完全互溶.pptx

返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室第三节第三节 二组分液相互溶系统二组分液相互溶系统二组分相律二组分相律f=K+2=2+2=4 最多自由度最多自由度f=41=3（T、p、x）相图相图T-p-x 三维相图三维相图通常固定一个变量，平面图通常固定一个变量，平面图分类分类p-xT-x返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室第三节第三节 二组分液相互溶系统二组分液相互溶系统分类分类完全互溶完全互溶部分互溶部分互溶完全互溶完全互溶固相完全不互溶固相完全不互溶固相部分互溶固相部分互溶固相完全互溶固相完全互溶s-g系统（不讨论）系统（不讨论）l-g平衡平衡l-l 平衡平衡s-l 平衡平衡s-s平衡平衡ll系统系统s-s系统系统不生成化合物不生成化合物生成稳定化合物生成稳定化合物生成不稳定化合生成不稳定化合理想液态混合物理想液态混合物非理想液态混合物非理想液态混合物T-x图图p-x图图T-x图图返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图AB(1)溶液组成溶液组成x与蒸气压与蒸气压p 液相线液相线1.相图绘制相图绘制p*Ap*BpT=常数常数液相线液相线理想液态混合物遵守理想液态混合物遵守拉乌尔（拉乌尔（Raoult）定律）定律组分组分A组分组分B溶液溶液液相线是一条直线液相线是一条直线0.2 0.4 0.6 0.8xB返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图气相线气相线ABp*Ap*BpT=常数常数液相线液相线0.2 0.4 0.6 0.8xB组分组分A组分组分B(2)气相组成气相组成y与蒸气压与蒸气压p 气相线气相线01.00设设p*A=1，p*B=20.21.20.330.51.50.670.81.80.881.02.01.0当当B比比A更易挥发更易挥发(p*Bp*A)时时p*Bp,yBxB易挥发组分在气相中浓度比液相中浓度大易挥发组分在气相中浓度比液相中浓度大气相线气相线p-y不是直线不是直线xBpyB返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图气相线气相线ABp*Ap*BpT=常数常数液相线液相线0.2 0.4 0.6 0.8xB2.相图理解相图理解1l21g22l-g1液相线液相线2l-g1相区相区相数相数相态相态自由度自由度f*气相线气相线2l-g1(1)物系点（总组成）和相点（相组成）物系点（总组成）和相点（相组成）单相区：物系点相点单相区：物系点相点二相区：物系点相二相区：物系点相1+相相2返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图lg液相组成液相组成=总组成总组成气相组成气相组成=总组成总组成液相液相+气相总组成气相总组成返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图气相线气相线ABp*Ap*BpT=常数常数液相线液相线0.2 0.4 0.6 0.8xB2.相图理解相图理解1l21g22l-g1液相线液相线2l-g1相区相区相数相数相态相态自由度自由度f*气相线气相线2l-g1(1)物系点（总组成）和相点（相组成）物系点（总组成）和相点（相组成）单相区：物系点相点单相区：物系点相点二相区：物系点相二相区：物系点相1相相2(2)二相区二相区f*=1p改变，相组成必改变，两个相点连线称连结线，反之也是改变，相组成必改变，两个相点连线称连结线，反之也是物系点在连结线上移动，不改变相组成，只改变相的物质量物系点在连结线上移动，不改变相组成，只改变相的物质量返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图lgpp1p1x结线结线p2p改变，相组成必改变改变，相组成必改变反之也是反之也是p2p2返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图ABp2.相图理解相图理解(3)压力变化时物态的变化压力变化时物态的变化a5a4a2a1x4x3y3y2a3a1pp饱饱xa2P=p饱饱xy2（第一个气泡）（第一个气泡）a3P=p饱饱x3（量减少）（量减少）y3（量增加）（量增加）a4P=p饱饱x4（最后一滴液）（最后一滴液）y4=x物系点物系点压力压力液相液相气相气相a5pp饱饱y5=xx返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图AB3.