1、00-7-15,1,1 将一定量的NH4Cl(s)置于真空容器中, 加热分解达平衡, 系统的组分数为 _ , 相数为_, 自由度数为 .,1,2 酚与水混合形成相互饱和的两个液层, 该平衡系统的独立组分数 C = _, 相数 P = _, 自由度数 F = _.,3 单组分相图上每一条线表示 时系统温度和压力之间的关系, 这种关系遵守 _方程.,两相平衡,2,2,1,克劳修斯-克拉贝龙,2,2,第六章、相平衡,00-7-15,2,4 如果完全互溶的二组分液体混合物对拉乌尔定律有较大的正偏差, 在T - x 相图中就有一个 , 此点组成的混合物称为 , 具有 相等和 恒定的特征。,最低恒沸点,5
2、 FeCl3 和 H2O形成四种水合物: FeCl36H2O; 2FeCl33H2O; 2FeCl35H2O; FeCl32H2O, 该系统的独立组分数为 _, 在恒压下最多能有_相共存.,6 把NaHCO3放在一抽空的容器中, 加热分解并达到平衡: 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g), 该系统的独立组分数 C = _; 相数 P = _; 自由度数F = _.,2,恒沸混合物,气液两相组成,沸腾温度,3,F = CP + 1,SRR = 411 = 2,3,CP + 2 = 1,00-7-15,3,9 在一块透明矿石中有一气泡, 泡中可见少量水.
3、 假设泡中无其他物质, 能否不破坏矿石而估算岩石在形成时的最低压力? _.,7 具有最高恒沸点的A-B二组分系统, 精馏至最后其馏出物是_; 残留液是_.,8 已知丙酮在两个温度下的饱和蒸气压, 能否求得其正常沸点? _ .,纯 A或纯 B,可以. 将透明矿石加热, 观察泡中的变化. 当泡中的水全部变为蒸气时, 记录下温度. 然后用克-克方程即可估算出岩石形成时的最低压力,可以, 用两次克-克方程即可求得其正常沸点和蒸发焓,恒沸混合物C,00-7-15,4,10 相图与状态图的关系是_ _.,11 稀溶液的凝固点是否一定比纯溶剂低? _.,不一定. 参见右图,相图是状态图的一种. 相图的坐标都
4、是系统的强度性质. 单组分相图是系统状态图在坐标轴 p和 T平面上的正投影,12 在101.3kPa和 30时, 有100g 由60%H2O及40% C2H5OH 所组成的溶液, 形成上下两层. 在C2H5OH层中含有70%的C2H5OH, 在H2O层中含有 92%的H2O, 则水层的质量为_ g, 层的质量为_ g.,48.4,51.6,00-7-15,5,1 只受环境温度和压力影响的二组分平衡系统, 可能出现的最多相数为 _ . A. 2 B. 3 C. 4 D. 5,C,2 在N2(g), O2(g)系统加入固体催化剂, 生成几种气态氮的氧化物, 系统的自由度数 F = _. A. 1
5、B. 2 C. 3 D. 随生成氧化物数目而变,C,3 AlCl3加入水中形成的系统, 其独立组分数是_.A. 2 B. 3 C. 4 D. 5,A,F = CP + 2,00-7-15,6,4 关于相律的适用条件, 下列说法较准确的是_.A. 封闭系统 B. 敞开系统C. 多相平衡系统 D. 平衡系统,D,5 碳酸钠与水可形成下列几种水合物: Na2CO3 H2O, Na2CO3 7H2O, Na2CO3 10H2O. 在101.325kPa, 与碳酸钠水溶液和冰共存的含水盐最多可以有 _种.A. 0 B. 1 C. 2 D. 3,B,6 单组分物质的熔点温度 _.A. 是常数 B. 仅是压
6、力的函数 C. 同时是压力和温度的函数函 D. 是压力和其它因素的函数,B,F = CP + 1 C = 2; 当F = 0时, P = 3(溶液, 冰, 固体盐),00-7-15,7,7 某种物质在某溶剂中的溶解度 _.A. 仅是温度的函数 B. 仅是压力的函数 C. 同时是温度和压力的函数 D. 是温度, 压力及其它因素的函数,C,8 相图与相律的关系是 _.A. 相图由相律推导出 B. 相图决定相律C. 相图由实验结果绘制, 与相律无关 D. 相图由实验结果绘制, 相图不能违背相律,D,9 下述关于相图的作用的理解中, _是错误的.A. 通过相图可确定一定条件下系统由几个相组成B. 相图
