【习题】第5章相平衡new详解.ppt

P=常数 1 2 3 4 5 6 A B C L T/K N E F K P M G O H D wB 600 A B 546 T/K Pb Bi F E H O P Q xBi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b x y z a x y y’ z b 1185 1130 1500 500 1024 Fe Nd xNd/% t/0C Fe2Nd Fe-Nd二元相图 640 60 l 二组分系统相图小结 (1)二组分相图的基本类型— 按相互溶解度分类 t/℃ A B (a)二组分液态(或固态)完全互溶类型(注意：具有最高或最低恒沸点、恒熔点的图形亦在内) t/℃ A B (b)二组分液态(或固态)完全不互溶类型 (c)二组分液态(或固态)部分互溶类型 二组分基本类型相图 算自由度时图2中化合物C的组分数为多少 ? (2).两组分系统液固平衡相图总汇 的二元液固平衡相图 §5-4 二组分系统相平衡热力学方程 由于二组分系统中存在两种物质，若两种物质间不发生反应 则C = S = 2，相律的表示式可写成 F = 4 - P 当系统中只有一个相时，P =1，系统中一共有四个变量T，p， xA和xB，但由于存关系 xA+ xB = 1，所以变量数减少为三个，而 F =3表明这三个变量是独立的。即T，p和某一个组成的摩尔分 数xA可以在有限的范围内同时改变而不产生新相和使旧相消失， 这就是三变量均相系统。当P = 2，即系统中有两个相时，系统 一共有六个变量T，p， xAα ， xBα ， xAβ和xBβ ，但由于存在关系 xAα + xBα =1， xAβ + xBβ =1，所以变量数减少为四个，而F = 2表 明这四个变量中只有两个是独立的，因此在这四个变量之间必 然还存在两个函数关系，这是本节要重点研究的热力学方程。 当P = 3，即系统中有三个相时，系统一共有八个变量，T，p， xAα ， xBα ， xAβ， xBβ ， xAγ 和 xBγ ，但由于存在关系 xAα + xBα =1， xAβ + xBβ =1， xA γ + xB γ =1。所以变量数减少为 五个，而F =1，表明这五个变量中只有一个是独立的，因此 在这五个变量之间必然还存在四个函数关系。 当P = 4，即系统中有四个相时，系统一共有变量数减为六 个，但F = 0，表明这六个变量全部不是独立变量。换句话说， 当四相平衡共存时，所有的变量都只能取定值。对于任何相平 衡系统，自由度 F 的最小值只能是零，所以二组分系统最多只 可能有四个相平衡共存。 固体溶解度与压力的关系。 当Δ xSlS1＞ 0 时，增压使溶解度减少； 当Δ xSlS1＜ 0 时，增压使溶解度增大。 以上结论，实际上就是增压向溶解时体积减少的平衡方向移 动，这与平衡移动原理是一致的，不过压力对固体溶解度的影 响极小，一般可不予考虑。根据同样的方法，在压力一定时， 应用式（5-4-9）可得： （5-4-14） 溶解度随温度变化公式在形式上与凝固点降低公式完全一样， 反映了纯固体与溶液的平衡，纯固体为溶剂时就是凝固点降低 公式，纯固体为溶质时即溶解度公式。 * Answer: 1） 三相点压力 ：p(三相点) = 5.117×105 Pa 2） 在三相点温度为 -56.6 ℃, 压力为 5.117×105 Pa 下,液态 CO2 和气态CO2 也处于平衡状态。 因为 100 kPa p （三相点），所以 100 kPa 下 CO2 不能以液态存在。 根据 得到 所以： 则液态 CO2 的饱和蒸气压与温度的关系式为： 代入三相点温度、压力 即: (3)杠杆规则 l(A+B) g(A+B) t/℃ g(A+B) l(A+B) xB p一定 A B g k l xB C D E 图 5-7 杠杆规则 设组成为xB 的系统在D点达平衡，两相分别为E点代表的气相和C点代表的液相。 根据物质守衡， n = n l + n g nB = nBl + nBg = nl xBl + ng yBg nB = n xB = (n l + n g) xB 于是有 此外，由图可以看出， xB- xBl = CD， yBg - xB = ED 或： 这就是杠杆规则. 杠杆规则适用于任何两相平衡系统。 应用杠杆规则，可求