 F=1 水平线为三相线，F=0 面： 上方 液相区 中间 液－固两相平衡区 下方 固－固两相平衡区 * 生成稳定化合物系统的相图 E l A B A(s)+C(s) A(s)+l l+C(s) C(s)+B(s) l+B(s) C E l+C(s) xB R t℃ t*A t*B 点： t*A ，t*B ，E 线： 铅垂线对应纯物质,F=1 斜线为凝固点降低曲线 F=1 水平线为三相线，F=0 面： 上方 液相区 中间 液－固两相平衡区 下方 固－固两相平衡区 E * 例 HAc及C6H6的凝聚系统相图如下图。 （1）指出各区域所存在的相和自由度数； （2）该系统的最低共熔温度为－8℃，最低共熔混合物的组成含C6H6 64%（质量百分数，以下同）。试问将含苯75%和25%的溶液各100g由20℃冷却时，首先析出的固