7、可表示出平衡时每一相的组成如何C. 相图可表示出达到相平衡所需时间长短D. 通过杠杆规则可求出两相的相对数量多少,C,F = CP + 2 当 C = 2; P = 2时, F = 2 (温度,压力),00-7-15,8,10 已知A液体的沸点比B 液体高, 且两者能形成低共沸混合物E. 将任意比例的A和B进行蒸馏, 塔顶馏出物应是_.A. 纯A B. 纯B C. E D. B + E,C,11 已知温度为T时, 液体A的蒸气压为13330Pa, 液体B的蒸气压为6665Pa. 若A与B形成理想液态混合物, 则当A在液相中的摩尔分数为0.5时, 其在气相中的摩尔分数为_.A. 1/3 B. 1
8、/2 C. 2/3 D. 3/4,C,12 某4种固体形成的均匀固溶体应是 _相.A. 1 B. 2 C. 3 D. 4,A,00-7-15,9,14 组分A和B能形成以下几种稳定化合物: A2B(s), AB(s), AB2(s), AB3(s)设所有这些化合物都有相合熔点, 则此A-B凝聚系统的低共熔点最多有_个.A. 3 B. 4 C. 5 D. 6,C,15 在一个刚性透明真空容器中装有少量单组分液体, 若对其持续加热, 可见到_; 若使其不断冷却, 则会见到_. A. 沸腾现象 B. 三相共存现象C. 临界现象 D. 升华现象,C,13 用_可以区分固熔体和低共熔混合物. A. 放大
9、镜 B. 金相显微镜 C. 超显微镜 D. 电子显微镜,B,B,10,(1) C = S R R= 3 1 02F = C + 2 = 2 3 + 2 = 1 (2) C = SR R= 3 1 0 2F= C P + 2 = 23 + 2 1 关于相数: 固体物质若不形成固熔体, 有几种物质就有几个纯固相; 气相内无论有多少种物质, 都是一个气相. 关于R: 第(1)种情况下, CaO(s)与CO2(g)虽保持物质的量相等, 但因两者处于不同相, 不能算作组成变量的限制条件. 纯固相CaO的摩尔分数始终为1, 与气相中CO2的摩尔分数无关.,相律,例 (1) 仅由CaCO3(s)部分分解,
10、建立如下反应平衡： CaCO3 (s) = CaO(s) +CO2(g) (2) 由任意量的 CaCO3(s), CaO(s), CO2 (g)建立如下平衡： CaCO3 (s) = CaO(s) +CO2(g) 试求两种情况下, 系统的组分数C = ？自由度数 F = ?,11,相律,例 指出下列平衡系统中的组分数C, 相数P 及自由度数F. I2(s)与其蒸气成平衡; CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡; (3) NH4HS(s)在真空容器中与分解产物NH3(g)和H2S (g)成平衡; (4) 取任意量NH3(g)和H2S(g) 与NH4HS(s) 成平衡; (
11、5) I2 在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡(凝聚系统).,(1) S = 1, R =0, R = 0, 故C = SRR = 100 = 1;P = 2; F = CP + 2 = 12 + 2 = 1 ( T 或 p) (2) S = 3, R = 1, R = 0, 故C = SRR = 310 = 2;P = 3; F=CP + 2 = 23 + 2 = 1 (3) S = 3, R = 1, R =1, 故C = SRR = 311 = 1;P = 2; F = CP + 2 = 12 + 2 = 1 (4) S = 3, R = 1, R = 0, 故C = SRR
