第二章二元体系相图.ppt

第二章第二章 二元水盐体系相图二元水盐体系相图一、相律特征一、相律特征 组分数等于组分数等于2的体系是二元体系它是由一种单的体系是二元体系它是由一种单盐和水组成，或者说是由正、负离子各一种再加上水盐和水组成，或者说是由正、负离子各一种再加上水组成，水盐体系中最简单的类型例如组成，水盐体系中最简单的类型例如K+//Cl-—H2O体系，体系，NaCl-H2O,Na2SO4-H2O第一节第一节 简单二元水盐体系图形表示法简单二元水盐体系图形表示法说明说明: 水盐体系是凝聚体系，可以不考虑压力的变化，水盐体水盐体系是凝聚体系，可以不考虑压力的变化，水盐体系的固液平衡可以在没有水蒸气的情况下实现，所以气系的固液平衡可以在没有水蒸气的情况下实现，所以气相没有计入相数相没有计入相数P中，水盐体系也不研究气相的组成中，水盐体系也不研究气相的组成二元水盐体系相律公式为二元水盐体系相律公式为 F=2-P+1=3-P 可见，在二元体系中，处于平衡状态的相最多有三个可见，在二元体系中，处于平衡状态的相最多有三个，因相数最少为，因相数最少为1，故体系中可以自由变动的变量有，故体系中可以自由变动的变量有2个，个，即温度和溶液的浓度。

浓度变量亦可以称为内部变量即温度和溶液的浓度浓度变量亦可以称为内部变量二、坐标系二、坐标系n在二元体系相图中，我们横坐标来表示组在二元体系相图中，我们横坐标来表示组成；用纵坐标表示温度，温度用成；用纵坐标表示温度，温度用ºC或或K表表示当组成用不同单位表示时，可得到不示当组成用不同单位表示时，可得到不同形式的相图同形式的相图通常采用质量百分数和摩尔百分数表示盐通常采用质量百分数和摩尔百分数表示盐在系统中的百分含量，以利于直读数据在系统中的百分含量，以利于直读数据水的含量则用水的含量则用100%减去盐的含量来确定减去盐的含量来确定n横轴为一固定长度，横轴为一固定长度，100份，左端为份，左端为W表表示纯水，右端点示纯水，右端点S表示纯盐这两个端点表示纯盐这两个端点是体系组成的固定界限，它同时放映出盐是体系组成的固定界限，它同时放映出盐和水的组成：和水的组成：n盐的百分数盐的百分数+水的百分数水的百分数=100%首先，应从溶解度手册中查出该体系的相平衡数首先，应从溶解度手册中查出该体系的相平衡数据现以NaNO3—H2O体系为例体系为例 相图的标绘完全符合连续原理和相应原理相图的标绘完全符合连续原理和相应原理。

一般应按下述步骤进行一般应按下述步骤进行三、简单二元水盐相图的标绘三、简单二元水盐相图的标绘编号编号温度温度℃℃液相组成液相组成NaNONaNO3 3%%平衡固相平衡固相1 10 00 0iceice2 2-5-513.513.5iceice3 3-10-1025.025.0iceice4 4-15-1534.034.0iceice5 5-17.7-17.738.038.0Ice+ NaNOIce+ NaNO3 36 6-10-1039.739.7NaNONaNO3 37 70 042.142.1NaNONaNO3 38 8202044.444.4NaNONaNO3 39 9404051.251.2NaNONaNO3 31010606055.555.5NaNONaNO3 31111808059.859.8NaNONaNO3 3121210010063.863.8NaNONaNO3 3131315015073.773.7NaNONaNO3 3141420020083.283.2NaNONaNO3 3151525025092.092.0NaNONaNO3 31616309309100100NaNONaNO3 3NaNONaNO3 3-H-H2 2OO二元体系相平衡数据二元体系相平衡数据二元体系相平衡数据二元体系相平衡数据1、分析相平衡数据。

