第02章--多相多组分系统热力学(8)

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1、第二章多相多组分系统热力学(8)主讲：刘辉化学与材料科学学院§2.6二组分系统相图气液平衡相图固液平衡相图部分互溶双液系统完全互溶双液系统完全不互溶双液系统简单低共熔混合物系统形成化合物系统形成固态溶液系统热分析法绘制相图溶解度法绘制相图形成稳定化合物形成不稳定化合物完全互溶固熔体部分互溶固熔体理想液态混合物实际液态混合物www.themegallery.comLOGO单相区两相区1.部分互溶双液系统液液平衡相图知识回顾www.themegallery.comLOGO同时具有上下临界会溶温度不具有临界会溶温度上临

2、界会溶温度下临界会溶温度2.部分互溶双液系统相图www.themegallery.comLOGOP23.部分互溶双液系统气液平衡相图P1www.themegallery.comLOGO4.简单低共熔系统相图ABXB→FKH液相区lA(s)+lB(s)+l液相区lA(s)+lB(s)+l液相区lA(s)+B(s)EG↑Tf=2f=1f=1f=1f=0www.themegallery.comLOGO②溶解度法绘制相图的基本原理该方法适用于绘制盐水系统的相图。实验通常在恒压条件下进行。实验过程：以(NH4)2SO4和H2O

3、体系为例①测定水的凝固点，t=0ºC②16.7%的(NH4)2SO4溶液t=-5.5ºC冰(NH4)2SO4溶液t=-19.1ºC冰+盐(s)+(NH4)2SO4溶液H2O(NH4)2SO4FP1P2此时溶液浓度为38.4%三相共存www.themegallery.comLOGOt=-11ºC冰(NH4)2SO4溶液t=-19.1ºC冰+盐(s)+(NH4)2SO4溶液H2O(NH4)2SO4FP1P2M1M2③28.6%的(NH4)2SO4溶液④42.2%的(NH4)2SO4溶液⑤43.0%的(NH4)2SO4溶液

4、t=10ºC盐(NH4)2SO4饱和溶液t=-19.1ºC冰+盐(s)+(NH4)2SO4溶液此时溶液浓度为38.4%此时溶液浓度为38.4%N1和N2点N1N2t=20ºC盐(NH4)2SO4饱和溶液t=-19.1ºC冰+盐(s)+(NH4)2SO4溶液O1和O2点O1O2www.themegallery.comLOGO线：FE线是水溶液的冰点降低曲线；识图CE线为盐(B)在水中的溶解度随温度的变化关系曲线；DEI线是三相线，表示冰、盐和组成为E的盐水溶液三相平衡共存。E点为三相点，当溶液的组成恰好为E时，溶液冷却

5、后冰和盐同时析出形成低共熔混合物。点：F点为水的冰点。E点对应的组成为低共熔混合物的组成;对应的温度是最低共熔点。www.themegallery.comLOGO面：各相区存在的相态如图所示。应用：盐水系统的相图可以指导盐类提纯的工艺操作。N单相区f=2-1+1=2，两相区f=2-2+1=1。两相区内可以使用杠杆规则计算两相的相对量。www.themegallery.comLOGO水-盐冷冻液在化工生产和科学研究中常要用到低温浴，配制合适的水-盐体系，可以得到不同的低温冷冻液。例如：水盐体系低共熔温度252K218K

6、262.5K257.8K在冬天，为防止路面结冰，撒上盐，实际用的就是冰点下降原理。www.themegallery.comLOGO简单低共熔系统相图的分析方法ABXB→FKH液相区lA(s)+lB(s)+l液相区lA(s)+lB(s)+l液相区lA(s)+B(s)EG↑Twww.themegallery.comLOGO2、形成化合物系统的相图有些两组分系统能以固定组成形成一种或几种化合物(包括结晶水合物)。①形成稳定化合物的两组分系统CaF2+CaCl2→CaF2·CaCl2，H2SO4+H2O→H2SO4·4H2O

7、,H2SO4·2H2O，H2SO4·H2O形成的化合物稳定化合物不稳定化合物www.themegallery.comLOGO①形成稳定化合物的两组分系统E点为化合物C的相合熔点(TE)。CE线段为纯化合物C，为单组分体系。www.themegallery.comLOGOE点为化合物C的相合熔点(TE)。E点时，f*=??相图分析:①三条垂线E点时，f*=1-2+1=0②单相区③两相区④三相线A(s)+lA(s)+C(s)C(s)+B(s)f=2f=1f=0www.themegallery.comLOGOH2O-H2S

8、O4两组分系统的相图98%的硫酸的凝固点在0℃左右，这在冬季运输过程中会发生事故，如果将浓度改为93%，可避免发生上述情况。0℃93%的硫酸的凝固点可降至-35℃左右，可避免发生事故。-35℃www.themegallery.comLOGO②形成不稳定化合物的两组分系统相图特点：不稳定化合物没有确定的熔点，在加热过程中很不稳定，在没有完全熔化之