12、= 310 = 2;P = 2; F=CP + 2 = 22 + 2 = 2 (5) S = 3, R = 0, R = 0, 故C = SRR = 300 = 3;P = 2; F=CP + 1 = 32 + 1 = 2,12,C = S R R= 4 1 12,F = C P2 = 2 3 + 2 = 1,相律,例 仅由NaHCO3(s)部分分解, 建立如下反应平衡: NaHCO3 (s) = NaCO3(s) + CO2(g) + H2O (g) 试求系统的 组分数 C =? 自由度数 F = ?,13,相律,(1) 物种数 S = 3独立的化学平衡数 R = 0其它限制条件数 R =
13、0 故组分数 C = SRR = 3又相数 P = 3故自由度数 = C P + 2 = 3 3 + 2 = 2 (2) 当自由度 = 0 时平衡共存相数最大.P = C f + 2 = 3 0 + 2 = 5,例 在25时, A, B和C三种物质(不能互相发生反应)所形成的溶液与固相 A 和由 B 与 C 组成的气相同时呈平衡. (1)试计算此系统的自由度数? (2)试计算此系统中能平衡共存的最大相数?,14,磷的相图,图中每条线的斜率按克氏方程确定,例 已知: 在863K和4.4106 Pa时, 固体红磷, 液体磷和磷蒸气处于平衡； 在923K和1.0107 Pa时, 液态磷, 固态黑磷和
14、固态红磷处于平衡; 黑磷、红磷和液态磷的密度分别为2.70 103 kgm3, 2.34 103 kgm3 和 1.81 103 kgm3; 黑磷转化为红磷时要吸收热量. 根据以上数据画出磷相图的示意图; 问黑磷和红磷的熔点随压力怎样变化.,因vapH 0, vapV 0, 所以OB线的斜率都为正. OA升华线类似.因黑磷密度大于红磷, 故黑磷转化为红磷时体积增大, 又知该过程吸热, 故OD线的斜率为正.,同样, 因fusH 0, fusV 0, 所以OO, OC 线的斜率都为正, 表明黑磷和红磷的熔点都随压力增大而升高.,15,碳的相图,(1) O点是石墨、金刚石、液相共存的三相平衡点. (
15、2) OA为石墨、金刚石之间的相变温度随压力的变化线；OC为金刚石的熔点随压力的变化线. (3) 常温常压下石墨是稳定相. (4) 从OA线上读出 2000K时, 转变压力为 65 108 Pa. (5)OA线斜率 dp / dT = H/(T V) 0, 石墨 金刚石, Hm 0, 故V 0, 即石墨密度比金刚石小.,例 图为碳的相图, 问: (1) O点是什么点; (2) 曲线OA, OB, OC分别表示什么？ (3) 常温常压下石墨, 金刚石何者是热力学上的稳定相； (4) 在2000K把石墨转变成金刚石需要多大压力？ (5) 在任意给定的温度和压力下, 石墨和金刚石那个密度大? 已知
16、石墨 金刚石 Hm 0.,16,理想液态混合物气液组成计算,例 60时甲醇(A)的饱和蒸气压83.4 kPa , 乙醇(B)的饱和蒸气压是47.0 kPa , 二者可形成理想液态混合物, 若液态混合物的组成为质量分数 wB = 0.5 , 求60时与此液态混合物的平衡蒸气组成(以摩尔分数表示). (已知甲醇及乙醇的M r 分别为32.04及46.07.),系统的总压力: p = pA*xA + pB*xB = 68.47 kPa,该液态混合物的摩尔分数:,yB = 0.282,平衡蒸气组成:,17,理想液态混合物气液组成计算,(2) 开始沸腾时第一个气泡的组成, 即上述溶液的平衡气相组成, 设
17、为yB, 则,yA = 1yB = 0.523,(1) p = pA* + ( pB* - pA* )xB,例 100时, 纯CCl4(A)及纯SnCl4(B)的蒸气压分别为1.933105 Pa及0.666105Pa.这两种液体可组成理想液态混合物. 今有这种液态混合物, 在外压力为1.013105Pa的条件下, 加热到100时开始沸腾. 计算: (1) 该液态混合物的组成; (2) 该液态混合物开始沸腾时的第一个气泡的组成.,18,理想液态混合物气液计算,例 已知甲苯和苯在90下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12kPa, 两者可形成理想液态混合物.取200.0g甲苯和