杠杆规则各相物质量之间关系杠杆规则各相物质量之间关系xMONx1x2设物系设物系O分成二个相点：液相分成二个相点：液相M气相气相N（浓度坐标为摩尔分数时（浓度坐标为摩尔分数时）对于任一组分（如对于任一组分（如B）有下列关系：）有下列关系：n总总=n液液n气气杠杆规则适用所有二相平衡杠杆规则适用所有二相平衡浓度坐标为质量分数时浓度坐标为质量分数时MON相相1相相2n总总x=n液液x1n气气x2n液液（x-x1）=n气气（x2-x）返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图18.65p(kPa)AB例例0.7molCCl4(A)与与0.3molCHCl3(B)混合成理想液态混合物混合成理想液态混合物25 C时，时，p*A=15.27kPa，p*B=26.51kPa(1)求求25 C时，时，xB，p总总，yB(2)若保持若保持p总总不变，加入不变，加入0.15mol的的B，求，求n液液，n气气(3)若保持总组成不变，改变总压为若保持总组成不变，改变总压为17.8kPa，求，求xB，yB(4)若加入若加入B而保持二相共存，当而保持二相共存，当yB=0.5时，时，p总总=?0.4270.3解解(1)xB=0.3p=(p*Bp*A)xB+p*A=18.65kPa=0.427返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图p(kPa)AB例例0.7molCCl4(A)与与0.3molCHCl3(B)混合成理想液态混合物混合成理想液态混合物25 C时，时，p*A=15.27kPa，p*B=26.51kPa(2)若保持若保持p总总不变，加入不变，加入0.15mol的的B，求，求n液液，n气气(3)若保持总组成不变，改变总压为若保持总组成不变，改变总压为17.8kPa，求，求xB，yB解解18.650.4270.3=0.391nl(0.3910.3)=(n总总nl)(0.4270.391)nl=0.326molng=0.824mol(3)p=(p*Bp*A)xB+p*A17.8=(26.5115.27)xB+15.27xB=0.225=0.335(2)0.39117.8返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一.理想液态混合物理想液态混合物p-x相图相图例例0.7molCCl4(A)与与0.3molCHCl3(B)混合成理想液态混合物混合成理想液态混合物25 C时，时，p*A=15.27kPa，p*B=26.51kPa(4)若加入若加入B而保持二相共存，当而保持二相共存，当yB=0.5时，时，p总总=?解解p(kPa)AB1718.650.4270.30.3910.5p=?（4）yB=0.5代入代入得得xB=0.365p总总(p*Bp*A)xB+p*A=19.38kPa返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室 二理想液态混合物二理想液态混合物T-x相图相图 1相图绘制相图绘制气相样品气相样品电热丝电热丝温度计温度计实验方法沸点仪实验方法沸点仪T1x1y1T2x2y2Txy液相样品液相样品返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室 二理想液态混合物二理想液态混合物T-x相图相图 1相图绘制相图绘制实验方法沸点仪实验方法沸点仪计算方法计算方法组分组分A：组分组分B：若绘制压力为若绘制压力为p 时时T-x相图相图求出求出xB求出求出yB对应一个对应一个Tp*A，p*BxA，yB，可作可作T-x相图相图计算不同计算不同T时的时的p*A和和p*B返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室 二理想液态混合物二理想液态混合物T-x相图相图 T2T1Ap=常数常数BTx1相图绘制相图绘制T1x1y1T2x2y2Txylg-lgx2y2x1y1与与p-x图比较图比较(1)液相线不是直线液相线不是直线(2)相区颠倒相区颠倒p*大，则大，则T沸沸小小液相在下，气相在上液相在下，气相在上2相图理解（略）相图理解（略）返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室 二理想液态混合物二理想液态混合物T-x相图相图 3理想液态混合物理想液态混合物T-p-x相图相图图如梭形在空间移动而成的轨迹图如梭形在空间移动而成的轨迹前上方前上方气相气相后下方后下方液相液相梭筒内梭筒内气液二相气液二相横切面横切面p-x 图图纵切面纵切面T-x图图x=0，1单组分单组分p-T图图lT xg-lpg返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三相图应用三相图应用液相组分分离液相组分分离TT1.