二組分液液平衡系統(tǒng)相圖

1、實 用 物 理 化 學(xué)化學(xué)教研室 陳先玉電話; QQ：460066952; 郵箱：目錄圖表相律和相平衡的基本概念1單組分系統(tǒng)相平衡相圖 2二組分固-液平衡系統(tǒng)相圖3 3第二章 相平衡氣-液平衡系統(tǒng)相圖 4二組分液-液平衡系統(tǒng)相圖3 5三組分平衡系統(tǒng)相圖（自學(xué)）6【知識與能力目標(biāo)】 1、理解部分互溶雙液體系的相圖 2、掌握水蒸氣消耗系數(shù)及其物理意義【教學(xué)重點(diǎn)】 1. 部分互溶雙液系統(tǒng)的相圖【教學(xué)難點(diǎn)】 1.水蒸氣蒸餾原理第五節(jié)二組分液-液平衡系統(tǒng)相圖一、 拉烏爾定律及理想溶液二、 氣相組成與液相組成第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖四、 蒸餾與精餾原理三、 非理想溶液對理想

2、溶液的偏差第五節(jié) 二組分液-液平衡系統(tǒng)相圖 當(dāng)兩種液體的性質(zhì)差別較大時，可發(fā)生當(dāng)兩種液體的性質(zhì)差別較大時，可發(fā)生部分互部分互溶溶的現(xiàn)象，即在某溫度范圍內(nèi)，兩種液體的相互的現(xiàn)象，即在某溫度范圍內(nèi)，兩種液體的相互溶解度都不大，溶解度都不大， 只有當(dāng)一種液體的量很少，另一只有當(dāng)一種液體的量很少，另一種液體的量相對較多時，才能形成均勻的一相，種液體的量相對較多時，才能形成均勻的一相，而在其它配比下，系統(tǒng)將分層而呈兩個液相平衡而在其它配比下，系統(tǒng)將分層而呈兩個液相平衡共存。此時將這兩液相稱為共存。此時將這兩液相稱為共軛溶液共軛溶液。 一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度第五節(jié) 二組分

3、液-液平衡系統(tǒng)相圖一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度二、部分互溶液體的蒸餾二、部分互溶液體的蒸餾三、不互溶的液三、不互溶的液- -液系統(tǒng)液系統(tǒng)水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾p p 影響不大，通常是影響不大，通常是T T- -x x圖圖溶解度曲線溶解度曲線一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度 當(dāng)兩種液體性質(zhì)上有明顯的不同，體系的行當(dāng)兩種液體性質(zhì)上有明顯的不同，體系的行為比之理想溶液有很大的偏差時，會發(fā)生為比之理想溶液有很大的偏差時，會發(fā)生“部分互部分互溶溶”的現(xiàn)象，即一液體在另一液體中只有有限的溶的現(xiàn)象，即一液體在另一液體中只有有限的溶解度。解度。第五節(jié) 二組分液

4、-液平衡系統(tǒng)相圖一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度第五節(jié) 二組分液-液平衡系統(tǒng)相圖例如例如在通常溫度下將少量的酚加入水中時，開始酚是在通常溫度下將少量的酚加入水中時，開始酚是完全溶解的。完全溶解的。如果繼續(xù)往水里加酚，在濃度超過一定數(shù)值以后，如果繼續(xù)往水里加酚，在濃度超過一定數(shù)值以后，就不再溶解。就不再溶解。這時溶液中出現(xiàn)兩個液層，這兩個液層是部分互這時溶液中出現(xiàn)兩個液層，這兩個液層是部分互溶的飽和溶液，即：溶的飽和溶液，即：例如水例如水(A)(A)苯酚苯酚(B)(B)：在在23.923.9及標(biāo)準(zhǔn)壓力下，往水中逐漸加苯酚。及標(biāo)準(zhǔn)壓力下，往水中逐漸加苯酚。7.5%7.5%7

5、.5%7.5%71.2%71.2%71.2%07.5%0wB7.5%酚的水溶液酚的水溶液7.5wB71.2%共軛溶液共軛溶液71.2%wB100%水的酚溶液水的酚溶液23.9 50 65 0wB11.5%0wB18.5%11.5wB62.0%18.5wB50.0%62.0%wB100%50.0%wB100%一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度第五節(jié) 二組分液-液平衡系統(tǒng)相圖 酚在水中的飽和溶液；酚在水中的飽和溶液； 水在酚中的飽和溶液。水在酚中的飽和溶液。一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度共軛溶液共軛溶液: : T T一定時，部分互溶的溶液濃度超過一定

