水盐体系相图及其应用2.

第二章二元水盐体系相图第一节简单二元水盐体系相图第二节复杂二元水盐体系相图第三节二元水盐相图的化工过程第四节二元水盐相图的计算方法第一节简单二元水盐体系相图一、相律特征二、坐标系三、简单二元水盐相图的标绘四、简单相图的点、线、面的意义一、相律特征组分数等于2的体系是二元体系。它是由一种单盐和水组成，是水盐体系中最简单的类型。例如，KCl－H2O体系或书写为K＋//Cl-－H2O体系．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3个，因相数最少为1，故体系中可以自由变动的变量有2个，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•横坐标来表示组成；纵坐标来表示温度，温度用℃表示。•横轴为一定长度，等分为100份，左端点W表示纯水，右端点S（或用其他符号）表示纯盐，见图2－1。2冰+L（W）W20406080100S（S）-50050100150200250300t（℃）DC1345678910111213141516BA未饱和溶液LNaNO3+L冰+NaNO3NaNO3，%（wt）图2-1NaNO3—H2O体系相图E三、简单二元水盐相图的标绘（1）应从溶解度手册中查出该体系的相平衡数据。编号温度液相组成NaNO3,%(wt)平衡固相编号温度液相组成NaNO3,%(wt)平衡固相100ice94051.2NaNO32-513.5ice106055.5NaNO33-1025.0ice118059.8NaNO34-1534.0ice1210063.8NaNO35-17.738.0ice+NaNO31315073.7NaNO36-1039.7NaNO31420083.2NaNO37042.1NaNO31525092.0NaNO382044.4NaNO316300100.0NaNO3表2-1NaNO3—H2O体系相平衡数据三、简单二元水盐相图的标绘（2）相图的标绘完全符合连续原理和相应原理。①分析相平衡数据。②建立坐标系。③标出数据点，并编号标点。④连溶解度曲线。⑤确定有关固相的位置。⑥划分相区。2冰+L（W）W20406080100S（S）-50050100150200250300t（℃）DC1345678910111213141516BA未饱和溶液LNaNO3+L冰+NaNO3NaNO3，%（wt）图2-1NaNO3—H2O体系相图E四、简单相图的点、线、面的意义（1）纵轴左纵轴为纯水一元体系，其中A点为冰点，是液相水与固相冰处于相平衡状态的二相点。右纵轴为NaNO3一元体系，其中B点为熔点，是液态NaNO3与固相NaNO3处于平衡的二相点。F=1-P+1=2-P对于A、B两点，P=2，F=2-2＝02冰+L（W）W20406080100S（S）-50050100150200250300t（℃）DC1345678910111213141516BA未饱和溶液LNaNO3+L冰+NaNO3NaNO3，%（wt）图2-1NaNO3—H2O体系相图E四、简单相图的点、线、面的意义（2）线曲线BE是NaNO3在水中的溶解度曲线，它表示NaNO3的饱和溶液。曲线AE是NaNO3溶液的结冰线，也称为冰的溶解度曲线。F=2-P+1=3-PP=2，F=2-2+1=1直线CED是固相冰、固相NaNO3及对冰与NaNO3都饱和的液相，是三相共存的三相线。P=3，F=3-3=052冰+L（W）W20406080100S（S）-50050100150200250300t（℃）DC134678910111213141516BA未饱和溶液LNaNO3+L冰+NaNO3NaNO3，%（wt）图2-1NaNO3—H2O体系相图E四、简单相图的点、线、面的意义（3）E点它表示冰与NaNO3两个固相平衡的饱和溶液，是低共熔冰盐合晶点，也是无变量点。