18、200.0g苯于带活塞的导热容器中, 始态为一定压力下90的液态混合物. 在恒温90下逐渐降低压力, 问: (1)压力降到多少时, 开始产生气相, 此气相的组成如何? (2)压力降到多少时, 液相开始消失, 最后一滴液相的组成如何? (3)压力为92.00kPa时, 系统内气液两相平衡, 两相的组成如何? 两相的物质的量各为多少?,以 A代表甲苯, B 代表苯. 系统总组成为:,(1) 刚开始产生气相时, 可认为液相组成与系统总组成相等,19,(2)只剩最后一滴液相时, 可认为气相组成与系统总组成相等,(3)压力为92.00kPa时,20,液态完全互溶, 气液相图及杠杆规则,例 101.325
19、kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下: t/ 100 102.1 104.4 107.5 113.8 118.1xB 0 0.300 0.500 0.700 0.900 1.000yB 0 0.185 0.374 0.575 0.833 1.000 (1) 画出气-液平衡的温度-组成图; (2) 从图上找出组成为xB = 0.800的液相的泡点; (3) 从图上找出组成为yB = 0.800的气相的露点; (4) 105时气-液平衡两相的组成是多少? (5) 9kg 水与30kg 醋酸在105. 0 达到平衡, 气、液两相的质量各为多少克?,(2) xB= 0.800 时, 泡
20、点为110.2. (3) yB= 0.800时, 露点为112.8. (4)105时 xB = 0.544, yB = 0.417. (5)系统的总组成:,21,气相和液相的质量分别为:,22,液态完全互溶, 最低恒沸点,在 x0 处xA xB; 在 x0右侧图中的两相区, 两相平衡时yB xB.,例 A, B两种液体在液态完全互溶且具有最低恒沸点. 若饱和蒸气压p*A = 2p*B, 试作温度一定的压力组成图, 标出图中各区的相态及成分, 设恒沸组成为x0, 试比较在恒沸组成处xA 与 xB,的相对大小. 在恒沸组成的右侧的两相区两相平衡时, 是yB 与 xB的相对大小又如何？,23,液态完
21、全互溶, 最低恒沸点,上述系统在一定温度下的蒸气压- 组成图示意如下:,例 A, B两液态物质可完全互溶, 在同温度下pA pB. 在一定压力下, 将A, B溶液在一精馏塔中进行精馏, 若塔足够高, 无论溶液的组成如何改变, 在塔顶只能得到xB = 0.7的恒沸混合物, 试绘出在一定温度下的上述系统的蒸气压组成图.,24,液态完全互溶, 最低恒沸点,精馏,(2) 塔顶得到恒沸混合物E , 塔底纯液体B.,(1) 如图.,例 已知A, B两种液体完全互溶, 且 p*B p*A, 在常压下具有最低恒沸混合物组成为E. (1) 试画出该系统的T-x图, p-x 图; (2) 若有一组成介于B与E 之
22、间的A, B二组分溶液, 经精馏后, 在塔顶和塔底各得什么产物?,25,液态完全互溶, 最低恒沸点, 求溶剂活度因子, 克克方程,例 A, B二组分在101.325kPa下的温度-组成图如下. 已知液体B 在80下蒸气压力为101.325kPa, 气化焓为30.76 kJmol1. 现有8 mol B 和2 mol A 的混合物在101.325 kPa, 65时达平衡, (1) 求平衡气相的物质的量; (2) 求平衡液相中组分B 的活度和活度系数; (3) 此混合物能否用简单精馏的方法分离为两纯组分? 为什么?,得 p*B(65) = 63.6kPa,(3) 因图中有恒沸点, 单纯用精馏方法只
23、能得到纯B及恒沸混合物而不能得到纯A.,aB = xB fB = 0.9 1.12 = 1.01,26,液相部分互溶, 液液平衡, 高低会熔点,例 丙三醇(A)间甲苯胺(B)可形成部分互溶二组分系统, 相图如图所示: (1)将30g丙三醇和70g间甲苯胺在20时混合, 系统为_相； (2)上述混合液加热至60, 可建立_相平衡, 各相组成分别为_和_; 各相质量分别为_和_; (3)将系统温度继续升至120, 系统又为_相, 相组成为_.,1,2,wB(l1) = 0.18,wB(l2) = 0.76,10.5g,89.5g,1,wB = 0.70,27,液相部分互溶，有低共沸点,例 水(A)