分析相平衡数据注意饱和溶液对应的平衡固相注意饱和溶液对应的平衡固相））2、建立坐标系从左往右度量时为盐的质量百分、建立坐标系从左往右度量时为盐的质量百分浓度；从右往左度量为水的质量百分含量，因为两浓度；从右往左度量为水的质量百分含量，因为两者的质量百分数之和为者的质量百分数之和为100%，所以横坐标上任一点，所以横坐标上任一点既表示盐的含量也表示水的含量既表示盐的含量也表示水的含量3、编号标点编号标点4、连溶解度曲线连溶解度曲线原则：有一个共同平衡固相的原则：有一个共同平衡固相的液相点可连，应按各点的变化趋势画成圆滑的曲线，液相点可连，应按各点的变化趋势画成圆滑的曲线，数据点少至二个的可连成直线数据点少至二个的可连成直线5、确定有关固相的位置确定有关固相的位置6、划分相区、划分相区四、简单相图的分析和研究四、简单相图的分析和研究1、纵轴、纵轴左边纵轴是纯水一元体系，左边纵轴是纯水一元体系，A点是冰点是冰点，是液相水和固相冰处于相平衡点，是液相水和固相冰处于相平衡的二相点的二相点右边纵轴为硝酸钠一元体系，右边纵轴为硝酸钠一元体系，B点是点是熔点，是液态硝酸钠与固相硝酸钠熔点，是液态硝酸钠与固相硝酸钠处于平衡的二相点处于平衡的二相点。

2.曲线曲线BE和和AEBE是是NaNO3在水中的溶解度曲线，在水中的溶解度曲线，即即NaNO3饱和溶液；饱和溶液；AE是是NaNO3溶液的结冰线，也称溶液的结冰线，也称为水的溶解度曲线为水的溶解度曲线4.AEB曲线上方的区域为不饱和曲线上方的区域为不饱和液相区，无固相析出液相区，无固相析出5.BEDB与与AECA分别为硝酸钠分别为硝酸钠和冰的固相结晶区和冰的固相结晶区6.直线直线CED，是三相共存的三相，是三相共存的三相线线7.CDSW区域是冰和硝酸钠两个区域是冰和硝酸钠两个纯固相无液相的共存区纯固相无液相的共存区四、简单相图的研究四、简单相图的研究3.E点点E点表示冰与硝酸钠两个固相平衡点表示冰与硝酸钠两个固相平衡的饱和溶液是无变量点的饱和溶液是无变量点课堂练习课堂练习1：简单二元体系相图的标绘：简单二元体系相图的标绘要求：要求：1、分析、分析KNO3-H2O二元体系相平衡数据二元体系相平衡数据注意饱注意饱和溶液对应的平衡固相和溶液对应的平衡固相））2、建立坐标系建立坐标系3、编号标点编号标点4、连溶解度曲线连溶解度曲线5、确定有关固相的位置确定有关固相的位置6、划分相区、划分相区课堂练习课堂练习2:2:绘制简单绘制简单KCl-HKCl-H2 2OO体系相图体系相图温度温度温度温度液相组液相组液相组液相组成成成成固相固相固相固相温度温度温度温度液相组液相组液相组液相组成成成成固相固相固相固相0 00 0iceice606031.431.4KClKCl-2.3-2.35.05.0iceice808033.833.8KClKCl-5.0-5.010.510.5iceice10010035.935.9KClKCl-7.6-7.615.015.0iceice15015040.540.5KClKCl-10.0-10.018.818.8iceice20020044.944.9KClKCl-10.8-10.819.919.9Ice+KClIce+KCl30030054.054.0KClKCl-5-520.9520.95KClKCl40040063.463.4KClKCl0 021.9521.95KClKCl50050073.173.1KClKCl101023.823.8KClKCl60060083.083.0KClKCl202025.625.6KClKCl70070093.093.0KClKCl404028.728.7KClKCl770770100100KClKCl例题：例题：(NH4)2SO4-H2O二元体系二元体系第二节第二节 复杂二元水盐体系相图复杂二元水盐体系相图一、稳定水合物和不稳定水合物一、稳定水合物和不稳定水合物二元水盐体系中，多数盐能和水生成水合物，又叫水二元水盐体系中，多数盐能和水生成水合物，又叫水合盐。

例如合盐例如水合盐有稳定水合盐和不稳定水合盐两种类型，分述水合盐有稳定水合盐和不稳定水合盐两种类型，分述如下：如下：1 1、稳定水合盐、稳定水合盐 这种水合盐加热至熔点熔化时，固相和液相有相同这种水合盐加热至熔点熔化时，固相和液相有相同的组成，即水合盐无论在固态或熔化后的液态中，都的组成，即水合盐无论在固态或熔化后的液态中，都有相同的组成，都能稳定的存在而不分解，因此，又有相同的组成，都能稳定的存在而不分解，因此，又称为有相合熔点的化合物，或称为称为有相合熔点的化合物，或称为同成分水合同成分水合盐盐例如Mn(NO3)2-H2O 二元体系二元体系2 2、不稳定水合盐、不稳定水合盐这种水合盐加热至一定温度时，不是简单地熔化，而这种水合盐加热至一定温度时，不是简单地熔化，而是生成无水盐或含水少的水合盐及同时生成较水合盐是生成无水盐或含水少的水合盐及同时生成较水合盐含水量多的溶液，因而造成固液两相组成不一致这含水量多的溶液，因而造成固液两相组成不一致这个温度就是固液异组成物的个温度就是固液异组成物的“熔点熔点”，或叫不相称熔，或叫不相称熔点这个温度实际上也是水合盐的分解温度，故称这点。