6、時，部分互溶的溶液濃度超過一定范圍，體系分層形成兩個液相，當(dāng)溶解達(dá)到一定范圍，體系分層形成兩個液相，當(dāng)溶解達(dá)到平衡時，這對彼此互相飽和的兩個溶液。平衡時，這對彼此互相飽和的兩個溶液。7.5%7.5%7.5%7.5%71.2%71.2%71.2% 根據(jù)相律，在溫度和壓力一定的情根據(jù)相律，在溫度和壓力一定的情況下，共軛溶液的組成是確定的。況下，共軛溶液的組成是確定的。因為這時自由度：因為這時自由度： f f = C= C + 0 = 2 + 0 = 2 2 + 0 = 02 + 0 = 0 而在壓力一定的條件下，共軛溶液而在壓力一定的條件下，共軛溶液的組成將隨溫度的不同而改變，因的組成將隨溫度的不

7、同而改變，因為這時，自由度：為這時，自由度：f f = C= C + 1 = 2 + 1 = 2 2 + 1 = 12 + 1 = 1右圖中即為水右圖中即為水- -酚體系在恒壓下的溫度酚體系在恒壓下的溫度- -組成圖。組成圖。部分互溶液體的溫度部分互溶液體的溫度- -組成圖組成圖一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度 圖中圖中ACBACB曲線以外曲線以外的區(qū)域是單的區(qū)域是單相區(qū)，只有一個液相，自由度：相區(qū)，只有一個液相，自由度： f f = C= C +1 +1 = 2 = 2 1 1 + + 1 1 = 2= 2（黃色陰影面）黃色陰影面）在在ACBACB曲線以內(nèi)曲線以內(nèi)的區(qū)

8、域是兩相區(qū)，的區(qū)域是兩相區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)有兩個相互平衡的在此區(qū)域內(nèi)有兩個相互平衡的液相存在；液相存在；自由度：自由度： f f * * = C = C +1 = 2 +1 = 2 2 +1 = 1 2 +1 = 1 （曲線曲線ACBACB）一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度 X X1 1 是酚在水中的飽和溶液組成；是酚在水中的飽和溶液組成； X X2 2 是水在酚中的飽和溶液的組成。是水在酚中的飽和溶液的組成。n在在 5050 C C 時，這兩個相互時，這兩個相互平衡的液相（即共軛溶液）平衡的液相（即共軛溶液）為為l l1 1 和和 l l2 2 ，其組成分別其組成分別為為

9、 X X1 1 和和 X X2 2。 連接連接 l l1 1 和和 l l2 2 的線就是的線就是“結(jié)線結(jié)線”。 當(dāng)體系的總組成（物系點(diǎn)）落在結(jié)線上時，體系兩相共存。當(dāng)體系的總組成（物系點(diǎn)）落在結(jié)線上時，體系兩相共存。且這兩相的互比量（質(zhì)量比）應(yīng)遵守杠桿規(guī)則。且這兩相的互比量（質(zhì)量比）應(yīng)遵守杠桿規(guī)則。一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度比如體系的總組成為比如體系的總組成為 X X 時，共軛溶液的組成分時，共軛溶液的組成分別為別為X X1 1和和X X2 2，而這兩個，而這兩個相的互比量為：相的互比量為：XWXW2l1l21ll 12XXWW21llll 或：或：一、部分互溶

10、液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度討論 如果在恒溫度下往此溶液中加酚，如果在恒溫度下往此溶液中加酚，則體系的狀態(tài)點(diǎn)（物系點(diǎn)）則體系的狀態(tài)點(diǎn)（物系點(diǎn)） 將沿將沿 a a b b 線向右移動；線向右移動；1. 1. 在在 5050 C C 時，組成為時，組成為 a a 的溶液是酚在水中的不的溶液是酚在水中的不飽和溶液。飽和溶液。當(dāng)體系的總組成恰好落在當(dāng)體系的總組成恰好落在ACBACB曲線上（即曲線上（即l l1 1）時，體系中即時，體系中即將出現(xiàn)組成為將出現(xiàn)組成為 X X2 2 的另一液相的另一液相 l l2 2。如果繼續(xù)往此體系中加酚，則兩個如果繼續(xù)往此體系中加酚，則兩個液相的組成仍然