24、-异丁醇(B)系统液相部分互溶. 在101.325kPa下, 共沸点为89.7, 气(G), 液(L1), 液(L2)三相平衡的组成wB 依次为0.70, 0.087, 0.85. 今有350g水和150g异丁醇形成的系统在标准压力下由室温加热, 问: (1)温度刚要达到共沸点时, 系统处于相平衡时存在哪些相? 其质量各为多少? (2)当温度由共沸点刚有上升趋势时, 系统存在哪些相?其质量各为多少?,(1) 此时存在两共轭液相: 水相(wB = 0.087)和异丁醇相(wB = 0.85).,(2)此时存在水层(wB = 0.087)和气相(wB = 0.70)平衡共存.,28,液相部分互溶，
25、有低共沸点,系统总组成wB = 9.6/(9.6+14.4) = 0.40,当t = t0dt 时, 两液相 l1 和l2 共存,当t = t0 + dt 时, 液相l1和气相gE共存,例 A, B二组分液态部分互溶系统的气-液平衡相图如下: (1) 标明各区域中的稳定相； (2) 将14.4kg纯A液体和9.6kg纯B液体混合后加热, 当温度无限接近 t0 时, 有哪几个相平衡共存？各相的质量是多少？当温度刚刚离开 t0 时有哪几个相平衡共存? 各相的质量各是多少？,29,液相部分互溶, 拉乌尔定律, 亨利定律,例 A和B在液态部分互溶, A和B在100kPa下的沸点分别为 100和120,
26、 该二组分的气, 液平衡相图如图所示, 且知C, E, D三个相点的组成分别为xB,C = 0.05, yB,E = 0.60, xB,D = 0.97. (1)试将图中各相区及CED线的相数, 相态及成分, 自由度F; (2)试计算3mol B与7mol A的混合物, 在100kPa, 80达成平衡时气, 液两相各相的物质的量各为多少摩尔？ (3)假定平衡相点C 和D 所代表的两个溶液均可视为理想稀溶液. 试计算60时纯A(l)及B(l)的饱和蒸气压及该两溶液中溶质的亨利系数(浓度以摩尔分数表示).,(1),P = 1, g(A+B), F = 2,P = 2 , F=1, l1 (A+B)
27、 + l2 (A+B),P = 2, l1 (A+B) + g (A+B), F=1,P = 3, lC +gE +lD , F = 0,P = 1, l1(A+B), F = 2,P = 1, l2(A+B), F = 2,P = 2, l2 (A+B) + g (A+B), F=1,(2) 系统点为M, 液相点为L, 气相点为G, 由杠杆规则可求得n(g) = 5.7mol; n(l) = 4.3mol,(3) 溶液C : p*A xA = pyA,E 则 p*A = 42.1kPa;kx,B xB = pyB,E 则 kx,B = 1200 kPa.溶液D : p*B xB = pyB,
28、 E 则 p*B = 61.9kPa;kx,A xA = pyA , E 则 kx,A= 1333 kPa.,30,液相完全不互溶,例 为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯, 在86.0kPa压力下用水蒸气蒸馏. 已知:在此压力下该系统的共沸点为80, 80时水的饱和蒸气压为47.3kPa. 试求: (1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数); (2)欲蒸出100kg纯甲苯, 需要消耗水蒸气多少千克?,(1) 80时共沸, 气相中,(2)对同温同体积的两种理想气体,31,液态完全不互溶, 水蒸气蒸馏, 克克方程,例 (1) 由硝基苯(B)和水(A) 组成完全不互溶系统, 在101.325kPa下, 其共沸
