液两相平衡线-西华师范大学化学化工学院ppt课件.ppt

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1、相平衡西华师范大学化学化工学院第五章主要内容§5.1引言§5.2多相系统平衡的一般条件§5.3相律§5.4单组分系统的相平衡§5.5二组分系统的相图及其应用§5.6三组分系统的相图及其应用*§5.7二级相变*§5.8铁-碳系统的相图基本要求1、了解相、组分数和自由度等相平衡中的基本概念。2、了解相律和推导过程，熟练掌握相律在相图中的应用。3、能重懂各种类型的相图，并进行简单分析，理解相图中各相区、线和特殊点所代表的意义，掌握其自由度的变化情况。4、在双液系相图中，了解完全互溶、部分互溶和完全不互溶相图的特

2、点，掌握如何利用相图进行物质的分离提纯。5、学会用步冷曲线绘制二组分低共熔相图，会对相图进行分析，并了解二组分低共熔相图和水盐相图在冶金、分离、提纯等方面的应用。6、了解三组分系统相图中点、线、面的含义，学会将三组分系统相图用于盐类的分离提纯和有机物的萃取方面。2.相律研究多相平衡系统中，相数、独立组分数与描述该平衡系统的变数之间的关系。它只能作定性的描述，而不能给出具体的数目。3.相系统内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。§5.1引言1.相图研究多相系统的状态如何随温度、压力和组成等强度性质变化而变

3、化，并用图形来表示，这种图形称为相图。系统中相的总数称为相数，用表示。气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。固体，一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。4.物种数组成一个热力学体系的纯的化学物质的种类的数目，用S表示。5.组分数（独立组分数）用以确定平衡体系中所有各相组成所需要的最少独立物种数，用C表示。6.自由度如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强度变量数称为条件自由度，用表示。确定平

4、衡系统的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母f表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。例如：指定了压力指定了压力和温度1.热平衡§5.2多相系统平衡的一般条件对具有个相系统的热力学平衡:2.力学平衡3.相平衡4.化学平衡1.相律相律是相平衡体系中揭示相数，独立组分数C和自由度f之间关系的规律，可用上式表示。式中2通常指T，p两个变量。相律最早由Gibbs提出，所以又称为Gibbs相律。如果除T，p外，还受其它力场影响，则2改用n表示，即：§5.3相律设在一个复相平衡体系中有C种物质，Φ

5、个相，且设每个单相体系中均有C个物质，则每个单相体系的强度变量为：其中2代表T、P，（C–1）指得是S种物质的组成变量只有（C–1），因有x1+x2+……xS=1。有Φ相组成的复相平衡体系中的总变量为：2.相律的导出（C-1）当达热力学平衡时，整个复相体系的温度、压力均只有一个，因此，其非独立变量为：当各相达平衡时，各个单相中还有以下限制：即每一种物质在各相中的化学势相等总的限制条件为：体系的自由度指得是表示复相平衡体系中在不会引起旧相消失或新相生成的条件下总的独立变化的热力学变量数，用f表示。指平衡体系

6、中独立可变的物种数这说明能独立存在的物种并非均独立可变，它必须受到化学平衡和浓度条件的限制。例题：（a）N2、H2、NH3组成的体系1）若无浓度限制条件2）开始只有NH3有一浓度限制条件，R’=1c）KCl与NaNO3溶于水形成的平衡体系只有一个独立可变对于凝聚系统，压力影响不大，只有温度影响平衡，则相律可表示为若除温度、压力外，还要考虑其他因素（如磁场、电场、重力场等）的影响，则相律可表示为对于浓度限制条件R‘，必须是在同一相中几个物质浓度之间存在的关系，能有一个方程把它们的化学势联系起来。双变量系统单

7、变量系统无变量系统单组分系统的自由度最多为2，双变量系统的相图可用平面图表示。一、单组分系统的一般特征单相当=1两相平衡当=2三相共存当=3C=1f+=3§5.4单组分系统的相平衡在一定温度和压力下，任何纯物质达到两相平衡时，在两相中Gibbs自由能相等二、单组分系统的两相平衡若温度改变dT，则压力改变dp，达新的平衡时根据热力学基本公式，有1.Clapeyron方程应用于任何纯物质的两相平衡系统设有1mol物质，则气-液、固-液和气-固平衡的Clapeyron方程分别为说明了压力随温度的变化率（

8、单组分相图上两相平衡线的斜率）受焓变和体积变化的影响。对于气-液两相平衡，并假设气体为理想气体，将液体体积忽略不计，则假定的值与温度无关，积分得：2.Clausius-Clapeyron方程代入上式积分，得将写成温度的函数式中A，B，C，D均为常数，适用的温度范围较宽，但使用麻烦。可以用来粗略地计算摩尔蒸发焓3.Trouton（楚顿）规则适用于分子不缔合的液体。对极性大的液体和沸点在150K以下的液体不适用。4.外压与蒸气压的