11、為液相的組成仍然為 X X1 1 和和 X X2 2，但這但這兩個液相的互比量變化。隨著酚的兩個液相的互比量變化。隨著酚的不斷加入，不斷加入，l l1 1 相會減少，相會減少，l l2 2 相的量相的量會增加。當(dāng)總組成為會增加。當(dāng)總組成為 X X 時時 ： 當(dāng)體系的總組成為當(dāng)體系的總組成為 X X2 2 時，時，l l1 1 相恰好消失。相恰好消失。 如果繼續(xù)加酚至組成為如果繼續(xù)加酚至組成為 b b 時，則體系中只有一個水在酚時，則體系中只有一個水在酚中的不飽和溶液相了。中的不飽和溶液相了。 如果將此溶液冷卻，則當(dāng)溫度降如果將此溶液冷卻，則當(dāng)溫度降低到低到 5050 C C時，體系的狀態(tài)點(diǎn)正好

12、時，體系的狀態(tài)點(diǎn)正好落在落在ACBACB曲線的曲線的 l l1 1 上，此時體系上，此時體系即將出現(xiàn)另一液相即將出現(xiàn)另一液相 l l 2 2；2.2.若某溫度時有一組成為若某溫度時有一組成為 d d 的溶液，其狀態(tài)點(diǎn)在的溶液，其狀態(tài)點(diǎn)在ACBACB曲曲線的外面，故此時只有一線的外面，故此時只有一個液相存在。個液相存在。溫度繼續(xù)降低，共軛溶液的組成會隨之變改：溫度繼續(xù)降低，共軛溶液的組成會隨之變改： l l1 1 的組成向的組成向 A A 方向移動；方向移動； l l2 2 的組成向的組成向 B B 方向移動。方向移動。如果升溫，苯酚在水中的溶解度沿如果升溫，苯酚在水中的溶解度沿ACAC線向上變

13、化，水在苯酚中的溶解度沿線向上變化，水在苯酚中的溶解度沿BCBC線向上變化線向上變化, ,彼此的溶解度都增加彼此的溶解度都增加。如繼續(xù)升溫，則兩層的組成逐漸接近，如繼續(xù)升溫，則兩層的組成逐漸接近，最后匯集到最后匯集到C C點(diǎn)，此時兩層的濃度一樣點(diǎn)，此時兩層的濃度一樣而成而成單相溶液單相溶液；以以C C點(diǎn)以上，溶液成單相，自由度點(diǎn)以上，溶液成單相，自由度 表示在此溫度以上，水與苯酚可以任意比例混溶而不分層，則表示在此溫度以上，水與苯酚可以任意比例混溶而不分層，則C C點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，C C點(diǎn)所對應(yīng)的溫度稱為點(diǎn)所對應(yīng)的溫度稱為“最高臨界溶解溫度最高臨界溶解溫度” ” 。21121KF從

14、上述圖中可以看出：AC線相當(dāng)于苯酚在水中的溶解度曲線，BC線相當(dāng)于水在苯酚的溶解度曲線一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度水-苯酚系統(tǒng)溶解度圖線：線：（1 1）溶解度曲線；）溶解度曲線； （2 2）共軛相相點(diǎn)曲線；）共軛相相點(diǎn)曲線； （3 3）相變曲線。）相變曲線。區(qū)：區(qū)：帽形區(qū)帽形區(qū)外，溶液為單一液外，溶液為單一液相，帽形區(qū)內(nèi)，溶液分為兩相，帽形區(qū)內(nèi)，溶液分為兩相。相。2021-12-14點(diǎn)：點(diǎn)：臨界溶解溫度臨界溶解溫度C C臨界溶解溫度臨界溶解溫度的高低反映了一對液體間的互溶能力，的高低反映了一對液體間的互溶能力，可以用來選擇合適的萃取劑。可以用來選擇合適的萃取劑。一、