P=3，F=3-3=02冰+L（W）W20406080100S（S）-50050100150200250300t（℃）DC1345678910111213141516BA未饱和溶液LNaNO3+L冰+NaNO3NaNO3，%（wt）图2-1NaNO3—H2O体系相图E（4）区域AEB曲线上方的区域表示不饱和相区。F=2-P+1=3-PP=1，F=2-1+1=2封闭区BEDB是NaNO3固相与其饱和溶液共存区，也称为NaNO3的结晶区。封闭区AECA是冰与冰的饱和溶液共存区，也称为冰的结晶区。F=2-P+1=3-PP=2，F=2-2+1=1长方形CDSW是冰与纯NaNO3二种纯固相的混合共存区，是二相区。F=2-P+1=3-PP=2，F=2-2+1=1四、简单相图的点、线、面的意义2冰+L（W）W20406080100S（S）-50050100150200250300t（℃）DC1345678910111213141516BA未饱和溶液LNaNO3+L冰+NaNO3NaNO3，%（wt）图2-1NaNO3—H2O体系相图E第二节复杂二元水盐体系相图一、稳定水合物和不稳定水合物二、复杂二元相图的标绘三、水合盐相图分析四、转溶现象一、稳定水合物和不稳定水合物盐和水生成水合物，又叫水合盐。1.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，又称为有相合熔点的化合物，或称为同成分水合盐。2.不稳定水合盐这种水合盐加热至一定温度时，不是简单的熔化，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“熔点”，或叫不相称熔点。这个温度实际上也是水合盐的分解温度，故称这种水合盐为异成分水合盐或不相称水合盐。3.判断稳定水合盐和不稳定水合盐的区别主要在于它们受热时呈现的不同现象。确定某一水合盐是否稳定，要通过实验来判定。二、复杂二元相图的标绘（1）分析数据；（2）建立坐标系；（3）标出数据点，并编号标点；（4）连溶解度曲线；（5）确定有关固相的位置，根据水和盐的组成，在图中画一条竖线，这条竖线叫固相组成竖直线；（6）划分相区。有以下三条原则：①共饱点与平衡的两个固相点（共三点）连直线作为相区划分线；②固相组成竖直线作为相区划分线；③上述两条原则作出的相区划分线不得互相穿过，即只能成T字形相交。二、复杂二元相图的标绘1.稳定水合盐相图实例编号符号温度液相组成Mn(NO3)2，％（wt）平衡固相1A00ice2-1021.3ice3-2033.0ice4E1-3640.5ice+Mn(NO3)2·6H2O5-2924.3Mn(NO3)2·6H2O6050.5Mn(NO3)2·6H2O71154.6Mn(NO3)2·6H2O8B25.862.3Mn(NO3)2·6H2O9E223.564.6Mn(NO3)2·6H2O＋Mn(NO3)2·3H2O102765.6Mn(NO3)2·3H2O11F35.576.8Mn(NO3)2·3H2O表2－2Mn(NO3)2—H2O体系相平衡数据二、复杂二元相图的标绘1.稳定水合盐相图实例（1）线曲线AE1是Mn(NO3)2溶液的结冰线，也称为冰的溶解度曲线。曲线E1BE2是Mn(NO3)2·6H2O在水中的溶解度曲线，它表示Mn(NO3)2·6H2O的饱和溶液。曲线E2F是Mn(NO3)2·3H2O在水中的溶解度曲线，它表示Mn(NO3)2·3H2O的饱和溶液。F=2-P+1=3-PP=2，F=2-2+1=1直线RE1K是固相冰、固相Mn(NO3)2·6H2O及对冰与Mn(NO3)2·6H2O都饱和的液相，是三相共存的三相线。直线PE2H是固相Mn(NO3)2·3H2O,Mn(NO3)2·6H2O及共饱和溶液共存，是三相共存的三相线。P=3，F=3-3=04H⑤E2PB40图2-2Mn(NO3)2—H2O体系相图-30-1010Mn(NO3)2，%（wt）（W）W206080100-40t（℃）-20020301235678911E1①②③④⑥10FAMn(NO3)2S6S3RK4H⑤E2PB二、复杂二元相图的标绘1.