29、点为99. 已查得99时水的蒸气压力为97.7 kPa. 若将此系统进行水蒸气蒸馏以除去不溶 性杂质, 试求馏出物中硝基苯所占的质量分数？(已知H2O C6H5NO2的摩尔质量分别为18. 02 gmol1, 123.11 gmol1. ) (2) 若在合成某一化合物后, 进行水蒸气蒸馏, 此系统的沸腾温度为95, 大气压为99.2kPa. 馏出物经分离, 称重得出水的质量分数为0.45, 试估计此化合物的摩尔质量. (水的蒸发焓为40.7 kJmol1, 与温度无关. ),得 p*A = 84.8 kPa, p*B = p -p*A = (99.2 - 84.8)kPa = 14.4 kPa
30、,求得 MB = 129.7 gmol1.,32,液态完全不互溶, 水蒸气蒸馏, 克克方程,(1) 对溴苯运用克-克方程,将 p1 = 101325Pa, p2 = 8825Pa, T1 = 429.15K, T2 = 353.15K, 代入上式, 解得溴苯的摩尔蒸发焓为40.465kJ mol1.,由水的摩尔蒸发焓为40.638kJ mol-1, 再根据克-克方程, 可近似得到:,又 pA + pB = 101325Pa,将 p1 = 101325Pa, pA= 15922Pa, T1 = 429.15K, 代入克 -克方程, 解得溴苯水溶液蒸馏温度为368.95K.,得 pA = 1592
31、2PapB = 85403Pa,例 80时溴苯(A)和水(B)的蒸气压分别为8.825kPa和47.335 kPa, 溴苯的正常沸点为156 , 计算: (1)溴苯水蒸气蒸馏的温度, 已知大气压力为 101325Pa; (2)馏出物中溴苯的质量分数, 已知其摩尔质量为156.9g mol1; (3)蒸出10kg溴苯需要消耗多少千克水蒸气?,33,(2) 在馏出气中, 溴苯与水的分压比为:,所以溴苯与水的质量比为:,因此溴苯的质量分数为:,(3) 蒸出10kg溴苯需要消耗水蒸气为:,34,固态完全互溶基本类型,例 根据Au-Pt 二组分系统的相图, 试确定如下问题： (1)400g, w(Pt)
32、 = 0.40的熔融物冷却时最初析出固相的组成; (2)当缓慢地冷却到1 380 时有多少克熔融物已经固化?固体中含Au与Pt 各多少克？ (3)若要使一半熔融物固化, 应冷却到什么温度？若冷却得很缓慢则固相的组成发生怎样的变化? 若冷却得较迅速时, 固相组成又会发生怎样的变化?,(3) 若冷却很缓慢, 固相组成会沿着固相线不断与溶液进行调整而始终保持处于均匀的平衡固相状态, 故按平衡相图可知冷却到1235时便有一半固化; 冷却得较快时固相所含Pt的质量分数能超过其平衡状态时的质量分数.,得m(s) = 227g, 其中含Pt 127g, 含Au100g.,(1) w (Pt) = 0.80,
33、(2) 冷却到1 380 时, 固相组成w(Pt) = 0.56, 液相组成w(Pt) = 0.19,35,固态部分互溶, 有一低共熔点,例 在A, B 形成的凝聚系统的相图中(如右图所示), 自由度为零的部位有_, _, _.,F点,G点,CED线段,36,固态部分互溶, 有一转变温度,g(A+B),l1 (A+B)+ g (A+B),l1(A+B)+ l2(A+B),l1(A+B),g(A+B)+l2 (A+B),l2(A+B),(2)系统的总组成wB = mB / mB =7.2 / ( 10.8 +7.2 ) = 0.4当 t = t1dt 时, 有两个液相平衡共存.,m(l1)/m(
34、l2) = = ( 0.70 0.4)/( 0.400.21) = 1.58 m (l1) + m (l2) = 18 kg m (l2) = 6.98 kg m (l1) = 11.02 kg,(3) 当t = t1 + dt 时, 为气、液两相共存, m (l1) / m (总) = m (l1) = ( 0.80 0.4 ) / ( 0.8 0.21 ) 18 kg = 12.2 kgm (G) = ( 1812.2 ) kg =5.8 kg,例 右图为A, B 二组分气、液平衡系统相图. (1)写出图中各相区的相态及成分; (2)10.8 kgA液体与72kg纯B液体混合物加热,当温度