15、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度 常見的部分互溶雙液體系的臨界溶解溫度常見的部分互溶雙液體系的臨界溶解溫度及相應(yīng)的組成表及相應(yīng)的組成表體系體系A(chǔ)-B 臨界溶解溫度臨界溶解溫度( C) 百分組成百分組成 WA% 苯胺苯胺-己烷己烷 59.6 5甲醇甲醇-環(huán)己烷環(huán)己烷 49.1 29 水水-酚酚 65.9 66甲醇甲醇-二硫化碳二硫化碳 40.5 20水水-苯胺苯胺 167.0 15 根據(jù)兩組分的性質(zhì)及互溶程度可分為四類：根據(jù)兩組分的性質(zhì)及互溶程度可分為四類：1 1、具有、具有最高臨界溶解溫度最高臨界溶解溫度 2 2、具有、具有最低臨界溶解溫度最低臨界溶解溫度 3 3、同時、同

16、時具有最高和最低臨界溶解溫度具有最高和最低臨界溶解溫度 4 4、不具有臨界溶解溫度不具有臨界溶解溫度 一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度質(zhì)量分?jǐn)?shù)等壓31345300.20.40.60.81.02H O652C H NH2652H O-C H NH 的溶解度圖T/K單相兩相BC AAnA1TBT373DED D點(diǎn)：點(diǎn)：苯胺在水中的飽和溶解度苯胺在水中的飽和溶解度E E點(diǎn)：點(diǎn)：水在苯胺中的飽和溶解度水在苯胺中的飽和溶解度溫度升高，互溶程度增加溫度升高，互溶程度增加B點(diǎn)：水與苯胺完全互溶帽形區(qū)內(nèi)兩相共存 是是最高最高臨界溶解溫度臨界溶解溫度 BT1.具有最高臨界溶解溫度臨界溶解

17、溫度 一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度DB線是苯胺在水中的溶解度曲線EBEB線線是水在苯胺中的溶解度曲線是水在苯胺中的溶解度曲線 在在 ( (約為約為291.2K291.2K）以下）以下，兩者可以任意比例互溶，兩者可以任意比例互溶，升高溫度，互溶度下降，出升高溫度，互溶度下降，出現(xiàn)分層?，F(xiàn)分層。BT 水水- -三乙基胺的溶解三乙基胺的溶解度圖如圖所示。度圖如圖所示。 以下是單一液相區(qū)，以下是單一液相區(qū)，以上是兩相區(qū)。以上是兩相區(qū)。BT質(zhì)量分?jǐn)?shù)30334300.20.40.60.81.0T/K單相323水三乙基胺水-三乙基胺的溶解度圖等壓兩相BTB2.具有最低臨界溶解溫度

18、 一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度水和煙堿的溶解度圖：水和煙堿的溶解度圖： 在最低在最低臨界溶解溫度臨界溶解溫度 ( (約約334 K)334 K)以下和在最高以下和在最高臨界臨界溶解溫度溶解溫度 ( (約約481K)481K)以上，以上，兩液體完全互溶。兩液體完全互溶。cTcT 在這兩個溫度之間只能部分互在這兩個溫度之間只能部分互溶，形成一個完全封閉的溶度曲線溶，形成一個完全封閉的溶度曲線，曲線之內(nèi)是兩液相共存區(qū)。，曲線之內(nèi)是兩液相共存區(qū)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)37345300.20.40.60.81.0T/K單相413水煙堿水-煙堿的溶解度圖等壓兩相473cTcT cc3.同時具

19、有最高、最低臨界溶解溫度 特點(diǎn)：在高溫或低溫下，二組分可以特點(diǎn)：在高溫或低溫下，二組分可以以任意比例混合而成單一液相，只是以任意比例混合而成單一液相，只是在某一溫度區(qū)間，二組分部分互溶而在某一溫度區(qū)間，二組分部分互溶而分成共軛雙層分成共軛雙層一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度 一對液體在它們存在的溫度范圍內(nèi)，不論以何種比例混一對液體在它們存在的溫度范圍內(nèi)，不論以何種比例混合，一直是彼此部分互溶，不具有會溶溫度。合，一直是彼此部分互溶，不具有會溶溫度。 乙醚與水組成的雙液乙醚與水組成的雙液系系，在它們能以液相存在的，在它們能以液相存在的溫度區(qū)間內(nèi)，一直是彼此部溫度區(qū)間內(nèi)，一