这个温度实际上也是水合盐的分解温度，故称这种水合盐为种水合盐为异成分水合盐或不相称水合盐例如异成分水合盐或不相称水合盐例如NaNa2 2SOSO4 4.10H.10H2 2O O就是异成分水合盐就是异成分水合盐稳定水合盐和不稳定水合盐的区别主要在于他们受热稳定水合盐和不稳定水合盐的区别主要在于他们受热时呈现的不同现象时呈现的不同现象 n n判断某一水合盐是否稳定，通过实验来完成，例如判断某一水合盐是否稳定，通过实验来完成，例如判断某一水合盐是否稳定，通过实验来完成，例如判断某一水合盐是否稳定，通过实验来完成，例如NaNa2 2SOSO4 4.10H.10H2 2O,O,n n液相液相液相液相L L中含中含中含中含NaNa2 2SOSO4 433.25%,33.25%,水合物中含水合物中含水合物中含水合物中含NaNa2 2SOSO4 444.09%44.09%，所以，所以，所以，所以NaNa2 2SOSO4 4.10H.10H2 2OO是异成分是异成分是异成分是异成分水合盐水合盐水合盐水合盐例题2-1n n若若NaNa2 2SOSO4 4.10H.10H2 2OO总分子量为总分子量为总分子量为总分子量为142+180=322142+180=322，求其组成。

求其组成求其组成求其组成n n解：解：解：解：二、复杂二元相图的标绘二、复杂二元相图的标绘1 1、分析数据、分析数据2 2、建立坐标系、建立坐标系3 3、编号标点、编号标点4 4、连溶解度曲线、连溶解度曲线5 5、确定固相位置：、确定固相位置：根据水合盐的组成，在图根据水合盐的组成，在图中画一条竖线，叫固相组成竖直线中画一条竖线，叫固相组成竖直线6 6、划分相区：、划分相区：共饱点与平衡的两个固相点连直线共饱点与平衡的两个固相点连直线作为相区划分线；固相组成竖直线作为划分相区线；相区作为相区划分线；固相组成竖直线作为划分相区线；相区划分线不能互相穿过，只能划分线不能互相穿过，只能T T字型相交字型相交1、稳定水合盐相图实例：、稳定水合盐相图实例： Mn(NO3)2-H2O 二元体系相图为例二元体系相图为例编编号号符符号号温度温度℃℃液相液相组成组成%%平衡固相平衡固相1 1A A0 00 0iceice2 2-10-1021.321.3iceice3 3-20-2033.033.0iceice4 4E E1 1-36-3640.540.5Ice+ Ice+ Mn(NO3)2.6H2O5 5-29-2942.342.3Mn(NO3)2.6H2O6 60 050.550.5Mn(NO3)2.6H2O7 7111154.654.6Mn(NO3)2.6H2O8 8B B25.825.862.362.3Mn(NO3)2.6H2O9 9E E2 223.523.564.664.6Mn(NO3)2.6H2O+ Mn(NO3)2.3H2O1010272765.665.6Mn(NO3)2.3H2O1111F F35.535.576.876.8Mn(NO3)2.3H2O稳定水合物相图的特点稳定水合物相图的特点如图所示，在高点出呈平滑圆形状，这表明如图所示，在高点出呈平滑圆形状，这表明在加热温度接近它的融化温度时，这种水合在加热温度接近它的融化温度时，这种水合物已经进行了部分分解物已经进行了部分分解2 2、不稳定水和盐相图实例：、不稳定水和盐相图实例：NaCl-HNaCl-H2 2O O为例为例编号编号符号符号温度温度液相组成液相组成平衡固相平衡固相1 1A A0 00 0iceice2 2-5-57.97.9iceice3 3-10-1014.014.0iceice4 4-15-1518.918.9iceice5 5E E-21.1-21.123.323.3Ice+ Ice+ NaCl.2H2O6 6-15-1524.224.2NaCl.2H2O7 7-10-1024.024.0NaCl.2H2O8 8-5-525.625.6NaCl.2H2O9 9Q Q0.150.1526.326.3NaCl.2H2O+NaCl1010101026.326.3NaCl1111202026.426.4NaCl1212252526.4526.45NaCl1313404026.726.7NaCl1414505026.926.9NaCl1515757527.4527.45NaCl161610010028.2528.25NaCl171712512529.029.0NaCl181820020031.531.5NaCl完完整整的的NaCl-H2O体体系系相相图图三、水合盐相图分析三、水合盐相图分析（（1）出现了水合盐溶）出现了水合盐溶解度曲线。