35、无限接近 t1时, 有哪几个相平衡共存?各相质量是多少? (3)当温度刚刚离开t1 时, 又有哪几相共存? 各相质量是多少?,37,固态完全不互溶基本类型,l,l + s(A) +s(B),s(A) +s(B),例 试根据As-Pb凝聚系统相图: (1) 画出wPb = 0, 0.60 和 0.98的熔融物的步冷曲线示意图; (2) 在曲线上标明 wPb = 0.60 的熔融物在冷却过程中相的变化; (3) 从图上找出由100g 固态砷与200g wPb = 0.60的平衡液相组成的系统的系统点, 并说明系统的组成.,38,固态完全不互溶基本类型,例 互不相溶的固体A, B的熔点分别为800,
36、 900, 二者不生成化合物. 在650下,分别有 wA= 0.20 和 wA= 0.70 溶液与固相成平衡, 画出此系统相图的草图, 并在相图右边相应位置画出 wB = 0.90, 温度由1000冷却至液相完全消失后的步冷曲线.,l(A+B),l(A+B) + s(B) + s(A),l(A+B) + s(B),s(B) + s(A),39,固态完全不互溶,t/ P 相态及成分 各相的量 F5 2 S(A), S(B) nS(A) = 2mol; nS(B) = 8mol 1 30 2 S(B), L(A+B) nL(A+B) = 6.67mol nS(B) = 3.33mol 1 50 1
37、 L(A+B) nL(A+B) = 10mol 2,例 A和B固态时完全不互溶, 101325Pa时A(s)的熔点为 30, B(s)的熔点为50, A和B 在10具有最低共熔点, 其组成为xB, E = 0.4, 设A和B相互溶解度均为直线. (1)画出该系统的熔点-组成图( t - xB 图 ); (2)今由2molA和8molB组成一系统, 根据画出的t xB 图, 指出系统在5, 30, 50时的相数, 相的聚集态及成分, 各相的物质的量, 系统所在相区的自由度.,40,稳定化合物,例 铋和碲生成相合熔点化合物Bi2Te3, 它在600熔化. 纯Bi 和纯Te的熔点分别为300和450
38、. 固体Bi2Te3在全部温度范围内与固体Bi, Te不互溶, 与Bi和Te的低共熔点分别为270和415. 粗略画出Bi-Te 相图并标出所有相区存在的相态及成分.,41,稳定化合物,例 A和B按等分子比形成相合熔点化合物C. A, B, C 在固态时完全不互溶, 熔点分别为200, 300, 400, A与C及C与B形成的两个低共熔点分别为150, xB, E1= 0.2 和 250, xB, E2 = 0.8. (1) 画出以上述系统的温度-组成(t - xB)图; (2) 画出xB = 0.4及xB= 0.5的系统从400冷却到100的步冷曲线; (3) 8 mol B和12 mol
39、A 混合物冷却到无限接近150时, 系统是哪几相平衡？各相的组成是什么？各相物质的量是多少？,(3) 此时系统为s(C)与l(A+B)两相平衡, 液相组成为 xB = 0.2.,nS = 13. 3 mol nl = 6. 67 mol,nS+ nl = 20 mol,42,不稳定化合物系统,例 绘出生成不稳定化合物系统液-固平衡相图(见附图)中状态点为a, b, c, d ,e, f, g的样品的冷却曲线.,43,不稳定化合物,必须选定溶液的组成在含CaCl2 约为 x(CaCl2) = 0.60 0.75 之间. 今假定选组成 a 之溶液, 从 a 冷却下来与LE 线相交, 当越过LE线后
40、便有固相CaF2 CaCl2析出, 溶液组成沿LE线改变, 待温度降到快达到三相线CEB 时, 将固体从溶液中分离, 即可得到纯粹的CaF2 CaCl2 结晶.,例 已知 CaF2 - CaCl2 相图, 欲从CaF2 - CaCl2系统中得到化合物CaF2 CaCl2的纯粹结晶, 试述应采取什么措施和步骤?,44,不稳定化合物,P = 1, l(A+B), F = 2,P = 2, s (A) + s (C), F=1,P = 2, s (A) +l (A+B), F=1,P = 3, sA+ lE +sC , F = 0,P = 2, l(A+B) + s(B), F=1,P = 2, l
