多相平衡2---二组分系统化工专业.pptx

1多相平衡多相平衡习题课习题课总结总结例例1 1例例2 2例例3 3例例4 4例例5 5例例6 6例例7 72（一）总结一、相律：一、相律：f = K – f = K –  + 2 + 2 二、克拉贝龙方程二、克拉贝龙方程 三、二组分系统基本相图：三、二组分系统基本相图： 1. 1.两种固态物质完全不互溶的相图两种固态物质完全不互溶的相图稳定化合物稳定化合物不稳定化合物不稳定化合物有共轭溶液有共轭溶液A + Bl + BA+ABB+ABl+ABA+AB2B+ AB2A+Bα+ Bα+βl l+AB+AB2 2β β +B +B低共熔点低共熔点A+l3最高会溶点最高会溶点有一转熔温度有一转熔温度2.2.两种固态物质或液态物质能部分互溶的相图两种固态物质或液态物质能部分互溶的相图有低共熔点有低共熔点α+βα+βα+βα+ll+β αβααβ βα+ll+β4最低恒沸(熔)点3.3.两种固态物质或液态物质能完全互溶两种固态物质或液态物质能完全互溶第一类溶液最高恒沸(熔)点5四、二组分系统相图基本特征：四、二组分系统相图基本特征：1 1）单相区：）单相区：A A，，B B两组分能形成溶液或固溶体的部分。

两组分能形成溶液或固溶体的部分相区内的一点既代表系统的组成和温度；相区内的一点既代表系统的组成和温度；又代表该相的组成和温度又代表该相的组成和温度 2 2）两相区：）两相区：处于两个单相区或单相线之间处于两个单相区或单相线之间相区内的一点只代表系统的组成和温度；相区内的一点只代表系统的组成和温度；结线两端点代表各相的组成和温度结线两端点代表各相的组成和温度两相区内适用杠杆规则两相区内适用杠杆规则63)3)凡是曲线都是两相平衡线线上的一点为相点，表凡是曲线都是两相平衡线线上的一点为相点，表 示一个平衡相的状态示一个平衡相的状态 4)4)凡是垂直线都可看成单组分纯物质凡是垂直线都可看成单组分纯物质如果是稳定化合物：如果是稳定化合物：垂线顶端与曲线相交，为垂线顶端与曲线相交，为极大点极大点；；若是不稳定化合物：若是不稳定化合物：垂线顶端与水平线相交，为垂线顶端与水平线相交，为“ “T”T”字形字形 5)5)凡是水平线基本上都是凡是水平线基本上都是“ “三相线三相线” ”三相线上三相线上f f = 0 = 0 6)6)冷却时，当物系点通过冷却时，当物系点通过( (两相平衡两相平衡) )曲线时，步冷曲曲线时，步冷曲 线上出现一转折：当物系点通过三相线时，步冷曲线上出现一转折：当物系点通过三相线时，步冷曲 线上出现平台；线上出现平台；( (三相线的两端点除外三相线的两端点除外) )。

7（二）例题（二）例题 例例1 11 1 固体固体Fe, Fe, FeOFeO, Fe, Fe3 3OO4 4与气体与气体CO, CO, COCO2 2达到反应平衡达到反应平衡时时，其独立，其独立组分数组分数C C =___, =___, 相相数数P P=___=___，和自由度数，和自由度数f f =____=____ 3 34 41 1解解: : FeFe3 3OO4 4+ CO = 3FeO + CO+ CO = 3FeO + CO2 2 FeOFeO + CO = Fe + CO + CO = Fe + CO2 2R=2 R=2 ，，R’=0 R’=0 所以所以C C=5 =5 – 2 = 3– 2 = 3P P=4 =4 f f =3 – 4 +2 = 1 =3 – 4 +2 = 182 2 下列化学反应，同时达平衡时下列化学反应，同时达平衡时(900—1200(900—1200K)K)，，CaCOCaCO3 3(s) = (s) = CaOCaO(s) + CO(s) + CO2 2(g)(g)COCO2 2(g) + H(g) + H2 2(g) = CO(g) + H(g) = CO(g) + H2 2O(g)O(g)CO(g) + H CO(g) + H2 2O(g) + O(g) + CaOCaO(s) = CaCO(s) = CaCO3 3(s) + H(s) + H2 2(g)(g)其独立其独立组分数组分数C C =__, =__, 相相数数P P=__=__，和自由度数，和自由度数f f =__ =__4 43 33 3解解: : R=2 R’=0 R=2 R’=0 所以所以 C C =6 – 2 = 4=6 – 2 = 4P P=3 =3 f f =6 – 3 + 2 = 3 =6 – 3 + 2 = 39此系统的独立组分数此系统的独立组分数=__=__，自由度数，自由度数=_____=_____。