简单蒸馏简单蒸馏系统在某一温度区间加热分离系统在某一温度区间加热分离AB加热平均温度加热平均温度TT气相气相yy变化，变化，实现实现A，B组分的相对分离组分的相对分离含较多高沸点组分含较多高沸点组分A含较多低沸点组分含较多低沸点组分B液相液相xx变化，变化，xxyy返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三相图应用三相图应用液相组分分离液相组分分离2.精馏精馏系统在不同温度区间连续气化和冷凝，可完全分离系统在不同温度区间连续气化和冷凝，可完全分离A和和B装置：装置：精馏塔（工业），精馏柱（实验室）精馏塔（工业），精馏柱（实验室）T3T2T1原液原液加热釜加热釜T3T2T1ABT原液原液返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三相图应用三相图应用液相组分分离液相组分分离2.精馏精馏T3T2T1原液原液加热釜加热釜T3T2T1ABT原液原液T2气化气化x2T3气化气化x3剩余液剩余液纯纯AT3液化液化y2T2气化气化y1馏出液馏出液纯纯Bx1液相变化：液相变化：y3气相变化：气相变化：x3x2x1x1x2x3剩余液剩余液A剩余液剩余液y1y2y3馏出液馏出液By2y1y3馏出液馏出液返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四四 非理想液态混合物气液平衡非理想液态混合物气液平衡1蒸气压的偏离蒸气压的偏离非理想液态混合物偏离拉乌尔定律非理想液态混合物偏离拉乌尔定律正偏差正偏差 FA-BFA-A，FA-Bp理理负偏差负偏差 FA-BFA-A，FA-BFB-B，如，如A-B缔合，缔合，H键，溶剂化，键，溶剂化，使使p，即，即px若若x，p，则，则yx最低恒沸温度最低恒沸温度最低恒沸组成最低恒沸组成柯诺瓦洛夫规则柯诺瓦洛夫规则返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四四 非理想液态混合物气液平衡非理想液态混合物气液平衡右支右支(2)正偏差很大的系统正偏差很大的系统xpglxTg-l1g-l2相图理解：相图理解：将相图在恒沸点处分成二部分，每一部分类同理想液态混合物将相图在恒沸点处分成二部分，每一部分类同理想液态混合物分馏分馏馏出物：恒沸物馏出物：恒沸物馏出物：恒沸物馏出物：恒沸物残留物：纯残留物：纯B左支左支残留物：纯残留物：纯A恒沸物恒沸物AB返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四四 非理想液态混合物气液平衡非理想液态混合物气液平衡(3)负偏差很大的系统负偏差很大的系统xH2OHNO3pxT特点特点（1）p-x图中，蒸气压出现最低点图中，蒸气压出现最低点T-x图中，沸点出现最高点图中，沸点出现最高点（2）同上）同上（3）同上）同上最高恒沸温度最高恒沸温度最高恒沸组成最高恒沸组成返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四四 非理想液态混合物气液平衡非理想液态混合物气液平衡(3)负偏差很大的系统负偏差很大的系统xpxT相图理解：相图理解：可分二部分理解可分二部分理解右支右支分馏分馏馏出物：纯馏出物：纯A馏出物：纯馏出物：纯B左支左支残留物：恒沸物残留物：恒沸物恒沸物恒沸物AB残留物：恒沸物残留物：恒沸物返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四四 非理想液态混合物气液平衡非理想液态混合物气液平衡(4)T-p-x相图相图如如H2O-C2H5OH系统系统p=p 时，低沸类型相图，时，低沸类型相图，x恒恒=95.5p=9.33kPa时，无恒沸点时，无恒沸点pT x水水乙醇乙醇返回返回返回返回药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四四 非理想液态混合物气液平衡非理想液态混合物气液平衡3.恒沸物分离恒沸物分离以分离以分离H2O-C2H5OH为例为例(1)加入添加剂特殊蒸馏，如加入添加剂特殊蒸馏，如恒沸蒸馏：恒沸蒸馏：馏出的低沸物馏出的低沸物馏出物：三元低沸物（沸点低，含水多）馏出物：三元低沸物（沸点低，含水多）残留物：乙醇残留物：乙醇CaCl2甘油甘油乙醇乙醇萃取蒸馏：萃取蒸馏：盐溶蒸馏：盐溶蒸馏：（2）改变压力，避开低沸点）改变压力，避开低沸点加入苯蒸馏加入苯蒸馏药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室制作：陈纪岳制作：陈纪岳请转下一节返回返回返回返回