第5章 多相平衡-2003版.ppt

l(A+B);相平衡是热力学中的一类非常重要的平衡,相平衡在生产实际和科学实验中有着广泛的应用.例如:有机混合物的分离和提纯:;;目 录; §5-1 相律;① 相数 相数Φ:多相系统在达到平衡时共存的相的数目。;独立组分数 K 简称组分数。 足以表示系统中各相组成所需的最少独立的化学物种数。 ;要注意独立二字： ;若开始时候只有PCl5，则平衡时候PCl3和Cl2 的比例一定是1:1，此时组分数不是3，而是3-1-1=1;（1）物质之间的浓度关系限制只能在同一相中 才能应用 ; ③自由度： ;多组分多相系统平衡的条件：;;每种物质在各相中的化学势相等：;F = K – Φ + 2;或者这样推导：;例　Na2CO3的水合物有下列几种: Na2CO3·H2O; Na2CO3 · 7H2O; Na2CO3 · 10H2O;(1)p?下Na2CO3 水溶液和冰共存的含水盐最多可以有几种?(2)30oC时,可水蒸气平衡共存的含水盐最多可有几种?;例　试说明下列系统??自由度为若干?(１)25oC,p?下,NaCl(s)与其水溶液平衡共存;(２)I2(s)与I2(g)呈平衡;(３)开始时用任意量的HCl(g)和NH3(g)组成的系统中,下列反应达平衡:HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s);?G=0;[V(?)- V(?)] dp =[S(?) -S(?)]dT;表示两相平衡时的平衡压力随 温度而变的变化率;　（1）. 液-气平衡;--特鲁顿规则;（2). 固—液平衡： ;定量计算： 假定相变焓和摩尔相变体积为常数。;例：273K和大气压力下，冰和水的密度分别为 916.8kg/m3和999.9kg/m3，冰的熔化焓为6025J/mol。 试计算（1）冰的熔点随压力的变化 （2）近似估算压力为151.99×103KPa时水的凝固点。;（2）;二. 水的相图; AB: 气液平衡线 AE: 固液平衡线 ;读图：; 临界状态：B点是水的临界点（Tc=647.4K，pc=22.3MPa），临界压力 pc 是临界温度Tc时的饱和蒸气压，一旦超过临界点(ppc，T Tc），气液两相界限消失，物质处于超临界流体状态，这是物质存在的另一种状态。;临界点374oC, 2.23?107Pa;纯水的三相点及“水”的冰点;（1）处于f点的纯水，保持温度不变，逐步减小压力，在无限接近于P点之前，气相尚未形成，系统自由度为2。用升压或降温的办法可以保持液相不变。;（3）继续降压，离开P点时，最后液滴消失， 成单一气相，f = 2。;氢的相图;硫的相图： 硫有两种晶型， 正交硫 s1和单斜硫 s2。图中有三个三相点：A、B、C。; 一.理想的完全互溶双液系统;理想溶液蒸汽压-液相组成图;设yA，yB分别为A、B在气相中的摩尔分数。;线：液相线 表示总压与液相组成的曲线；气相线 表示总压与气相组成的曲线。;p1;2.沸点-组成图 ;蒸馏、精馏一般在恒压下进行， 利用T-x图可讨论蒸馏问题。;T;假设某压力下液态混合物沸腾时气液平衡的物系点为C点，那么有：; 用途：可求出两平衡相的物质的量的比（或质量比)。（包括组分A+B)。使用范围：任意两相平衡区;一些同系物能较好地满足理想液态混合物的要求，如苯和甲苯。;l(A+B);1.正偏差;非理想溶液三种类型的相图（P-x图）; 恒沸点 左侧 yB＞xB ， 右侧 yB＜xB 。;恒沸点 左侧 xB ＞ yB， 右侧 xB ＜ yB 。;四 .蒸馏、精馏;*;精馏分离原理;0.0;;一.二组分液态部分互溶系统;温度t1下，物系点即水、酚比例沿虚线adb走，物系相的变化过程如下：;d点（帽形线以下）：溶液分为两相一相为 l1：水中饱和了酚的水相 另一相为l2：酚中饱和了水的酚相 f = 2 - ? = 2 - 2 = 0;二组分系统的气液相图;(2)二组分液态部分互溶液系统的液液，液气平衡相图;水平线 CED—三相平衡线 l?(A+B) + l? (A+B)+gE (A+B);不互溶是个相对概念，彼此溶解度很小，可忽略。 例如:Hg-H2O; CS2- H2O; C6H5Cl- H2O; 以水-溴苯系统为例，两者互溶程度极小，而密度相差极大，很容易分开，图中是蒸气压随温度变化的曲线。;;*;E;§5.5 二组分固-液系统相图;(1) (2) (3) (4) (5);某些盐和水的最低共熔点;2