二组分固液平衡系统20160405

实用物理化学化学教研室陈先玉电话：[phone];QQ：460066952;邮箱：[e-mail]目录图表相律和相平衡的基本概念1单组分系统相平衡相图2二组分固-液平衡系统相图33第二章相平衡气-液平衡系统相图4二组分液-液平衡系统相图35三组分平衡系统相图（自学）6【知识与能力目标】1.理解二组分固液平衡系统相图中点、线及面的意义；2.掌握物系点、相点、最低共熔点、最低共熔混合物的概念3.了解二组分固液平衡系统相图的应用。【教学重点】1.二组分固液平衡系统相图的绘制与分析【教学难点】1.相图的分析第三节二组分固-液平衡系统相图一、简单低共熔系统相图的绘制与分析二、简单低共熔系统相图的应用第三节二组分固-液平衡系统相图三、生成稳定化合物系统的相图（自学）二组分系统：K=2,则f=K-+2=4-至少为1，则f最多为3。保持一个变量为常量，得到平面图。（1）保持温度不变，得p-x图较常用（3）保持组成不变，得T-p图不常用。（2）保持压力不变，得T-x图常用这三个变量通常是T，p和组成x。所以要表示二组分系统状态图，需用三个坐标的立体图表示。第三节二组分固-液平衡系统相图第三节二组分固-液平衡系统相图研究凝聚系统（有固体、液体存在的系统）的平衡，通常都是在恒定压力下，讨论温度和组成的关系，此类系统的相律可表达为：f=K－+1=3－（K=2）＝1，f＝2（双变量系统，T和X两个可变)＝2,f＝1（单变量系统，T或X只有一个可变)＝3，f＝0（无变量系统，T和X都不能变化)当系统的自由度为零时，最大相数=3压力一定，凝聚体系最多两个变量，可得T‐x相图相图的绘制热分析法溶解度法(常温下，两组分均为固态，且完全不互溶）（常温下，有一个组分为液态，如水-盐系统）绘制方法第三节二组分固-液平衡系统相图一、简单低共熔系统相图的绘制与分析首先将二组分固相系统加热熔化，记录冷却过程中温度随时间的变化曲线，即步冷曲线当系统有新相凝聚，放出相变热，步冷曲线的斜率变小一种固体析出，出现转折点两种固体析出，出现水平线段据此在T-x图上标出对应的位置，得到二组分低共熔T-x图Tt（一）热分析法第三节二组分固-液平衡系统相图一、简单低共熔系统相图的绘制与分析纯Bi的步冷曲线/st/KTa546AB1.加热到a点，Bi全部熔化1Φ2.冷至A点,固体Bi开始析出2Φ*1f*0f*1f温度可以下降温度不能改变，为Bi熔点3.全部变为固体Bi后1Φ温度又可以下降纯Cd步冷曲线与之相同第三节二组分固-液平衡系统相图（一）热分析法f=1-+1=1f=1-+1=0f=1-+1=1/st/KTbCD1.加热到b点,Bi-Cd全部熔化1Φ*212fΦ2.冷至C点,固体Bi开始析出2Φ*211fΦ*2f*1f*0f温度可以下降,组成也可变温度可以下降，3.D点固体Bi、Cd同时析出3Φ*210fΦ温度不能改变的步冷曲线(Cd)0.2w4.熔液消失,Bi和Cd共存2Φ*211fΦ温度又可下降*1f第三节二组分固-液平衡系统相图（一）热分析法/st/KTcE1.加热到c点,Bi、Cd全部熔化1Φ*212fΦ2.冷至E点,Bi和Cd同时析出3Φ*210fΦ*2f*0f*1f温度可以下降,组成也可变温度不能改变的步冷曲线(Cd)0.4w3.熔液消失,Bi和Cd共存2Φ*211fΦ温度又可下降第三节二组分固-液平衡系统相图（一）热分析法步冷曲线是相图吗？如何从步冷曲线得到相应的相图？将步冷曲线中出现转折点、水平线段，即相的状态发生变化的温度，描绘在T-x图上，将所有点联结起来，就得到相图。不是第三节二组分固-液平衡系统相图Cd-Bi二元相图的绘制1.0Bi1.0CdA'ABaeH546596bCD'D0.7CddFG0.4CdcEBi(s)+熔化物熔化物（单相）熔化物+Cd(s)AHCDFGEBi(s)+Cd(s)0.2Cd00.20.40.60.81CdBip/KT413413t/sCdwMMB第三节二组分固-液平衡系统相图（一）热分析法★相图分析LSA+SBL+SBL+SAABEAE线:A物质的熔点降低曲线BE线:B物质的熔点降低曲线E点:二组分系统能以液相存在的最低温度，称为最低共熔点E点所在的水平线:三相平衡线（C、D两端点除外）CDABxB第三节二组分固-液平衡系统相图E点是三相共存点因为E点温度均低于A点和H点的温度，称为最低共熔点在该点析出的混合物称为最低共熔混合物它不是化合物，由两相组成，仅混合得非常均匀第三节二组分固-液平衡系统相图相点:表示某个平衡的相状态（如相态、组成、温度等）的点称为相点，如图中的M点，t2点,l2点。结线：过物系点，连接同温下处于平衡的两个相点的水平线t2l2。