20、直是彼此部分互溶，不具有分互溶，不具有臨界溶解溫臨界溶解溫度度 。（4） 不具有臨界溶解溫度 一、部分互溶液體的相互溶解度一、部分互溶液體的相互溶解度實例： 在加壓容器內(nèi)測定、繪制的水-正丁醇溶解度圖如下，試回答下列問題：(1) (1) 在在2020下往下往100.0g100.0g水中慢慢滴加正丁水中慢慢滴加正丁醇，當(dāng)系統(tǒng)開始變渾濁時，加入正丁醇醇，當(dāng)系統(tǒng)開始變渾濁時，加入正丁醇的量是多少？的量是多少？(2) (2) 計算正丁醇的加入量為計算正丁醇的加入量為25.0g25.0g時，一時，一對共軛溶液的組成及數(shù)量。對共軛溶液的組成及數(shù)量。(3) (3) 至少應(yīng)加入多少正丁醇才使水層消失？至少應(yīng)加

21、入多少正丁醇才使水層消失？(4) (4) 將將100g100g水和水和25g25g正丁醇的混合液加熱正丁醇的混合液加熱至至8080時，兩共軛溶液的數(shù)量比為多少？時，兩共軛溶液的數(shù)量比為多少？(5) (5) 將上述混合物加熱，將在什么溫度下將上述混合物加熱，將在什么溫度下系統(tǒng)由渾濁變清？系統(tǒng)由渾濁變清？水-正丁醇溶解度圖實例解析實例解析 解析：解析：(1) (1) 系統(tǒng)為純水；其物系統(tǒng)為純水；其物系點(diǎn)為系點(diǎn)為e e，在，在2020下滴加正丁下滴加正丁醇時，物系點(diǎn)沿醇時，物系點(diǎn)沿eaea線向線向a a移動，移動，達(dá)達(dá)a a點(diǎn)時，正丁醇在水中達(dá)飽點(diǎn)時，正丁醇在水中達(dá)飽和，稍微過量，系統(tǒng)因出現(xiàn)了和，稍

22、微過量，系統(tǒng)因出現(xiàn)了醇層會變渾濁，醇層會變渾濁，a a點(diǎn)點(diǎn)對應(yīng)的組對應(yīng)的組成成W W醇醇% %為為7.81%7.81%，設(shè)加入正丁，設(shè)加入正丁醇的量為醇的量為W W醇醇克，則：克，則： %81. 70 .100醇醇WW）（醇gW47. 8水-正丁醇溶解度圖 (2)(2)當(dāng)正丁醇的加入量為當(dāng)正丁醇的加入量為25.0g25.0g時，系統(tǒng)的總組成為：時，系統(tǒng)的總組成為：此時系統(tǒng)的物系點(diǎn)為此時系統(tǒng)的物系點(diǎn)為d d，在液，在液- -液兩相平衡共存區(qū)內(nèi)，共軛兩液兩相平衡共存區(qū)內(nèi)，共軛兩液相的相點(diǎn)為液相的相點(diǎn)為a a和和b b，它們的組，它們的組成是成是水層中水層中W W醇醇%=7.81%=7.81%；醇層

23、醇層中中W W醇醇% =79.9% =79.9%，由杠桿規(guī)則：，由杠桿規(guī)則：%200 .1000 .250 .25%醇W91. 419.129 .5981. 70 .200 .209 .79dadbWW醇水而而W W水水+ +W W醇醇=125.0(g) =125.0(g) 計算可得：計算可得：W W水水=103.9(g)=103.9(g)， W W醇醇=21.1(g)=21.1(g)水-正丁醇溶解度圖 (3)向系統(tǒng)繼續(xù)滴加正丁醇時，系統(tǒng)的物系點(diǎn)由d向b移動，共軛溶液的組成不變，數(shù)量比不斷變化，達(dá)b點(diǎn)時水層消失，設(shè)此時加入正丁醇量為W醇，則：9.790.100醇醇WW水-正丁醇溶解度圖）（醇g

