新版相圖3培訓(xùn)教材

物理化學(xué)BI—第五章2025/1/125.0引言5.1單元系相圖5.2相律5.3二元凝聚系相圖

第五章 相平衡第五章 相平衡2025/1/12兩類化合物無機(jī)鹽，金屬及其氧化物這類化合物的特點(diǎn)：蒸汽壓極小，僅為凝聚相（l，s）2025/1/12二元凝聚系相圖舉例2025/1/12二元凝聚系相圖教學(xué)基本要求及教學(xué)目標(biāo)1.了解二組分相圖的繪制。2.掌握二組分相圖的閱讀。包括：明確點(diǎn)、線、區(qū)的含義；區(qū)分物系點(diǎn)及相點(diǎn)；區(qū)分系統(tǒng)的總組成及相組成；會(huì)計(jì)算相圖中各相區(qū)的條件自由度；會(huì)描述系統(tǒng)條件改變時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)的變化情況（例如用步冷曲線表述這種變化）。3.了解二組分相圖的應(yīng)用。2025/1/12二元凝聚系相圖

5.3.1二組元在液態(tài)下部分互溶類型

5.3.2二組元在液態(tài)完全互溶、固態(tài)完全不溶---生成最低共熔混合物類型

5.3.3二組元在液態(tài)完全互溶、固態(tài)完全互溶---生成連續(xù)固溶體類型

5.3.4二組元在液態(tài)完全互溶、固態(tài)部分互溶---生成有限固溶體類型

5.3.5二組元在液態(tài)完全互溶、固態(tài)生成化合物類型

5.3.6二組元在液態(tài)完全互溶、固態(tài)有晶形轉(zhuǎn)變的類型

5.3.7復(fù)雜二元相圖2025/1/12二組元在液態(tài)下部分互溶類型（教材176~177頁(yè)）例如：H2Ｏ－C6H5ＯH，H2Ｏ－C6H5NH2，H2Ｏ－C4H9ＯH(正丁醇或異丁醇)等系統(tǒng)。以H2Ｏ－C6H5ＯH二元系為例。2025/1/121.作圖（溶解度法）不同溫度下水與酚的互溶度2025/1/12水-酚二元相圖的繪制窩頭型2025/1/122.相圖分析（1）幾何結(jié)構(gòu)：點(diǎn)、線、區(qū)的含義。（2）相態(tài)變化。點(diǎn)：在T0時(shí)，兩層的組成分別為A和B，稱為共軛層（conjugatelayers），A和B稱為共軛相相點(diǎn)。AB線稱為等溫連結(jié)線（tieline）。2025/1/12相點(diǎn)與物系點(diǎn)相點(diǎn)一定溫度，壓力下代表某一相組成的點(diǎn)稱為相點(diǎn)。物系點(diǎn)（體系點(diǎn)）一定溫度，壓力下代表體系總組成的點(diǎn)稱為物系點(diǎn)。在單相區(qū)，物系點(diǎn)與相點(diǎn)重合；在兩相區(qū)，物系點(diǎn)和相點(diǎn)不重合，物系點(diǎn)只表示體系總組成，兩個(gè)相的組成由對(duì)應(yīng)的相點(diǎn)表示。2025/1/12水-苯酚系統(tǒng)溶解度圖線：（1）溶解度曲線；（2）共軛相相點(diǎn)曲線；（3）相變曲線。區(qū)：帽形區(qū)外，溶液為單一液相，帽形區(qū)內(nèi)，溶液分為兩相。點(diǎn)：會(huì)溶點(diǎn)D，TD為會(huì)溶溫度。D會(huì)溶溫度的高低反映了一對(duì)液體間的互溶能力，可以用來選擇合適的萃取劑。2025/1/123.兩相平衡時(shí)相量的確定設(shè)：TO時(shí)物系點(diǎn)O的質(zhì)量W，組成為X；相點(diǎn)：A：WA，XAB：WB，XB---杠桿規(guī)則（Leverrule）2025/1/12W=WA+WB

XW=XAWA+XBWB

X（WA+WB

）=XAWA+XBWB

WA（X-XA）=WB（XB-X）即：WAOA=WBOB

杠桿規(guī)則由質(zhì)量守恒原理：2025/1/12杠桿規(guī)則說明：a）即力學(xué)中的杠桿原理：即以物系點(diǎn)為支點(diǎn)，支點(diǎn)兩邊連結(jié)線的長(zhǎng)度為力矩，計(jì)算液相和氣相的物質(zhì)的量或質(zhì)量。b）只適用于兩相平衡X：摩爾分?jǐn)?shù)或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)W：總摩爾數(shù)或總質(zhì)量由合比定理得：2025/1/12例題

pθ、30℃時(shí)，有100g由60%H2O及40%ArOH（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）所組成的液體混合物，平衡時(shí)分成上下兩層。ArOH層中含有H2O30%，H2O層中含有8%的ArOH，試求兩層的質(zhì)量分別為多少?2025/1/12具有最高會(huì)溶溫度類型B點(diǎn)溫度稱為最高臨界會(huì)溶溫度（criticalconsolutetemperature）。溫度高于，水和苯胺可完全互溶。2025/1/12在溫度（約為291.2K）以下，兩者可按任意比例互溶，升高溫度，互溶度下降，出現(xiàn)分層。具有最低會(huì)溶溫度類型水-三乙基胺的溶解度圖如圖所示。以下是單一液相區(qū)，以上是兩相區(qū)。2025/1/12具有最低會(huì)溶溫度類型2025/1/12同時(shí)具有最高最低會(huì)溶溫度類型如圖所示是水和煙堿的溶解度圖。在最低會(huì)溶溫度(約334K)以下和在最高會(huì)溶溫度(約481K)以上，兩液體可完全互溶，而在這兩個(gè)溫度之間只能部分互溶。形成一個(gè)完全封閉的溶度曲線，曲線之內(nèi)是兩相區(qū)。2025/1/12同時(shí)具有最高最低會(huì)溶溫度類型2025/1/12不具有會(huì)溶溫度類型乙醚與水組成的雙液系，在它們能以液相存在的溫度區(qū)間內(nèi)，一直是彼此部分互溶，不具有會(huì)溶溫度。2025/1/12不互溶的雙液系不互溶雙液系的特點(diǎn)如果A，B

兩種液體彼此互溶程度極小，以致可忽略不計(jì)。則A與B共存時(shí)，各組分的蒸氣壓與單獨(dú)存在時(shí)一樣，液面上的總蒸氣壓等于兩純組分飽和蒸氣壓之和。當(dāng)兩種液體共存時(shí)，不管其相對(duì)數(shù)量如何，其總蒸氣壓恒大于任一組分的蒸氣壓，而沸點(diǎn)則恒低于任一組分的沸點(diǎn)。通常在水銀的表面蓋一層水，企圖減少汞蒸氣，其實(shí)是徒勞的。即：2025/1/12不互溶的雙液系水蒸氣蒸餾以水-溴苯體系為例，兩者互溶程度極小，而密度相差極大，很容易分開，圖中是蒸氣壓隨溫度變化的曲線。由表可見，在溴苯中通入水氣后，雙液系的沸點(diǎn)比兩個(gè)純物的沸點(diǎn)都低，很容易蒸餾。由于溴苯的摩爾質(zhì)量大，蒸出的混合物中溴苯含量并不低。2025/1/1