它表示该水解度曲线它表示该水合盐的溶解度，由于水合盐的溶解度，由于水合盐的性质不同，他们合盐的性质不同，他们又有各自的特征稳定又有各自的特征稳定水合盐溶解度曲线出现水合盐溶解度曲线出现了尖锐的最高点，该点了尖锐的最高点，该点的温度即的温度即水合物的熔点水合物的熔点不稳定水合盐溶解度曲不稳定水合盐溶解度曲线中间没有最高点线中间没有最高点2）固液平衡二相区固液平衡二相区对稳定水合盐而言，对稳定水合盐而言，在其固相竖线两侧在其固相竖线两侧各有一个各有一个扇形的该扇形的该水合盐的饱和结晶水合盐的饱和结晶区区而不稳定水合而不稳定水合盐的结晶区只有一盐的结晶区只有一个个区边梯形区边梯形（（3 3）不稳定水合盐相图中出现了多个全固相区不稳定水合盐相图中出现了多个全固相区该区是以两条固相组成线为左右边的长方形该区是以两条固相组成线为左右边的长方形由于本区内无液相存在，所以当需要将水合盐由于本区内无液相存在，所以当需要将水合盐变为含结晶水少的水合盐（低水合数的水合盐）变为含结晶水少的水合盐（低水合数的水合盐）或无水盐而又不使晶体熔化时，就必须在全固或无水盐而又不使晶体熔化时，就必须在全固相区内脱去水合盐中的全部或部分结晶水，并相区内脱去水合盐中的全部或部分结晶水，并使其干燥。

本相区则为提供了该过程的温度范使其干燥本相区则为提供了该过程的温度范围和限度围和限度四、转溶现象四、转溶现象转溶现象是不稳定水合盐相图的显著特点发生转溶现象是不稳定水合盐相图的显著特点发生的原因可以用相律解释，问题的关键又在于平衡的原因可以用相律解释，问题的关键又在于平衡的固液相的组成上转溶反应是可逆的对转变的固液相的组成上转溶反应是可逆的对转变点而言，当温度升高时，无水盐（或含水较少的点而言，当温度升高时，无水盐（或含水较少的水合物）析出，水合盐溶解；反之，冷却时有利水合物）析出，水合盐溶解；反之，冷却时有利于水合盐的析出当体系中生成多个不稳定水合于水合盐的析出当体系中生成多个不稳定水合盐时，将按含结晶水的多少依次转溶盐时，将按含结晶水的多少依次转溶四、转溶现象四、转溶现象n n生成不稳定水合物的特点是存在生成不稳定水合物的特点是存在生成不稳定水合物的特点是存在生成不稳定水合物的特点是存在转溶现象转溶现象转溶现象转溶现象n n例如不稳定水合物芒硝在加热时发生以下过程例如不稳定水合物芒硝在加热时发生以下过程例如不稳定水合物芒硝在加热时发生以下过程例如不稳定水合物芒硝在加热时发生以下过程n n这种在一定温度下发生一种固相溶解，另一种固相析出的现象称为转溶现这种在一定温度下发生一种固相溶解，另一种固相析出的现象称为转溶现这种在一定温度下发生一种固相溶解，另一种固相析出的现象称为转溶现这种在一定温度下发生一种固相溶解，另一种固相析出的现象称为转溶现象，该温度称为转变点。

象，该温度称为转变点象，该温度称为转变点象，该温度称为转变点n n转溶现象相律分析：转溶现象相律分析：转溶现象相律分析：转溶现象相律分析：n n在三相线上，相数为在三相线上，相数为在三相线上，相数为在三相线上，相数为3 3，自由度则为，自由度则为，自由度则为，自由度则为0 0，所以温度只能为，所以温度只能为，所以温度只能为，所以温度只能为32.2832.28℃℃℃℃，液相，液相，液相，液相的浓度也不能改变，只能是含的浓度也不能改变，只能是含的浓度也不能改变，只能是含的浓度也不能改变，只能是含NaNa2 2SOSO4 433.25%33.25%，而此时与液相平衡的，而此时与液相平衡的，而此时与液相平衡的，而此时与液相平衡的固相是固相是固相是固相是NaNa2 2SOSO4 4和和和和NaNa2 2SOSO4 4.10H.10H2 2OO，其含纯，其含纯，其含纯，其含纯NaNa2 2SOSO4 4分别为分别为分别为分别为100%100%和和和和44.1%44.1%，大于液相，所以平衡存在时，只能是一个固相析出，另一个固，大于液相，所以平衡存在时，只能是一个固相析出，另一个固，大于液相，所以平衡存在时，只能是一个固相析出，另一个固，大于液相，所以平衡存在时，只能是一个固相析出，另一个固相溶解，析出的固相从溶液中取走盐分，而溶解的固相有向溶液中补充该相溶解，析出的固相从溶液中取走盐分，而溶解的固相有向溶液中补充该相溶解，析出的固相从溶液中取走盐分，而溶解的固相有向溶液中补充该相溶解，析出的固相从溶液中取走盐分，而溶解的固相有向溶液中补充该盐分，水合盐中的结晶水供蒸发使用，使溶液中的浓度不发生变化。