24、W5 .397(4)(4)將將100.0g100.0g水和水和25.0g25.0g正丁醇混合正丁醇混合加熱加熱時，系統(tǒng)的時，系統(tǒng)的物系點(diǎn)由物系點(diǎn)由d d垂直向垂直向上移動達(dá)上移動達(dá)g g點(diǎn)點(diǎn)，共軛兩液相的相點(diǎn)，共軛兩液相的相點(diǎn)為為aa和和bb。它們的組成是。它們的組成是水層水層中中W W醇醇%=6.89%=6.89%，醇層醇層中中W W醇醇%=73.5%=73.5%，由杠桿規(guī)則：由杠桿規(guī)則： (5)(5)繼續(xù)升溫，系統(tǒng)的物系點(diǎn)垂直向繼續(xù)升溫，系統(tǒng)的物系點(diǎn)垂直向上移動達(dá)上移動達(dá)k k點(diǎn)時，醇層消失，系統(tǒng)點(diǎn)時，醇層消失，系統(tǒng)由渾濁變清，由渾濁變清，k k點(diǎn)對應(yīng)的溫度是點(diǎn)對應(yīng)的溫度是124.5124

25、.5。 08. 489. 60 .200 .205 .73/gagbWW醇水水-正丁醇溶解度圖2A A和和B B形成部分互溶體系，如圖所示。在帽形區(qū)外點(diǎn)形成部分互溶體系，如圖所示。在帽形區(qū)外點(diǎn)M M和和帽形區(qū)內(nèi)點(diǎn)帽形區(qū)內(nèi)點(diǎn)N N，它們的自由度正確的是（，它們的自由度正確的是（）。）。A A M=1, N=1M=1, N=1B B M=1,M=1,N=2N=2C C M=2, N=1M=2, N=1D D M=2,M=2,N=2N=21.二種液體A和B形成部分互溶系統(tǒng)，如圖所示。在帽形區(qū)外點(diǎn)M和帽形區(qū)內(nèi)點(diǎn)N，它們的狀態(tài)正確的是（ ）A.A. 系統(tǒng)在系統(tǒng)在M M點(diǎn)是點(diǎn)是2 2個部分互溶的液相個部分

26、互溶的液相 B.B. 系統(tǒng)在系統(tǒng)在N N點(diǎn)是點(diǎn)是2 2個部分互溶的液相個部分互溶的液相 C.C. 系統(tǒng)在系統(tǒng)在M M點(diǎn)是單一液相，點(diǎn)是單一液相，f f=1=1 D.D. 系統(tǒng)在系統(tǒng)在N N點(diǎn)是單一液相，點(diǎn)是單一液相，f f=2=2課堂練習(xí)課堂練習(xí)CB3.3.苯酚和水是部分互溶的，在苯酚和水是部分互溶的，在2020時兩共軛時兩共軛液層的組成分別為含苯酚液層的組成分別為含苯酚8.4%8.4%和和72.2%72.2%（質(zhì)（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。今有含量百分?jǐn)?shù)）。今有含50%50%苯酚的樣品苯酚的樣品5kg5kg，求，求每一層中苯酚的量。每一層中苯酚的量。（酚層含酚：2.35kg，水層含酚：0.146kg）課

27、堂練習(xí)課堂練習(xí) 兩種液體的性質(zhì)差別較大兩種液體的性質(zhì)差別較大時，時，A-AA-A分子和分子和B-BB-B分子間的分子間的引力必定會比引力必定會比A-BA-B分子間的引分子間的引力大得多，所以力大得多，所以A A、B B二組二組分溶液的的蒸氣壓蒸氣壓曲線上會出現(xiàn)曲線上會出現(xiàn)最高點(diǎn)最高點(diǎn)，而在，而在沸點(diǎn)沸點(diǎn)- -組成圖組成圖上上會出現(xiàn)會出現(xiàn)最低恒沸點(diǎn)最低恒沸點(diǎn)。并且在。并且在常溫下呈常溫下呈液態(tài)部分互溶液態(tài)部分互溶而分而分為兩液層。為兩液層。二、部分互溶液體的蒸餾二、部分互溶液體的蒸餾34低壓下：低壓下：液液平衡線變化不大；液液平衡線變化不大；氣液平衡線隨壓力氣液平衡線隨壓力 降低降低而下降，且發(fā)

