[理学]第06章 相平衡 2011-03-31.ppt

§6.1 相 律 关于水的三相点 4．完全不互溶系统的温度－组成图 二组分完全不互溶 t共 共沸点 t共： p总 = p外 时温度 水蒸气蒸馏 — 不溶于水的高沸点的 液体和水一起蒸馏，使两液体在低于水的沸点下共沸，以保证高沸点液体不致因温度过高而分解，达到提纯的目的. 减压蒸馏 二组分系统液-固相图 固态不互溶凝聚系统 生成化合物凝聚系统 固态互溶系统相图 相图 热分析法 溶解度法 稳定化合物 不稳定化合物 完全互溶 部分互溶 有一低共熔点 有一转变温度 t－x 图 P, Q 分别为A和B的凝固点 PL、 QL ：凝固点降低曲线 S1S2 三相线 三相线对应的温度－低共熔点温度；低共熔混合物 F =C－P + 1= 2－3 + 1 = 0 三相线 §6.7 二组分固态不互溶系统液－固平衡相图 1. 相图的分析 a ? e 降温过程分析： 刚离开：A(s)+B(s) （l 消失） (l 组成不变、量变) a点：液态 d点 刚到达：A (s)+l (L) e点 A(s)、B(s) 两相的量不变， 降温过程 l 相组成及A(s) 、l 两相量均变 b点：开始析出A(s) l ? A(s) + B(s) 2. 热分析法：Bi-Cd系统的冷却曲线及相图 冷却曲线 拐点：发生相变, F = 1 平台：纯物质两相平衡或二组分三相平衡, F = 0 * 相 ：系统内部物理和化学性质完全均匀的部分。 系统中相的总数称为相数，用P 表示。 气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体：按互溶程度可有一相、两相或三相共存。 固体：一般有一种固体便有一个相。 相图：表示多相系统的状态随温度、压力、组成等强度 性质而变化的图形。 自由度：确定平衡系统的状态所必须的独立变量。 自由度的数目称为自由度数，用 F 表示。 第六章 相 平 衡 平衡系统，S 种化学物质，P 个相，F = ? 表示每个相的组成， 需 (S – 1) 个浓度变量， 表示所有相的组成， 需 P (S– 1)个浓度变量； 另：温度 T，压力 p， 变量总数为P(S – 1)+2。 这些变量并不都是独立的， 由相平衡条件： 每种物质有(P–1)个关系式， S 种物质有S(P–1)个关系式， 所以 F = [P(S – 1) + 2] – S(P–1) = S –P + 2 每个化学平衡有： ??B?B= 0, R个， 另有附加浓度条件 R’ 个， 所以，F = (S – R – R’) – P + 2 定义：独立组分数 C = S –R – R’， 则 F = C – P + 2 ( 2 = ? ) 凝聚系统：F * = C – P + 1 (条件自由度) 最普遍形式：F * = C – P + n 附加浓度条件， R’ CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 指出下列平衡系统的组分数、相数及自由度数。 (1) I2(s) 与其蒸气成平衡； (2) NH4HS(s) 放入一抽空容器中，并与其分解产物 NH3(g) 和 H2S(g) 成平衡； (3) 取任意量NH3(g) 和 H2S(g) 与NH4HS(s) 成平衡； (4) I2 作为溶质在两不互溶液体 H2O 和 CCl4 中达到 分配平衡（按凝聚系统处理）。 (1) 1, 2, 1 (2) 1, 2, 1 (3) 2, 2, 2 (4) 3, 2, 2 在反应器中通入 n (NH3 , g) : n (HCl, g) = 1:1.2 的 混合气体，发生下列反应并达到平衡： NH3 (g) + HCl (g) = NH4Cl (s) 此系统的组分数 C = ( ); 自由度数F = ( )。 2 2 思考题 制水煤气时有下列三个平衡反应： (1) H2O(g) + C(s) = H2(g) + CO(g) (2) CO2(g) + H2(g) = H2O(g) + CO(g) (3) CO2(g) + C(s) = 2CO(g) 求独立组分数C。 在大气压力下，FeCl3(s)与H2O(l)可以生成FeCl3?2H2O(s)、FeCl3?5H2O(s)、FeCl3?6H2O(s)和FeCl3?7H2O(s)四种固体水合物。则该平衡系统的组分数C 和能够平衡共存的最大相数P为： (A) C = 3, P = 3 (B) C = 2, P = 4 (