[理学]61相平衡1.ppt

第六章 相平衡 Phase Equilibrium 学习要求： 学习要求： 引言 本章的内容 6.1 相律 ( phase rule ) 判断相数的规律 6.1.1 基本概念 6.1.1 基本概念 6.1.1 基本概念 独立组分数的定义 6.1.2 多相体系平衡的一般条件 6.1.2 多相体系平衡的一般条件 6.1.2 多相体系平衡的一般条件 6.1.2 多相体系平衡的一般条件 6.1.2 多相体系平衡的一般条件 6.1.3 相律 相率的意义： 6.2 单组分体系的相图 6.2 单组分体系的相图 水的相平衡实验数据 水的相图 水的相图分析——两相平衡线 水的相图分析——两相平衡线 水的相图分析——三相点 三相点与冰点的区别 三相点与冰点的区别 三相点与冰点的区别 根据相图分析特定条件下的相变化 关于两相平衡线的斜率 6.3 二组分理想液态混合物 的气液平衡相图 6.3.1 二组分系统的相律特征 6.3.2 理想的完全互溶双液系liquid-vapour composition diagrams of two-component system 1. 压力-组成图（ p-x 图） 1. 压力-组成图（ p-x 图） 总压力与液相组成和气相组成图 总压力与液相组成和气相组成图 总压力与液相组成和气相组成图 2. 温度-组成图（ T-x 图） 从 p-x 图求对应的 T-x 图 从 p-x 图求对应的 T-x 图 T-x图上的液相线 T-x 图上的气相线 3. T-p-x 图 3. T-p-x 图 6.4 杠杆规则 (Level rule) 杠杆规则 (Level rule) 6.5 二组分真实液态混合物的气-液平衡相图 6.5 二组分真实液态混合物的气-液平衡相图 (2) 对拉乌尔定律发生一般负偏差 (3) 对拉乌尔定律发生最大正偏差 (4) 对拉乌尔定律发生最大负偏差 真实液态混合物产生偏差的原因 真实液态混合物的气液平衡相图 6.5.2 压力-组成图（最大正偏差） 6.5.2 压力-组成图（最大正偏差） 6.5.2 压力-组成图（最大负偏差） 柯诺瓦洛夫定律 6.5.3 温度-组成图 最低恒沸混合物 最高恒沸点 最高恒沸点混合物 理解恒沸混合物应注意的概念 6.6 简单蒸馏（或精馏）原理 具有最低恒沸组成的蒸馏特点 6.6 部分互溶的双液系 6.7 部分互溶的双液系 （3）同时具有最高、最低会溶温度 （4） 不具有会溶温度 T- x 相图是在一定压力下，实验测定一系列不同组成的液体的沸腾温度及平衡时气、液两相的组成而绘制的温度 -组成相图。 大家在物化实验中可以对此类相图的绘制过程有实践性认知。 在 p-x 图中出现最大正偏差的在T-x 图上出现最低点，由于此点的气相组成和液相组成相同，并且是液态混合物沸腾的最低温度，称为最低恒沸点。该组成的溶液（混合物）称为最低恒沸混合物（low-boiling azeotrope）。 液相区 l 气相区 g 气相区 g 液相区 l 最低恒沸点 最低恒沸混合物 属于此类的体系有CH3OH-C6H6、C2H5OH-C6H6 、 H2O-C2H5OH等。在标准压力下，H2O-C2H5OH的最低恒沸点温度为351.28K，含乙醇95.57? 。 在 p-x 图中出现最大负偏差的，T-x 图上就有最高点。最高点对应的温度称为最高恒沸点 (maximum azeotropic point) 在T-x (y)图上，处在最高恒沸点时的混合物称为最高恒沸混合物（high-boiling azeotrope）。 ? 恒沸混合物不是化合物。它的组成在定压下有定值。当压力改变时，最低恒沸点的温度也改变，它的组成也随之改变。 ? 同一体系的 p-x 图上的最高（或最低）点的组成与 T-x 图上的最低（或最高）点的组成不一定相同。因为在 T-x 图中，压力是固定的，而在 p-x 图中的最高点（或最低点）的压力不一定正好是此压力。 简单蒸馏只能把双液系中的A和B粗略分开。 在A和B的T-x图上，纯A的沸点高于纯B的沸点，说明蒸馏时气相中B组分的含量较高，液相中A组分的含量较高。一次简单蒸馏，馏出物中B含量会显著增加，剩余液体中A组分会增多。 泡罩式精馏塔的示意图 精馏是多次简单蒸馏的组合 具有最低恒沸组成的蒸馏特点 具有最低恒沸点的相图可以看作由两个简单的T-x（y）图的组合。在组成处于恒沸点之左，精馏结果只能得到纯B和恒沸混合物。组成处于恒沸点之右，精馏结果只能得到恒沸混合物和纯A 。 对于H2O-C2H5OH体系，若乙醇的含量小于95.57?，无论如何精馏，都得不