盐分，水合盐中的结晶水供蒸发使用，使溶液中的浓度不发生变化盐分，水合盐中的结晶水供蒸发使用，使溶液中的浓度不发生变化盐分，水合盐中的结晶水供蒸发使用，使溶液中的浓度不发生变化NaCl体系发生转溶现象体系发生转溶现象转溶现象是可逆的对转变点而言，当温度升高时，无水转溶现象是可逆的对转变点而言，当温度升高时，无水盐（或含水较少的水合盐）析出，水合盐溶解；反之，冷盐（或含水较少的水合盐）析出，水合盐溶解；反之，冷却时有利于水合盐析出却时有利于水合盐析出当体系生成多个不稳定水合物时，将按含结晶水得当体系生成多个不稳定水合物时，将按含结晶水得多少依次转溶，例如多少依次转溶，例如MgCl2-H2O体系课堂练习：不稳定水合物相图的标绘课堂练习：不稳定水合物相图的标绘五、具有多晶转变的相图五、具有多晶转变的相图一、相的定性关系一、相的定性关系——直线规则直线规则直线规则是指在一定温度下，系统分成两部分，这两直线规则是指在一定温度下，系统分成两部分，这两部分的图形点与系统点比处在同一直线上，且系统点部分的图形点与系统点比处在同一直线上，且系统点居中G:G1:G2=M1M2:MM2:MM1第三节第三节 二元水盐相图的两个规则和化工过程二元水盐相图的两个规则和化工过程系统总质量与组成系统两部分点之间的距离长度成正比；而部系统总质量与组成系统两部分点之间的距离长度成正比；而部分量与部分长度相对应，但部分量对应的线段是与它们遥相对分量与部分长度相对应，但部分量对应的线段是与它们遥相对应的一段，而不是紧邻的一段。

应的一段，而不是紧邻的一段杠杆规则又称直线反比规则应注意组成系统部分的图形点的杠杆规则又称直线反比规则应注意组成系统部分的图形点的位置可在百分组成坐标横轴方向上的任何一点上，即不一定在位置可在百分组成坐标横轴方向上的任何一点上，即不一定在端点上两个部分的图形点之间的长度代表系统的总量其次，端点上两个部分的图形点之间的长度代表系统的总量其次，杠杆长度只代表系统或各部分物料的质量之间的相对比例关系，杠杆长度只代表系统或各部分物料的质量之间的相对比例关系，而不是代表物料的绝对量，有时也会出现代表部分量的线段长而不是代表物料的绝对量，有时也会出现代表部分量的线段长于代表整体线段长度的情况于代表整体线段长度的情况杠杆规则只适用于用百分数表示的组成单位的相图杠杆规则只适用于用百分数表示的组成单位的相图杠杆规则适用于二至五元体系杠杆规则适用于二至五元体系二、相的定量关系二、相的定量关系——杠杆规则杠杆规则以图2-7中的系统M点为例，m点处在封闭区BEDB中，系统M分成固相S与L两部分，设其量分别用小写字母m,s.l示，则有L:s:m=SM:LM:LS同理，系统中的同理，系统中的N点由溶液点由溶液G点，量为点，量为g: 冰量冰量k：系统量：系统量n=KN:NG:KG系统点系统点P有有, 盐量盐量r：冰量：冰量q：系统点：系统点p=QP:PR:QR系统点系统点F有有, 盐量盐量h：水量：水量w：系统点：系统点f=WF:FH:WH杠杆规则的证明杠杆规则的证明设系统设系统M分为分为L和和S两部分，它们的组两部分，它们的组成含盐分别为成含盐分别为xm%, xl%, xs%,质量分质量分别为别为m,l,s.根据质量守恒定律有：根据质量守恒定律有：M中的含盐量中的含盐量=L中的含盐量中的含盐量+S中的中的含盐量，即：含盐量，即：m. xm%=l. xl%, +s .xs%,又因为又因为m=l+s所以所以(l+s)xm%=l. xl%+s .xs%,三、二元水盐相图的化工过程三、二元水盐相图的化工过程n n相图上的每个点都可称为图形点，图形点分为系相图上的每个点都可称为图形点，图形点分为系相图上的每个点都可称为图形点，图形点分为系相图上的每个点都可称为图形点，图形点分为系统点、液相点和固相点。

