第六章相平衡(修改)精要.ppt

引言 基本要求： 理解相律的推导和意义，会用相律分析系统的自由度数； 2. 掌握单组分系统、二组分气-液 (理想和 真实) 系统各种类型相图的特点和应用； 3. 能用相律分析相图，并用杠杆规则进行计算。（指出各区、线、点的稳定相态、存在的平衡及自由度数） §6-1 相律 一、术语： 相数(P)：系统达平衡时共存相的数目。 组分数(C)：多相系统中所含有的可以独立改变其数量的物质数目(物种数)。 组分数=总物种数 - 独立化学反应数 – 浓度限制条件 自由度数(F)：可独立改变而不影响系统原有相的变量（自由度）的数目。可以是温度、压力和某一相组成。 相律表达式： F=C-P+2 F：自由度数 C：组分数 2：温度、压力（两个变量） §6.2 单组分系统相图(phase diagram of one component system) 两组分气-液相图 §6.3-6.5二组分理想（真实）液态完全互溶气-液系统 §6.6二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图 §6.7-6.9二组分液-固系统相图 固态不互溶凝聚系统 固态完全互溶凝聚系统 固态部分互溶凝聚系统 生成化合物的凝聚系统 稳定化合物 不稳定化合物 生成化合物的凝聚系统相图 1. 液-液部分溶解度图 H2O (A)- C6H6OH (B)系统 t 0A C l l1+l2 100B a b e d c L1 L2 M N p=const. 水 (A)- 三乙胺 (B)系统 t 0A C l l1+l2 100B tC p=const. t 0A C l 100B tC p=const. 水 (A)- 烟碱 (B)系统 l1+l2 C’ 苯 (A)- 硫 (B)系统 t 0A l l1+l2 100B tC p=const. l1+l2 C C’ 2.温度—组成图（气相位于两液相之间） 0A 100B l1+l2 l1 l2 t P Q g g+ l1 g+ l2 G L2 L1 水-正丁醇系统 区：6个 线： L1、L2：两共轭溶液的相点； L1L2：结线 M N a’ c’ b’ a b c p=const. 压力足够大时的温度—组成图 xB t 0A 1B l g p=const. l1+l2 g+ l g+ l 3.气相组成位于液相组成同侧系统的相图 Q G L2 L1 g+l2 g l2 l1 P l1+l2 g+l1 t A B M N p=const. Q g P t A B A(l)+B(l) G L1 L2 A(l)+g g+B(l) xB p=const. 二组分液态完全不互溶系统的温度-组成图 Q l P t A B A(s)+B(s) L S1 S2 A(s)+l l+B(s) xB 1. 固态完全不互溶系统的相图 热分析法：Bi-Cd系统的冷却曲线及相图 t Bi Cd Bi(s)+Cd(s) L2 l+Bi (s) l+Cd(s) 时间 a b c d e l 20 70 Q P H2O(s)+(NH4)2SO4(s) L S1 S2 l+(NH4)2SO4(s) H2O(s)+l t H2O (NH4)2SO4 溶解度法： H2O—(NH4)2SO4系统的相图 Au Ag a p=const. t l S b S2 L2 S1 L1 t2 t1 tA tB l+s 固态完全互溶系统的相图 * 第六章 相平衡 相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。研究多相体系的平衡在化工的科研和生产中有重要意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取等方面都要用到相平衡的知识。 相图（phase diagram） 表达多相体系的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形，称为相图。 相（phase） 体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数。 气体 不论有多少种气体混合，只有一个气相。 固体 一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固溶液除外，它是单相）。 液体 按其互溶程度可以组成一相或多相共存。 二、相律的推导 数学原理：n个方程式限制n个变量。 ? 自由度数 = 总变量数 –总方程式数 系统：S种物质，分布于P个相中, 总变量数：平衡各相的T