41、(A+B) + s(C), F=1,P = 2, s (C) + s (B), F=1,b: 从液相中开始析出固体B； c : 由固体B和溶液生 成化合物C; d : 固体A与固体C同时从液相中析出; e: 固体A与固体C共存.,例 图为A, B二组分凝聚系统平衡相图. (1)指出相图中各相区的相数、相态及成分、自由度数; (2)系统点a 降温经过b, c, d, e, 指出在b, c, d, e 点系统相态发生的变化.,45,不稳定化合物系统,液相部分互溶,例 某生成不稳定化合物的A-B二组分凝聚系统相图如附图. 分析一下各相区的稳定相.,l,l1+ l2,l1 + C(s),C(s) +
42、l2,l2 + B(s),C(s) + B(s),A(s) + C(s),A(s) + l1,46,复杂二组分凝聚相图,例 指出附图中二组分凝聚系统相图内各相区的平衡相. 指出三相线的相平衡关系.,l,(s),(s) +C1(s),C1(s)+C2(s),C2(s)+B(s),(s)+l,l + C2(s),l + C2(s),l + B(s),l + C1(s),三相线： JKL C2(s, J) + B(s, L) = l(K) GHI l(G) + C2(s, I) = C1(s, H) DEF (s, D) + C1(s, F) = l(E),47,(2) 3条水平线均为三相线: ME
43、2N: s1(Mg+Ag) + s2(Mg+Ag) l(E2) PQR: l(Mg+Ag) + s1(Mg+Ag) s(MgmAgn) IE1J: s(Mg) + s(MgmAgn) l(E1),复杂二组分凝聚相图,l(A+B),l (A+B) +s(Mg),l(A+B)+ s(A+B),s1(A+B),l(A+B),l + s(MgmAgn) + s(Mg),s(MgmAgn) + s(Mg),例 已知在大气压下, Mg-Ag 系统的温度组成图如下图. (1)列表说明1, 2, 3, 4, 5, 6 相区存在的相态及成分; (2)分析水平线上的相平衡状态并指明自由度数. (3)绘出a 点冷却
44、到室温的步冷曲线, 并在曲线的转折点处及各线段部位的系统的相态及成分的变化情况.,s2(A+B),s1(A+B) + s2(A+B),48,三相线CDE上有(s), (s)及低共熔液相三相平衡共存:(s, C) + (s, E) = l(D) 三相线FGH上有 (s), (s)及液相三相平衡共存:l(F) + (s, H) = (s, G),固态部分互溶, 有低共溶点和转变温度,例 某A-B二组分凝聚系统相图如附图. (1)指出各相区稳定存在的相; (2)指出三相线上哪三个相成平衡? 相平衡关系如何? (3)绘出图中a, b, c三个样品的冷却曲线, 注明各阶段的相变化.,49,固相完全不互溶
45、,液相部分互溶,例 A-B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图, 试指出各个相区的相平衡关系, 各条线所代表的意义, 以及三相线所代表的相平衡关系.,a1E1为A的凝固点降低曲线; c1E1为B的凝固点降低曲线; c1cE2为两液体的溶解度曲线; b1E2为B的凝固点降低曲线; a2E1b3为A(s), B(s)和组成为E1的液态低共溶混合物的三相平衡线: A(s) + B(s) = l(E1) c1E2b2为两共轭溶液与B(s) 的三相平衡线: l(c1) + B(s) = l (E2 ),50,复杂二组分凝聚相图,例 A, B 二组分凝聚系统相图如下, 图中C, D 为A, B 所形成的化合物, 组成wB 分别为0.52及0.69, A, B的摩尔质量分别为108 gmol1和119 gmol1. (1)标出1, 2, 3, 4, 5, 6 各区的相态及成分； (2)确定在C, D点形成化合物的分子式； (3)作a, b组成点的步冷曲线并标出自由度数及相变化。 (4)将1 kg wA= 0.60 的熔融体冷却, 可得何种纯固体物质？计算最大值, 反应控制在什么温度？,(2)在C, D点形成的化合物分别为AB和AB2.,