统点、液相点和固相点统点、液相点和固相点统点、液相点和固相点n n系统点是根据系统的温度与组成标绘在相图上的，系统点是根据系统的温度与组成标绘在相图上的，系统点是根据系统的温度与组成标绘在相图上的，系统点是根据系统的温度与组成标绘在相图上的，一般用来表示原料的状态一般用来表示原料的状态一般用来表示原料的状态一般用来表示原料的状态n n液相点是系统中分出的液相部分的组成点在一液相点是系统中分出的液相部分的组成点在一液相点是系统中分出的液相部分的组成点在一液相点是系统中分出的液相部分的组成点在一个具体的水盐体系中最多只有一个液相点存在个具体的水盐体系中最多只有一个液相点存在个具体的水盐体系中最多只有一个液相点存在个具体的水盐体系中最多只有一个液相点存在n n固相点是系统分出的固相的组成点，可以是一个固相点是系统分出的固相的组成点，可以是一个固相点是系统分出的固相的组成点，可以是一个固相点是系统分出的固相的组成点，可以是一个固相或二个固相的混合物不论析出一种或两种固相或二个固相的混合物不论析出一种或两种固相或二个固相的混合物不论析出一种或两种固相或二个固相的混合物不论析出一种或两种固相，其组成均为固相，其组成均为固相，其组成均为固相，其组成均为100%100%100%100%的纯固相。

的纯固相的纯固相的纯固相n n一般情况下，系统点、液相点、固相点是一般情况下，系统点、液相点、固相点是同时存在的，但在不饱和区往往系统点与同时存在的，但在不饱和区往往系统点与液相点重合，固相点不存在；在全固相区，液相点重合，固相点不存在；在全固相区，液相点不存在，系统点与总固相点重合，液相点不存在，系统点与总固相点重合，总固相点又可以分出两个纯固相点总固相点又可以分出两个纯固相点n n在下列情况下，系统点就会在相图上移动而进入不同的相区在下列情况下，系统点就会在相图上移动而进入不同的相区在下列情况下，系统点就会在相图上移动而进入不同的相区在下列情况下，系统点就会在相图上移动而进入不同的相区n n（（（（1 1）纯变温过程（等组成过程）当系统发生升温、降温、）纯变温过程（等组成过程）当系统发生升温、降温、）纯变温过程（等组成过程）当系统发生升温、降温、）纯变温过程（等组成过程）当系统发生升温、降温、冷冻过程，组成保持不变时，系统点将竖直向上或向下运动冷冻过程，组成保持不变时，系统点将竖直向上或向下运动冷冻过程，组成保持不变时，系统点将竖直向上或向下运动冷冻过程，组成保持不变时，系统点将竖直向上或向下运动。

如图如图如图如图2-102-10n n（（（（2 2）纯变组成过程（等温过程）当系统温度不变，而发）纯变组成过程（等温过程）当系统温度不变，而发）纯变组成过程（等温过程）当系统温度不变，而发）纯变组成过程（等温过程）当系统温度不变，而发生了蒸发、干燥、加水、加盐等过程时，系统的组成改变，生了蒸发、干燥、加水、加盐等过程时，系统的组成改变，生了蒸发、干燥、加水、加盐等过程时，系统的组成改变，生了蒸发、干燥、加水、加盐等过程时，系统的组成改变，系统点将沿水平方向移动如图系统点将沿水平方向移动如图系统点将沿水平方向移动如图系统点将沿水平方向移动如图2-92-91、蒸发过程、蒸发过程第一阶段第一阶段：系统点由：系统点由M→→L, 是浓缩过程，是浓缩过程，溶液含盐量增加，但无盐析出，相数为溶液含盐量增加，但无盐析出，相数为1，自由度为，自由度为1.第二阶段第二阶段：系统进入封闭区：系统进入封闭区BEDB,此时此时有固相有固相 析出，系统点到析出，系统点到M1时，其固相时，其固相点在点在S1点，液相点在点，液相点在L，析盐量的杠杆，析盐量的杠杆长度为长度为LM1,液相量的杠杆长度为液相量的杠杆长度为M1S1;继续蒸发，直到继续蒸发，直到M1点与点与S1点重点重合，液相消失，系统蒸干，液相点始终合，液相消失，系统蒸干，液相点始终在在L点不动，直至消失，此阶段，相数点不动，直至消失，此阶段，相数为为2，自由度为，自由度为0.2、冷却过程、冷却过程n n第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段: :系统点与液相点系统点与液相点系统点与液相点系统点与液相点重合，由重合，由重合，由重合，由M-M1,M-M1,到达到达到达到达M1M1点点点点时，成为饱和溶液，但无固时，成为饱和溶液，但无固时，成为饱和溶液，但无固时，成为饱和溶液，但无固相析出。