稳定水合盐相图实例40图2-2Mn(NO3)2—H2O体系相图-30-1010Mn(NO3)2，%（wt）（W）W206080100-40t（℃）-20020301235678911E1①②③④⑥⑦10FAMn(NO3)2S6S3RK（2）点E1它表示冰与Mn(NO3)2·6H2O两个固相平衡的饱和溶液，是低共熔冰盐合晶点（低共熔点），也是无变量点。E2它表示Mn(NO3)2·6H2O与Mn(NO3)2·3H2O两个固相平衡的饱和溶液，两盐共饱点。P=3，F=3-3=0（3）面•AE1BE2F曲线上方的区域→不饱和相区。•封闭区E1BE2PK→Mn(NO3)2·6H2O固相与其饱和溶液共存区，也称为Mn(NO3)2·6H2O的结晶区。•封闭区E2FH→Mn(NO3)2·3H2O固相与其饱和溶液共存区，也称为Mn(NO3)2·3H2O的结晶区。•封闭区AE1R→冰与冰的饱和溶液共存区，也称为冰的结晶区。•长方形RKS6W→冰与Mn(NO3)2·6H2O二种纯固相的混合共存区，是二相区。•长方形PHS3S6→Mn(NO3)2·6H2O与Mn(NO3)2·3H2O二固相的混合共存区，是二相区。2.不稳定水合盐相图实例表2－3NaCl—H2O体系相图数据编号符号温度(℃)液相组成NaCl，％（wt）平衡固相1A00ice2-57.9ice3-1014.0ice4-1518.9ice5E-21.123.3ice+NaCl·2H2O6-1524.2NaCl·2H2O7-1024.0NaCl·2H2O8-525.6NaCl·2H2O9Q0.1526.3NaCl·2H2O＋NaCl101026.3NaCl112026.4NaCl122526.45NaCl134026.7NaCl145026.9NaCl157527.45NaCl1610028.25NaCl1712529.0NaCl1820031.5NaCl102030405060708090100-40-20020406080100120140160180t（℃）（W）WNaClS（S）AMCBQRLHN1N2N3FEGDH1SWNaCl,%图2-3NaCl—H2O体系相图原盐组成线图中有一种水合盐NaCl·2H2O生成，水合盐的组成含盐61.86%，有两个零变点E、Q，数据完整，覆盖了整个体系的图面。点、线、面的意义（1）线曲线0E是NaCl溶液的结冰线，也称为冰的溶解度曲线。曲线EQ是NaCl·2H2O在水中的溶解度曲线，它表示NaCl·2H2O饱和溶液。曲线QH是NaCl在水中的溶解度曲线，它表示NaCl的饱和溶液。直线FED是固相冰、固相NaCl·2H2O及对NaCl·2H2O与冰都饱和的液相，是三相共存的三相线。直线QGH是固相NaCl·2H2O、固相NaCl及对NaCl·2H2O与NaCl都饱和的液相，是三相共存的三相线。（2）点E点表示冰与NaCl·2H2O两个固相平衡的饱和溶液，是低共熔冰盐合晶点，也是无变量点。Q点表示NaCl·2H2O与NaCl两个固相平衡的饱和溶液，两盐共饱点。P=3，F=3-3=0（3）面0EQH曲线上方的区域表示不饱和相区。封闭区EQGD是NaCl·2H2O固相与其饱和溶液共存区，也称为NaCl·2H2O的结晶区。封闭区HQGH1是NaCl固相与其饱和溶液共存区，也称为NaCl的结晶区。封闭区0EF是冰与冰的饱和溶液共存区，也称为冰的结晶区。长方形FWD是冰与NaCl·2H2O二种纯固相的混合共存区，是二相区长方形GDH1S是NaCl·2H2O与NaCl二固相的混合共存区，是二相区三、水合盐相图分析水合盐相图（复杂二元体系）与简单相图（简单二元体系）比较，又出现了一些新的特点。（1）出现了水合盐溶解度曲线。①水合盐溶解度曲线的几何特征：稳定水合盐溶解度曲线出现了尖锐的