物理化学 教学课件 ppt 作者 李素婷 主编 邬宪伟 主审 第九章 知识拓展2-第二节简单双组份凝聚体系相图.ppt

二组分系统固-液平衡相图 二组分系统固-液平衡相图种类繁多，本节之介绍一种类型： 一、具有简单低共熔点系统的相图 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的绘制 Cd-Bi二元相图的分析 Cd-Bi二元相图的分析 Cd-Bi二元相图的绘制 简单的低共熔混合物 简单的低共熔混合物 简单的低共熔混合物 简单的低共熔混合物 水-盐冷冻液 结晶法精制盐类 结晶法精制盐类 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 部分互溶的双液系 * * 紧密结合教材 围绕教学大纲 方便教师讲课 便于学生理解 二组分固态完全不互溶系统的固-液平衡相图（具有简单低共熔点系统） （1） 热分析法绘制低共熔相图 基本原理：二组分体系 ，指定压力不变， 双变量体系 单变量体系 无变量体系 首先将二组分体系加热熔化，记录冷却过程中温度随时间的变化曲线，即步冷曲线（cooling curve）。当体系有新相凝聚，放出相变热，步冷曲线的斜率改变。 ，出现转折点； ，出现水平线段。据此在T-x图上标出对应的位置，得到低共熔T-x图。 1、合金系统相图 1.首先标出纯Bi和纯Cd的熔点 将100?Bi的试管加热熔化，记录步冷曲线，如a所示。在546K时出现水平线段，这时有Bi(s)出现，凝固热抵消了自然散热，体系温度不变， 这时条件自由度 。当熔液全部凝固， ，温度继续下降。所以546 K是Bi的熔点。 同理，在步冷曲线e上，596 K是纯Cd的熔点。分别标在T-x图上。 2． 作含20?Cd，80?Bi的步冷曲线。 将混合物加热熔化，记录步冷曲线如b所示。在C点，曲线发生转折，有Bi(s)析出，降温速度变慢； 至D点，Cd(s)也开始析出，温度不变； 2． 作含20?Cd，80?Bi的步冷曲线。 至D’点，熔液全部凝结为Bi(s)和Cd(s)，温度又开始下降； 含70?Cd的步冷曲线d情况类似，只是转折点F处先析出Cd(s)。将转折点分别标在T-x图上。 3．作含40?Cd的步冷曲线 将含40?Cd，60?Bi的体系加热熔化，记录步冷曲线如C所示。开始，温度下降均匀，到达E点时， Bi(s)，Cd(s)同时析出，出现水平线段。 当熔液全部凝固，温度又继续下降， 将E点标在T-x图上。 4． 完成Bi-Cd T-x相图 将A,C,E点连接，得到Bi(s)与熔液两相共存的液相组成线； 将H,F,E点连接，得到Cd(s)与熔液两相共存的液相组成线； 将D,E,G点连接，得到Bi(s),Cd(s)与熔液共存的三相线；熔液的组成由E点表示。 这样就得到了Bi-Cd的T-x图。 图上有4个相区： 1. AEH线之上，熔液（l）单相区， 2. ABE之内，Bi(s)+ l 两相区， 3. HEM之内，Cd(s)+ l 两相区， 4. BEM线以下，Bi(s)+Cd(s)两相区， 有三条多相平衡曲线 1. ACE线，Bi(s)+ l 共存时，熔液组成线。 2. HFE线，Cd(s)+ l 共存时，熔液组成线。 3. BEM线，Bi(s)+Cd(s)+l 三相平衡线，三个相的组成分别由B，E，M三个点表示。 有三个特殊点： A点，纯Bi(s)的熔点 H点，纯Cd(s)的熔点 E点，Bi(s)+Cd(s)+ l 三相共存点。 因为E点温度均低于A点和H点的温度，称为低共熔点。在该点析出的混合物称为低共熔混合物。它不是化合物，由两相组成，只是混合得非常均匀。E点的温度会随外压的改变而改变，在这T-x图上，E点仅是某一压力下的一个截点。 （2） 溶解度法绘制水-盐相图 以 体系为例，在不同温度下测定盐的溶解度，根据大量实验数据，绘制出水-盐的T-x图。 图中有四个相区： LAN以上，溶液单相区 LAB之内，冰+溶液两相区 NAC以上， 和溶液两相区 BAC线以下，冰与 两相区 图中有三条曲线： LA线 冰+溶液两相共存时，溶液的组成曲线，也称为冰点下降曲线。 AN线 +溶液两相共存时，溶液的组成曲线，也称为盐的饱和溶度曲线。 BAC线 冰+ +溶液三相共存线。 图中有两个特殊点： L点 冰的熔点。盐的熔点极高，受溶解度和水的沸点限制，在图上无法标出。 A点