相析出n n第二阶段：系统点向下进入第二阶段：系统点向下进入第二阶段：系统点向下进入第二阶段：系统点向下进入固液平衡区域，到固液平衡区域，到固液平衡区域，到固液平衡区域，到M’M’时已析时已析时已析时已析出盐，固相点为出盐，固相点为出盐，固相点为出盐，固相点为S’,S’,液相点液相点液相点液相点为为为为L’.L’.2、冷却过程、冷却过程n n第三阶段：系统点到第三阶段：系统点到M2M2时，液相为时，液相为E E，此时开始，此时开始析出冰，为三相平衡状态，自由度为析出冰，为三相平衡状态，自由度为0 0根据杠杆根据杠杆规则则有：规则则有：M2M2点处，点处，n nGGM2M2:G:GE E:G:GF F=EF:M=EF:M2 2F:EMF:EM2 2n n对于总固相对于总固相F F点，则有点，则有GGF F:G:GDD:G:GC C=CD=CD：：CF:FDCF:FD第四阶段：系统点由第四阶段：系统点由M2至至M3 ，进入全固相，进入全固相区，是冰盐同时降温过程区，是冰盐同时降温过程一、二元相图的计算方法一、二元相图的计算方法1.1.杠杆法杠杆法杠杆法是一种简便有效的计算方法，在对图形的工艺路线做杠杆法是一种简便有效的计算方法，在对图形的工艺路线做出分析之后，即可按下述步骤进行量的计算：出分析之后，即可按下述步骤进行量的计算：（（1 1）确定有关物料的系统点、液相点、固相点在相图上的位）确定有关物料的系统点、液相点、固相点在相图上的位置；置；（（2 2）通过读取坐标上刻度或量取长度的方法，确定杠杆臂所）通过读取坐标上刻度或量取长度的方法，确定杠杆臂所代表的物料量的长度；代表的物料量的长度；（（3 3）根据杠杆规则列出比例式，求出未知量。

