完全互溶双液系相图.pdf

1 4.3 完全互溶的双夜系相图4.3.1 二组分系统的相律的应用最多可有四相平衡共存，是无变量系统最多可有三个自由度-T，p，x 均可变，属三变量系统因此，要完整的描述二组分系统相平衡状态，需要三维坐标的立体图但为了方便， 往往指定一个变量固定不变，观察另外两个变量之间的关系，这样就得到一个平面图如：保持温度不变，得p-x 图较常用保持压力不变，得T-x 图常用保持组成不变，得T-p 图不常用若保持一个变量为常量，从立体图上得到平面图相律单相，两个自由度最多三相共存二组分系统相图种类很多，以物态来区分，大致分为：完全互溶双液系气-液平衡相图部分互溶双液系完全不互溶双液系具有简单低共熔混合物稳定化合物有化合物生成不稳定化合物固-液平衡相图固相完全互溶固相部分互溶固相部分互溶等C2C24=fΦ+=Φminmax1 3Φfminmax0 4 fΦ213fΦΦ* minmax1 2Φf* maxmin3 0Φf2 4.3.2 理想的完全互溶双液系相图若 A 、B 两种液体均能以任意比例相互混容形成均匀单一的液相，则该系统称为完全互溶双液系根据相似相容原理，它可以分为：理想的完全互溶双液系和非理想的完全互溶双液系。

首先学习理想液态混合物的相图4.3.2.1. 理想溶液p-x 图设 A 、B 形成理想溶液， 其饱和蒸气压分别为PA* 和 PB*，P为体系的总蒸气压以 xA为横坐标，以P 蒸气压为纵坐标，在p-x 图上分别表示出PA、PB、 P 与 xAl的关系p-x-y 图同压下，之间的关系若知道一定温度下的PA*、PB* ，就可据液相组成（xA/xB）求其气相组成（yA/yB）pxpppyAAA A*BABABA xxpp yy**若则此时即蒸气压大的组分在气相中浓度更大若，此时，即蒸气压小的组分气相中浓度更小l-液相区f* =2； g-l-气液平衡区f* =1；g-气相区f* =2 AAApp x* BBBpp xAB ll AABB **l BABA(1)ll AABApppp xp xp xpxpppx~Apy 线：AyAxAABAAABAp xppy xppp** ABppAAyx ，BByx ，** ABppAAyxB1Ayy3 4.3.2.2. 理想溶液的T～ x 图以 T 对及作图，得两条不重合的线绘制方法：(1) 配制一系列不同浓度的溶液，测各溶液的沸点，做图即可得T～线， T～线不是线性。

2) 将与每一溶液相平衡的气相取出分析，即可得T～曲线（易挥发组分在气相中含量高,T～在 T～线上方）TA*和 TB* 分别为甲苯和苯的沸点显然P* 越大， Tb越低在T-x 图上，气相线在上，液相线在下，上面是气相区，下面是液相区，梭形区是气-液两相区介绍线、面意义、自由度物系点、相点、结线、露点、泡点等4.5.3.杠杆规则气-液平衡区 ,气液相组成（相点）通过物系点做水平线分别同气、液相线相交在T-x图的两相区，物系点C 代表了体系总的组成和温度通过 C 点作平行于横坐标的等温线，与液相和气相线分别交于D 点和 E 点 DE 线称为等温连结线落在DE 线上所有物系点的对应的液相和气相组成，都由D 点和 E 点的组成表示上式为杠杆规则表达式适用范围：任何两相平衡区作用：可以用来计算两相的相对量（总量未知）或绝对量（总量已知）2.5.4.非理想的完全互溶双液系对完全互溶双液系，理想溶液也总是少数，大部分是非理想溶液，前已述及，其产生偏差的原因有：g ixl ixl ixl ix** ABpp若，* bmaxbBTT则* bminbATTg ixg ixl ixAl1g2n xnxn x总lgAl1g2nnxn xn xlA1g2AnxxnxxlgCDCEnnlgCDCEww4 若增大，正偏差。

若减小，负偏差若发生解缔，则P增大， Q>0，V 也增大，正偏差若 A 、 B 化合或缔合，则P 减小， Q<0，V 也减小，负偏差偏差程度与两液体的性质和温度有关二组分非理想溶液根据偏差程度大致分为三种类型：1. 正(负)偏差不大（）p～x，T～x 图与理想溶液偏差不大，这时液相线已不再是直线2.正偏差很大，在p-x 图上有最高点由于 A， B 二组分对拉乌尔定律的正偏差很大，在p-x 图上形成最高点，如图(a)求出对应的气相的组成，分别画出p-x(y)和 T-x(y)图，如 (b)，(c)所示在 p-x 图上有最高点者，在T-x 图上就有最低点，这个最低点称为最低恒沸点T1 为最低恒沸点处在最低恒沸点的溶液，称为最低恒沸混合物ABAABBfffp或, 则ABAABBfffp或, 则** ABppp** maxABppp若进行分馏时，在A 边只能得到纯A 和最低恒沸物在 B 边只能得到纯B 和最低恒沸物在 A 区如何得到纯B？先得恒沸物，然后破坏后，再蒸馏分离注意： 恒沸混合物是混合物而不是化合物，它的组成在定压下有定值改变压力，最低恒沸点的温度也改变，它的组成也随之改变属于此类的系统有：等。

在标准压力下，的最低恒沸点温度为351.28K，含乙醇95.573.负偏差很大，在p-x 图上有最低点在 p-x 图上有最低点，在T-x 图上就有最高点，这最高点称为最高恒沸点最高点所对应的溶液是最高恒非混合物若进行分馏，结果如何？4.5.5 蒸馏或精馏原理(1).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，说明蒸馏时气相中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 组分会增多如有一组成为x1的 A、B 二组分溶液，加热到 T1时开始沸腾， 与之平衡的气相组成225366H O-C H OH, CH OH-C H ,2566C H OH-C H225H O-C H OH** minABppp6 为 y1，显然含B 量显著增加液相中含高沸点的组分比增多，组成沿OA 线上升，沸点也升至 T2，这时对应的气相组成为y2接收 T1-T2间的馏出物，组成在y1与 y2之间，剩余液组成为 x2，A 含量增加这样，将A 与 B 粗略分开2).精馏精馏是多次简单蒸馏的组合。

精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低精馏结果：塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底精馏塔有多种类型，如图所示是泡罩式塔板状精馏塔的示意图。