多相平衡课件.pptxVIP

多相平衡;相平衡是物理化学的重要组成部分,它与热力学、化学平衡等构成了化学热力学的主要内容.;本章主要讨论两方面的内容:;§5.1描述多相平衡系统状态的独立变量;气体:不论有多少种气体混合,只有一个气相.;R’—表示化学平衡中同一相浓度限制条件的个数.;4自由度(degreesoffreedom);§5.2相平衡系统的平衡条件;§5.3相律及其应用;f=多相体系热力学变量总数-变量关系数;加上T和p两个变量,则热力学变量总数为:;①存在R个独立的化学平衡式,则平衡常数联系了反应物质的浓度关系,相应物质变量数目减少.;②除化学平衡外,还需考虑附加的浓度限制条件,若有R’个,上式再减去R’.;综合上述两种情况,相律公式应为:;①相律推导中,我们假定在每一相中均含有S种物质,若某一相中不含某种物质,不影响相律的形式.;③体系的物种数随考虑问题不同而异,但组分数为一确定的值.;②确定给定系统允许存在的最大相数目.;解:;§4.3单组分多相体系热力学;2.两相平衡时温度与压力的关系;整理得到:;(2)克劳修斯—克拉贝龙方程;代入克-克方程积分得:;3.外压对蒸气压的影响;由式看出,若外压增加P-P*0,则Pe*P*;液体蒸气压随外压增加而增大.;§5.4单组分体系相图;1.水的相图;这些线上每一个点都代表两相平衡体系,其T、p满足Clapayron方程,根据相律f=1,为单变量系统,只有一个变量在一定范围内独立可变.;三相点温度为273.16K,国际上用水的三相点温度规定热力学温标.;当压力由610Pa→1.0×105Pa.;水的相平衡特征分析;2.硫的相图;(b)把斜方硫缓慢加热,或把液态硫缓慢冷却,就会得到斜方硫(R)与单斜硫(M)或液态硫与单斜硫之间的二相平衡.见图（2）;§5.5二组分系统的相图;本节只介绍一些典型的相图;一.理想的完全互溶双液系相图;但当蒸气与溶液平衡时,由于A、B两组分蒸气压不同,气液相组成是不同的,气相组成可由道尔顿分压定律求的:;2温度-组成图(T-x图);3杠杆规则;整理得;4精馏原理;精馏提纯原理使体系在平衡条件下,气相部分冷凝、液相部分汽化的一系列蒸馏过程称为精馏.;精馏塔有多种类型,下图是泡罩式塔板状精馏塔示意图.;二.非理想的完全互溶双液系相图;③完全分馏可得纯A、纯B.;第二类具有最低恒沸点的相图;f=C–P+1=1–2+2=1;产生偏差的原因:;三.部分互溶双液系相图;区域I为两相平衡区.根据相律,当温度一定时,两液层组成不变,但两相的量服从于杠杆规则,如物系位于P点时:;四.完全不溶双液系相图;馏出物中两组分的质量比可如下求算:;§5.6固液系相图;注意:;练习;②水-盐系统相图;还可以计算最大析出量:;在分离技术中常可以将液-固和气-液相图联合应用,如邻硝基氯苯(A)和对硝基氯苯(B)可形成简单的低共溶混合物,相图如下:;2.形成化合物的二组分系统相图;这类相图可看为由两个简单低共熔混合物体系的相图左右拼结而成.;②形成不稳定化合物的相图;;练习:;3.形成部分互溶的固溶体相图;(1)有一低共熔点者;(2)有一转熔温度者;4.固相完全互溶;复杂相图是简单相图的组合或演变,如右上图.;区域提纯(zonemelting);工艺上区域熔炼方法:;§5.7三组分系统的相图;1.等边三角形坐标法;三角形表示三组分体系的组成有以下几个特点:;;2.部分互溶的三组分系统;;注意:会溶点不是最高点,溶解度随温度的变化见下图:;如:乙烯睛(A)-水(B)-乙醇(C)三组分系统;3有三对液体部分互溶;3.两盐(固体)一水系统;如混合盐中含有不溶性杂质,可利用不同温度时的相图循环操作提纯,如图所示;(2)两盐生成水合物、复盐的系统;(3)三组分低共熔混合物相图;4.分配定律与萃取;萃取热力学原理;所以;(2)萃取效率;整理为一次萃取;显然,萃取的次数越多,n越大,gn值便越小,即溶液中残存的物质就越少.相反被提取出的物质的总质量就越多.;若将V2体积的溶剂分n次萃取,