3 33 3解解: : AlClAlCl3 3+ 3H + 3H2 2O = Al(OH)O = Al(OH)3 3(s) + 3HCl (R=1) (s) + 3HCl (R=1)C C=4 =4 – 1 = 3, – 1 = 3, P P=2=2, , f f =3 – 2 +2 = 3 =3 – 2 +2 = 3 或或AlAl+3+3 , , ClCl- -, H , H2 2O,O, OH OH- -, , HH+ +, , Al(OH)Al(OH)3 3(s) (s) (S=6)(S=6)AlAl+3+3 + 3OH+ 3OH- -= Al(OH) = Al(OH)3 3(s) (s)HH2 2OO = OH = OH- -+ +HH+ +R=2R=2 [OH[OH- -]=[H]=[H+ +] R’=1] R’=1K K =6 – 3 = 3, =6 – 3 = 3,  =2, =2, f f =3 – 2 +2 = 3 =3 – 2 +2 = 33 3 AlClAlCl3 3溶液完全水解后，溶液完全水解后，104 4 完全互溶双液系统完全互溶双液系统x xB B=0.6=0.6处，平衡蒸气压有最高值，处，平衡蒸气压有最高值，x xB B(l)< (l)< x xB B( (总总)< )< x xB B(g) (g) 恒沸点混合物恒沸点混合物那么组成那么组成x xB B=0.4=0.4的溶液在气液平衡时，的溶液在气液平衡时，x xB B(g), (g), x xB B( (l l), ), x xB B( (总总) )大小顺序为大小顺序为______________________________________，将该溶液，将该溶液 完全分馏，塔顶将得到完全分馏，塔顶将得到 _______________ _______________ 。

A 0.6 BA 0.6 Bp pl lg gx xB B两液体的混合物在T-x 图上出现最高点，则该 混合物对拉乌尔定律产 生偏差的情况为 11将将 s s 点所代表的物系分馏，并将馏液和残液分别冷却点所代表的物系分馏，并将馏液和残液分别冷却到温度到温度T T1 1，，残液的相数为残液的相数为_____ _____ ，相点是，相点是____________2 2a, ba, b5 5 A, BA, B双液系的相图如下，双液系的相图如下，A s A s a b Ba b Bl l1 1+l+l2 2T TT T1 1g gl l126 6 NaNa2 2COCO3 3(s)(s)可形成三种水合物可形成三种水合物: :NaNa2 2COCO3 3 HH2 2O, NaO, Na2 2COCO3 3 7H7H2 2O, NaO, Na2 2COCO3 3 10H10H2 2O O 。

常常 压下将压下将NaNa2 2COCO3 3(s)(s)投入其水溶液中，待三相平衡时，一投入其水溶液中，待三相平衡时，一 相是相是NaNa2 2COCO3 3溶液，一相是溶液，一相是NaNa2 2COCO3 3(s)(s)，，一相是一相是 ______________ ______________ NaNa2 2COCO3 3 HH2 2OOHH2 2O NaO Na2 2COCO3 3T Tl lw wB B%%37%37%46%46%85.5%85.5%134545kJkJ molmol-1-1和和6 6kJkJ molmol-1-1，，三相点时的蒸气压为三相点时的蒸气压为609609PaPa，， 则升华热则升华热=_____ =_____ kJkJ molmol-1-1–10–10 C C时冰的蒸气压时冰的蒸气压 = = ________________ 计算依据是什么？计算依据是什么？259259PaPa5151克克- -克方程克方程三相点时三相点时: : 冰冰  水水  气气 subsubHHmm= =  vapvapHHmm+ +  fusfusHHmm=51 =51 kJkJ molmol-1-17 7 水在三相点附近的蒸发热和熔化热分别为水在三相点附近的蒸发热和熔化热分别为p p2 2= 259= 259PaPa14例例2 2 丙烯单体以液体状态存放较好。

若储存场地夏丙烯单体以液体状态存放较好若储存场地夏 天最高气温为天最高气温为313313KK试估计储液罐至少耐多大压力试估计储液罐至少耐多大压力 ？丙烯正常沸点？丙烯正常沸点225.7225.7KK解：本题要求的是最高气温时丙烯的蒸气压为多少，解：本题要求的是最高气温时丙烯的蒸气压为多少， 根据克根据克- -克方程可求出题目缺少气化热数据，克方程可求出题目缺少气化热数据，根据根据鲁鲁顿规则：顿规则：15例例3 3 苯苯( (A)A)和二苯基甲醇和二苯基甲醇( (B)B)的熔点分别为的熔点分别为6 6℃℃和和65 65 ℃℃ A A和和B B可形成不稳定化合物可形成不稳定化合物ABAB2 2，，它在它在3030℃℃时分解为时分解为B B和和x xB B=0.5=0.5的熔液低共熔点为的熔液低共熔点为1 1℃℃, , 低共熔液组成低共熔液组成 x xB B= 0.2= 0.2 根据以上数据绘出其二元相图，并指出各区相态根据以上数据绘出其二元相图，并指出各区相态 解：解：A xA xB BB Bt t/ /℃℃6 6℃℃6565℃℃A+A+l l3030℃℃1 1℃℃B+B+l llB+B+ ABAB2 2l l+ +ABAB2 2A+ABA+AB2 2ABAB2 2x xB B= 0.5= 0.5x xB B= 0.2= 0.216例例4 4 已知已知A A 、、 B B二组分系统的相图如下：二组分系统的相图如下：(1) (1) 画出画出a a、、b b、、c c三个系统冷却时的步冷曲线三个系统冷却时的步冷曲线; ; 。