相平衡2（2学时2010材料化学专业）课件.ppt

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1、物理化学电子教案华南师范大学物理化学研究所第六章相平衡定压T/K单相两相6.3二组分理想液态混合物的相图1.p-x图和T-x图2.杠杆规则3.蒸馏（或精馏）的原理对于二组分系统，C=2,f=4-,至少为1，则f最多为3。保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。（1）保持温度不变，得p-x图较常用（3）保持组成不变，得T-p图不常用。（2）保持压力不变，得T-x图常用这三个变量通常是T，p和组成x。所以要表示二组分系统状态图，需用三个坐标的立体图表示。1.p-x图和T-x图理想的二组分液态混合物——完全互溶的双液系两个纯液体可按任意比例互溶，每个组

2、分都服从Raoult定律，这样的系统称为理想的液体混合物p-x图如苯和甲苯，正己烷与正庚烷等结构相似的化合物可形成这种系统。理想液态混合物的p-x图A点是纯A的饱和蒸汽压B点是纯B的饱和蒸汽压BC是A的饱和蒸汽压曲线BA定温AD是B的饱和蒸汽压曲线在AB线上的任一点CD是系统的总的蒸汽压曲线理想二组分液态混合物—完全互溶双液系相图设理想液态混合物的蒸气是理想气态混合物若已知就可以计算理想二组分液态混合物—完全互溶双液系相图与溶液平衡共存的气相组成将的值也标在p-x图上,得BA定温理想二组分液态混合物—完全互溶双液系相图物系点?相点?为什么气相线在液相线之下

3、？MNBA定温CD线是液相组成曲线CD线之上是液相区CED线是气相组成曲线CED线之下是气相区两条曲线之间是气-液两相区对组成为J的气相系统加压到达E点有液相出现到达F点达气-液两相平衡液相组成由H点表示,含A多气相组成由I点表示,含B多到达G点,气相开始消失接着全部变成液相T-x图亦称为沸点-组成图T-x图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常在等压下进行。外压为大气压力，当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的温度称为沸点。某组成的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。T-x图可以从实验数据直接绘制。也可以从已知的p-x图求得。T-x图BA定压T-X图（沸点

4、-组成图）单组分体系的沸点与双液系体系的沸点有什么不同？P-X图与T-X图的区别?BA定压BA定温p-x图T-x图P-X图与T-X图的区别与联系？381K373K365K357K从p-x图绘制T-X图BA定压从实验直接绘制T-x图先测定A和B的沸点把组成为a点的混合物加热到b点有气泡出现,即泡点收集气相组分,得组成为c点连结所有泡点和气相组成点上方线称为气相线,气相线之上是气相区下方线称为液相线,液相线之下是液相区两条线之间的梭形区为气-液两相区BA定压从实验直接绘制T-x图物系点为d的气相混合物冷却到达e点有液相开始出现把e点称为露点在e到f的温度区间内

5、保持气-液两相平衡,但气、液的组成随温度的改变而改变到达f点，气相开始消失，进入单一的液相区从相图上如何能得到气液两相中所含A、B物质的量TdT2.杠杆规则BA定压将组成为a的混合物加热至温度Tc点b点d点代表液相组成代表物系点代表气相组成作为杠杆的支点杠杆规则以b为支点为力矩代表液、气的物质的量由杠杆规则，得：若已知物系的总量，则求出BA定压根据气相、液相组成，以及气相、液相物质总摩尔数，可分别求取气、液相物质A、B的量杠杆规则若横坐标用质量分数表示为力矩代表液、气的质量由杠杆规则，得：求出BA定压根据气相、液相组成，以及气相、液相物质质量，可分别求取气

6、、液相物质A、B的量例：杠杆规则的计算与应用BA定压例：图1为某A、B二组分系统的沸点-组成图，由5摩尔A和5摩尔B组成系统，其物系点为a，达到气液两相平衡时，气相点为d，液相点为C，分别求两相中物质的量以及气相、液相中所含物质A、B的摩尔数。0.30.8图A、B二组分沸点-组成图解：根据杠杆规则BA定压0.30.8n（g）db=n（l）bcn（g）/n（l）=bc/bd=[0.5-0.3]/[0.8-0.5]=2/30.5n(g)+n(l)=10mol-(1)n(g)/n(l)=2/3------------(2)解得:n(l)=6moln(g)=4mo

7、l因为n(l)=6mol,所以.液相中,n(B)=0.3×6=1.8moln(A)=4.2mol同理,气相中n(B)=3.2moln(A)=0.8mol3.蒸馏（或精馏）的基本原理简单蒸馏简单蒸馏只能把双液系中的A和B粗略分开。在A和B的T-x图上，纯A的沸点高于纯B的沸点，一次简单蒸馏，馏出物中B含量会显著增加，剩余液体中A组分会增多。则蒸馏时气相中B组分的含量较高，液相中A组分的含量较高。Q简单蒸馏的T-x-y图混合物起始组成为x1加热到温度为T1对应气相组成为y1，液相组成为X1温度升高到T2对应馏出物组成为y2一次简单蒸馏接收在T1到T2间的馏出物

8、馏出物组成从y1到y2剩余物组成为x2蒸馏（或精馏）原理精馏精馏是