28、生變形。而下降，且發(fā)生變形。二、部分互溶液體的蒸餾二、部分互溶液體的蒸餾三相點(diǎn)三相點(diǎn)E E點(diǎn)：點(diǎn)：共沸點(diǎn)共沸點(diǎn)，即兩個液相同，即兩個液相同時沸騰產(chǎn)生氣相。時沸騰產(chǎn)生氣相。l l1 1 + l + l2 2 g g，F(xiàn) F = 2-3+1 = 0 = 2-3+1 = 0，T T、組成不變，三相組成分別為組成不變，三相組成分別為x xM M、x xN N、x xE E。此時溫度為共沸溫度。此時溫度為共沸溫度a a純純B B的沸點(diǎn)；的沸點(diǎn)；b b純純A A的沸點(diǎn)的沸點(diǎn) aEaE、bEbE氣相線；氣相線；aMaM、bNbN液相線液相線 aEbaEb以上區(qū)以上區(qū)g ; g ; aBFM aBFM區(qū)區(qū)-l

29、-l1 1和和bAGNbAGN區(qū)區(qū)-l-l2 2FMFM、GNGN溶解度曲線溶解度曲線aMEaME和和bNEbNE區(qū)區(qū)l-gl-g；MNGFMNGF區(qū)區(qū)ll1 1-l-l2 2BA部分互溶系統(tǒng)的溫度部分互溶系統(tǒng)的溫度- -組成圖組成圖當(dāng)系統(tǒng)組成位于當(dāng)系統(tǒng)組成位于E E點(diǎn)組成時點(diǎn)組成時, ,兩共軛溶液的蒸發(fā)使兩兩共軛溶液的蒸發(fā)使兩液相同時消失液相同時消失. .H2On-C4H9OHw%FHCEDT1000C0C92.750CT-x117pT-yabgk動態(tài)分析：動態(tài)分析：體系從體系從bkga體系相態(tài)變化體系相態(tài)變化GGLGLLLL2212137對于具有對于具有恒沸點(diǎn)恒沸點(diǎn)且且液相又分層液相又分層

30、的部分互溶系統(tǒng)，的部分互溶系統(tǒng)，則可用一般精餾的方法，將兩組分實現(xiàn)完全的分離，則可用一般精餾的方法，將兩組分實現(xiàn)完全的分離，但需要用兩個精餾塔。但需要用兩個精餾塔。 部分互溶雙液體系的氣-液平衡相圖部分互溶雙液系的精餾圖部分互溶雙液體系的精餾示意圖不互溶雙液系的特點(diǎn) 如果如果A A，B B 兩種液體彼此互溶程度極小，以致可忽略不兩種液體彼此互溶程度極小，以致可忽略不計。則計。則A A與與B B共存時，各組分的蒸氣壓與單獨(dú)存在時一樣。共存時，各組分的蒸氣壓與單獨(dú)存在時一樣。 當(dāng)兩種液體共存時，不管其相對數(shù)量如何，其總蒸氣當(dāng)兩種液體共存時，不管其相對數(shù)量如何，其總蒸氣壓恒大于任一組分的蒸氣壓，壓恒

31、大于任一組分的蒸氣壓，而沸點(diǎn)則恒低于任一組分的沸而沸點(diǎn)則恒低于任一組分的沸點(diǎn)。點(diǎn)。*ABppp 液面上的液面上的總蒸氣壓等于兩純組分飽和蒸氣總蒸氣壓等于兩純組分飽和蒸氣壓之和，即壓之和，即三、不互溶的液-液系統(tǒng)水蒸氣蒸餾 不互溶體系的蒸氣壓不互溶體系的蒸氣壓- -組成圖和沸點(diǎn)組成圖和沸點(diǎn)- -組成圖組成圖 某些有機(jī)化合物高溫下不穩(wěn)定，本身的蒸汽壓很低，若某些有機(jī)化合物高溫下不穩(wěn)定，本身的蒸汽壓很低，若用一般蒸餾方法提純，往往不到沸點(diǎn)化合物就已經(jīng)分解。此用一般蒸餾方法提純，往往不到沸點(diǎn)化合物就已經(jīng)分解。此類有機(jī)物通常不溶于水，可以用類有機(jī)物通常不溶于水，可以用水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾的方法提純。的方