物系点:相图中表示系统总状态（总组成及温度）的点称为物系点。如图中的M点，M2点，在T-x图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线上、下移动。单相区，物系点与相点重合；两相区中，物系点与相点不重合，它对应的两个相的组成由对应的相点表示。第三节二组分固-液平衡系统相图一、简单低共熔系统相图的绘制与分析不同温度下(NH4)2SO4在水中的溶解度温度t/℃液相组成w[（NH4)2SO4]固相00冰-5.450.167冰-110.286冰-180.375冰-19.050.384冰+（NH4)2SO400.411（NH4)2SO4100.422（NH4)2SO4300.438（NH4)2SO4500.458（NH4)2SO4700.479（NH4)2SO4900.498（NH4)2SO4在不同温度下测定盐的溶解度，根据大量实验数据，绘制出水-盐的T-x图。（二）溶解度法：常温下s-l共存的盐水系统一、简单低共熔系统相图的绘制与分析第三节二组分固-液平衡系统相图01020304050607080240260280300320340360380400TmB/%第三节二组分固-液平衡系统相图H2O(NH4)2SO4水-硫酸铵的T-x图（二）溶解度法：常温下s-l共存的盐水系统一、简单低共熔系统相图的绘制与分析AN:盐的溶解度曲线DA:水的凝固点降低曲线A：低共熔点冰+(NH4)SO4(s)+溶液三相共存BAC线:冰+(NH4)SO4(s)+溶液三相共存线。D点:水的凝固点。CT-x图：H2O(NH4)2SO4BDNll+盐冰+盐l+冰A第三节二组分固-液平衡系统相图盐的熔点极高，受溶解度和水的沸点限制，在图上无法标出相图分析:四个相区，三条曲线，两个特殊点水-硫酸铵的T-x图二、简单低共熔系统相图的应用第三节二组分固-液平衡系统相图1.测定熔点检查样品纯度：一定压力下，纯物质有一确定的熔点值，若混入了杂质，其熔点会下降。二、简单低共熔系统相图的应用2.实验室致冷：若向冰中加盐，会使其凝固点降低，冰会熔化第三节二组分固-液平衡系统相图NaCl(s)-OH2(s)CaCl-OH22KCl(s)-OH2水盐体系低共熔温度-21.1℃-55℃-10.7℃-19.1℃H2O-(NH4)2SO4在化工生产和科学研究中常要用到低温浴，配制合适的水-盐体系，可以得到不同的低温冷冻液。第三节二组分固-液平衡系统相图3.用冷却结晶的方法分离固体混合物和提纯盐类：例如:精制粗(NH4)2SO4盐。首先升温至P点，加粗盐溶解，滤去不溶性杂质，设这时物系点为S，冷却降温，系统的物系点从S向R移动，至Q达到饱和，即有(NH4)2SO4固体析出CT-x图：H2O(NH4)2SO4BDNLL+盐冰+盐L+冰AMORPSw(NH4)2SO4%Q二、简单低共熔系统相图的应用4.指导药物的配伍和制剂：两种固体药物的最低共熔点如果接近室温或低于室温便不能放在一起配方，否则会形成糊状或液态。第三节二组分固-液平衡系统相图二、简单低共熔系统相图的应用薄荷脑熔点：42℃-44℃樟脑熔点：174～179℃处方：薄荷脑0.2g樟脑0.2g氧化锌3.0g硼酸5.0g香精0.2ml滑石粉适量操作：取薄荷脑、樟脑混合研磨至共熔液化，先加入少量滑石粉吸收研匀，再将硼酸、氧化锌研成细粉，加入上述混合物中研匀，最后加香精、滑石粉至20g，过筛，混匀，即得。一、简单低共熔系统相图的绘制与分析（一）热分析法：用于金属及其氧化物系统（二）溶解度法：常温下s-l共存的盐水系统二、简单低共熔系统相图的应用第三节二组分固-液平衡系统相图1.测定熔点检查样品纯度：2.实验室致冷：3.用冷却结晶的方法分离固体混合物和提纯盐类：4.指导药物的配伍和制剂：1.A和B二组分简单低共融相图(见下图)。对于O点错误的描述是（）A.O点称最低共融点B.O点系统的自由度f=1C.系统为固体A、固体B和液相D.最低共熔点降温同时析出A和B的细小晶体2.A和B二组分低共融相图(见下图)。当系统处于M点时，关于系统状态的描述正确的是()。A.系统的温度为400KB.系统含有20%的AC.系统为纯的固体A和熔液D.通过降温的方法可得到纯固体BA、C、D目标检测3.已知两组分A和B凝聚体系的相图如右:(1)标出各相区的相态及体系的自由度；(2)使体系从a点降温，说明达到b,c,g,h点时体系的相态和相数。EDC0.00.20.40.60.81.0（A)（B)xB80602040t/℃*At*Bteabcd•••••gh••(3)(4)(2)(1)目标检测第三节二组分固-液平衡系统相图271.复习2.预习：第二章相平衡第四节二组分气液平衡系统相图P72—73,（二）1,2