根据杠杆规则列出比例式，求出未知量在杠杆法中，如果系统分为固液两相，则两端杠杆的长度分在杠杆法中，如果系统分为固液两相，则两端杠杆的长度分别代表了固液两相的质量之比，可称为系统的固液比生产别代表了固液两相的质量之比，可称为系统的固液比生产工艺中所谓固液比，就是只固相与液相的质量比工艺中所谓固液比，就是只固相与液相的质量比第四节第四节 、、 二元水盐相图的计算方法和应用二元水盐相图的计算方法和应用2.未析出组分法未析出组分法 所谓未析出组分是指在某一过程中，既不以固相形式所谓未析出组分是指在某一过程中，既不以固相形式析出，也不以气相形式逸出，而是全部留在液相中的组分析出，也不以气相形式逸出，而是全部留在液相中的组分由物质守恒定律可知，某析出组分的析出量由物质守恒定律可知，某析出组分的析出量y应等于该物应等于该物质的原始量质的原始量G减去该组分留在液相中的量减去该组分留在液相中的量x，，即即 Y=G-x所以，只要把该组分留在液相中的量所以，只要把该组分留在液相中的量x求出，即可算出其求出，即可算出其析出量析出量y物质原始量物质原始量G是已知的是已知的由于这阶段终了时的液相组成，即其中各组分的含量或比由于这阶段终了时的液相组成，即其中各组分的含量或比例，可以通过相图分析从图中读出或从数据表中查出，这例，可以通过相图分析从图中读出或从数据表中查出，这样就可以从未析出组分的量算出样就可以从未析出组分的量算出x.他们的关系式为他们的关系式为该组分留在液相中的量该组分留在液相中的量x/未析出组分的量（已知）未析出组分的量（已知）=液相液相中两组分之比中两组分之比例题例题例题例题2-22-2：现有：现有：现有：现有3m3m3 3含含含含NaClNaCl 10% 10%的溶液，密度的溶液，密度的溶液，密度的溶液，密度1070kg/m1070kg/m3 3, ,温温温温度从度从度从度从2020℃℃℃℃冷却至水合盐析出温度时，有多少冰析出？此时溶冷却至水合盐析出温度时，有多少冰析出？此时溶冷却至水合盐析出温度时，有多少冰析出？此时溶冷却至水合盐析出温度时，有多少冰析出？此时溶液的浓度增大了多少倍？液的浓度增大了多少倍？液的浓度增大了多少倍？液的浓度增大了多少倍？n n解法一解法一解法一解法一 杠杆法杠杆法杠杆法杠杆法n n由图可见，水合盐析出温度为低共熔点由图可见，水合盐析出温度为低共熔点由图可见，水合盐析出温度为低共熔点由图可见，水合盐析出温度为低共熔点E E E E，，，，温度为温度为温度为温度为-21.1 ℃-21.1 ℃-21.1 ℃-21.1 ℃，此时，溶液的浓度为含，此时，溶液的浓度为含，此时，溶液的浓度为含，此时，溶液的浓度为含NaCl22.42%NaCl22.42%NaCl22.42%NaCl22.42%，所以溶液浓度增加倍数为，所以溶液浓度增加倍数为，所以溶液浓度增加倍数为，所以溶液浓度增加倍数为22.42/10-1=1.24222.42/10-1=1.24222.42/10-1=1.24222.42/10-1=1.242倍；倍；倍；倍；n n系统点由系统点由系统点由系统点由M M M M点降到点降到点降到点降到M1M1M1M1点，液相点由点，液相点由点，液相点由点，液相点由M-N-EM-N-EM-N-EM-N-E，，，，析出固相点为析出固相点为析出固相点为析出固相点为B B B B，根据杠杆规则，根据杠杆规则，根据杠杆规则，根据杠杆规则n n解法解法2 2 未析出组分法未析出组分法n n原始系统点原始系统点M M垂直降温线与冰的结晶线交与垂直降温线与冰的结晶线交与N N点，再降至低共熔点温度时的过程只析出冰，点，再降至低共熔点温度时的过程只析出冰，而而NaClNaCl留在了溶液中没有析出，由相图中留在了溶液中没有析出，由相图中E E点点组成可知组成可知E E点含点含NaClNaCl为为22.42%22.42%，含水，含水77.58%77.58%，，即即321Kg321Kg盐全部留在液相中，是未析出组分，盐全部留在液相中，是未析出组分，所以所以二、二元水盐体系相图的实际应用二、二元水盐体系相图的实际应用n n1 1 1 1、氯化镁生产相图分析、氯化镁生产相图分析、氯化镁生产相图分析、氯化镁生产相图分析氯化镁生产的原料为提溴废液，，其成分主要为：氯化镁生产的原料为提溴废液，，其成分主要为：氯化镁生产的原料为提溴废液，，其成分主要为：氯化镁生产的原料为提溴废液，，其成分主要为：成分成分MgClMgCl2 2H H2 2OONaClNaClMgSOMgSO4 4KClKCl%%28.6428.6463.3763.371.021.021.921.920.230.231、该体系为具有五种水合物的、该体系为具有五种水合物的复杂二元相图，但该体系中只有复杂二元相图，但该体系中只有S12（（ MgCl2.12H2O）是稳定）是稳定水合盐。

水合盐2、、 MgCl2.8H2O 和和MgCl2.12H2O 在低温时出现，在低温时出现，MgCl2.6H2O在常温析出，在常温析出，MgCl2.4H2O和和 MgCl2.2H2O则在高温析出则在高温析出3、相图中、相图中MgCl2的含量最高为的含量最高为67.8%，相图为局部相图相图为局部相图忽略少量的成分，则该废液即为忽略少量的成分，则该废液即为MgCl2-H2O二元体系，通过相图分析可见：二元体系，通过相图分析可见：生产过程中产品要求不同，工艺路线不同生产过程中产品要求不同，工艺路线不同n3、脱水氯化镁、脱水氯化镁n主要为主要为MgCl2.2H2O，含，含MgCl270%，结晶区在，结晶区在181℃℃以上，但是在该温度以上，但是在该温度条件下会发生水解反应，因条件下会发生水解反应，因此在此在170℃℃左右蒸发脱水，左右蒸发脱水，最后到达最后到达R点，在沸腾床中点，在沸腾床中干燥脱水称为产品干燥脱水称为产品n工艺路线为工艺路线为M→→T→→RCaCl2-H2O二元水盐体系相图应用二元水盐体系相图应用本章结束，进入下一章学习本章结束，进入下一章学习 -三元水盐体系三元水盐体系。