32、法提純。 向含化合物系統(tǒng)中通入水蒸氣，則混合系統(tǒng)為一向含化合物系統(tǒng)中通入水蒸氣，則混合系統(tǒng)為一不互溶不互溶雙液系雙液系，系統(tǒng)的沸點(diǎn)將，系統(tǒng)的沸點(diǎn)將低于水正常沸點(diǎn)低于水正常沸點(diǎn)，即，即100100，冷凝并，冷凝并收集蒸汽，會得到不互溶的雙液系，分離出水相，即獲得有收集蒸汽，會得到不互溶的雙液系，分離出水相，即獲得有機(jī)化合物。機(jī)化合物。三、不互溶的液-液系統(tǒng)水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾42物系物系蒸氣壓曲線蒸氣壓曲線沸點(diǎn)沸點(diǎn)溴苯溴苯QM429K水水QN373.15K水水+溴苯溴苯QO368.15K在外壓為在外壓為101.325 kPa101.325 kPa時時三、不互溶的液三、不互溶的液- -液

33、系統(tǒng)液系統(tǒng)水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾 如如水水- -溴苯二組分不互溶溴苯二組分不互溶系統(tǒng)，兩者互溶程度極小系統(tǒng)，兩者互溶程度極小，而密度相差極大，很容易分開。，而密度相差極大，很容易分開?；旌衔锏姆悬c(diǎn)：與組成無關(guān)，混合物的沸點(diǎn)：與組成無關(guān)，且比純且比純A A和純和純B B的沸點(diǎn)都低。的沸點(diǎn)都低。三、不互溶的液-液系統(tǒng)水蒸氣蒸餾水蒸水蒸氣氣待提純化合待提純化合物物水水層層有機(jī)有機(jī)層層在溴苯中通入水氣后，雙液系在溴苯中通入水氣后，雙液系的沸點(diǎn)比兩個純物的沸點(diǎn)都低的沸點(diǎn)比兩個純物的沸點(diǎn)都低，很容易蒸餾。，很容易蒸餾。將不溶于水的高沸點(diǎn)液體和水將不溶于水的高沸點(diǎn)液體和水一起蒸餾，使兩液體在略低于一起蒸餾，使

34、兩液體在略低于水的沸點(diǎn)下共沸。水的沸點(diǎn)下共沸。水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾適用：適用：提純與水提純與水完全不互溶的有機(jī)液體。完全不互溶的有機(jī)液體?？杀苊庥袡C(jī)物分解節(jié)約能源水蒸氣蒸餾優(yōu)點(diǎn)：水蒸氣蒸餾優(yōu)點(diǎn)：可以降低可以降低系統(tǒng)沸點(diǎn)系統(tǒng)沸點(diǎn) 當(dāng)混合物沸騰時，兩液體的蒸氣壓分別為當(dāng)混合物沸騰時，兩液體的蒸氣壓分別為 P PA A* * 和和 P PB B* *。根據(jù)道爾頓分壓定律，氣相中分壓之比等于物質(zhì)的量之比，根據(jù)道爾頓分壓定律，氣相中分壓之比等于物質(zhì)的量之比，BABB*BnnnppypBAAA*Annnppyp水蒸汽消耗系數(shù)上式中上式中 W WH2O H2O / / W WB B 稱為

35、稱為“水蒸汽消耗系數(shù)水蒸汽消耗系數(shù)”，此系數(shù)的，此系數(shù)的數(shù)值越小，表明水蒸汽蒸餾的效率越高。數(shù)值越小，表明水蒸汽蒸餾的效率越高。餾出物中兩組分餾出物中兩組分(A(A為水為水) )的質(zhì)量比的質(zhì)量比: :BBAAWMMWnnppBA*B*AB BO OH HB BO OH HB BO OH Hp pp pM MM MW WW W2 22 22 2三、不互溶的液-液系統(tǒng)水蒸氣蒸餾45若兩個組分液態(tài)完全互不相溶，則一定的溫度下，有若兩個組分液態(tài)完全互不相溶，則一定的溫度下，有p=p*A+p*B333343353363373T /Kp/102kPa1.61.20.40.82.00.01.41.00.20.61.8p*(H2O