物理化学第四章公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.2 二组分系统气液平衡相图及应用,p-x,图和,T-x,图,抱负完全互溶双液系,杠杆规则,蒸馏（或精馏）原理（理解）,非抱负完全互溶双液系,第1页,第1页,p-x图 和,T-x图,二组分系统：变量通常是,T，p,和构成,x,。,二组分系统状态图：需用三个坐标立体图表示。,保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。,保持温度不变，得,p-x,图,（恒温相图）（较惯用）,保持构成不变，得,T-p,图 （不惯用）,保持压力不变，得,T-x,图,(恒压相图）（惯用）,第2页,第2页,抱负完全互溶双液系,(1),p-x,图（恒温相图）,第3页,第3页,抱负完全互溶双液系,（2）,p-x-y,图（恒温图）,第4页,第4页,抱负完全互溶双液系,三个区域（面）,：在,液相线之上,，系统压力高于任一混合物饱和蒸气压，气相无法存在，是,液相区（面）,在,气相线之下,，系统压力低于任一混合物饱和蒸气压，液相无法存在，是,气相区（面）,。,在液相线和气相线之间是,气-液两相平衡,。,液相线：,p-x,A,线,气相线：,p-y,A,线,第5页,第5页,抱负完全互溶双液系,(3),T-x,图（恒压相图）,亦称为沸点-构成图。外压为大气压力，,当溶液蒸气压等于外压时，溶液沸腾,，这时温度称为,沸点,。某构成蒸气压越高其沸点越低，反之亦然。,第6页,第6页,抱负完全互溶双液系,气相线（,T-y,B,）,液相线(,T-x,B,),气相区（面）,液相区（面）,气-液共存区（面）,T-x,图：,相点,系统点,相点,第7页,第7页,三个坐标分别代表,p,，,T,和,x,；,抱负完全互溶双液系,（,4,）,T-p-x,图（立体图）,把,p-x,图和,T-x,图合在一起，就得到,T-p-x,三维图。,第8页,第8页,杠杆规则（Lever rule）,两相区中，,系统点,C,代表了系统总构成和温度。,DE,线：恒温连结线,（,tie line,）。,落在,DE,线上所有系统点相应液相和气相构成，都由,D,点和,E,点构成表示。,第9页,第9页,杠杆规则（Lever rule）,借助于力学中杠杆规则求算，,即以系统点为支点，支点两边连结线长度为力矩，计算液相和气相物质量或质量,，这就是可用于任意两相平衡区,杠杆规则,。即,或,能够用来计算两相相对量（总量未知）或绝对量（总量已知）。,第10页,第10页,蒸馏（或精馏）原理（理解）,简朴蒸馏,简朴蒸馏只能把双液系中,A,和,B,粗略分开。,假如纯,A,沸点高于纯,B,沸点，阐明蒸馏时,气相中,B,组分含量较高,，液相中,A,组分含量较高。,一次简朴蒸馏，馏出物中,B,含量会明显增长，剩余液体中,A,组分会增多。,第11页,第11页,蒸馏（或精馏）原理,精馏,精馏是多次简朴蒸馏组合。,精馏塔,底部是加热区,，温度最高；,塔顶温度最低,。,精馏结果：塔顶冷凝搜集是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。,第12页,第12页,非抱负完全互溶双液系,(1),对拉乌尔定律发生偏差,如图所表示，是对拉乌尔定律发生正偏差情况，虚线为理论值，实线为试验值。真实蒸气压不小于理论计算值。,第13页,第13页,非抱负完全互溶双液系,第14页,第14页,非抱负完全互溶双液系,(2),正偏差在,p-x,图上有最高点,在,p-x,图上有最高点者，在,T-x,图上就有最低点（最低恒沸点）,第15页,第15页,非抱负完全互溶双液系,最低恒沸混合物,是混合物而不是化合物,它构成在定压下有定值。,改变压力，最低恒沸点发生移动。,问题：如何用相律解释？,第16页,第16页,非抱负完全互溶双液系,（3）,负偏差在,p-x,图上有最低点,在,p-x,图上有最低点者，在,T-x,图上就有最高点（最高恒沸点）,第17页,第17页,非抱负完全互溶双液系,最高恒沸混合物,它构成在定压下有定值。改变压力，最高恒沸点温度会改变，其构成也随之改变。,第18页,第18页,4.3 部分互溶双液系,含有上部会溶温度(,consolute temperature）,含有下部会溶温度,同时含有上部、下部会溶温度,不含有会溶温度,第19页,第19页,4.3 部分互溶双液系,（1）,含有上部会溶温度,系统在常温下只能部分互溶，分为两层。,B,点温度称为最高临界会溶温度,（,critical consolute temperature,）。温度高于 ，水和苯胺可无限混溶。,左半支：水中饱和了苯胺,右半支：苯胺中饱和了水,升高温度，彼此溶解度都增长。到达,B,点，界面消失，成为单一液相。,第20页,第20页,部分互溶双液系,帽形区外：溶液为单一液相,帽形区内：溶液分为两相。,所有平均值连线与平衡曲线交点为,临界会溶温度,。,一定温度下，两层构成份别为,A,和,A”，,称为,共轭层,（,conjugate layers,），,A,和,A”,称为,共轭配对点,。是共轭层构成平均值。,第21页,第21页,在 温度（约为291.2K）下列，两者能够任意百分比互溶，升高温度，互溶度下降，出现分层。,部分互溶双液系,（2）,含有下部会溶温度,水-三乙胺溶解度图如图所表示。,下列是单一液相区，以上是两相区。,第22页,第22页,部分互溶双液系,（3）,同时含有上部、下部会溶温度,如水和烟碱溶解度图,下部会溶温度 (约334 K),上部会溶温度 (约481K),形成一个完全封闭溶度曲线，曲线之内是两液相区。,第23页,第23页,部分互溶双液系,（4）,不含有会溶温度,如：乙醚与水构成双液系，在它们能以液相存在温度区间内，始终是彼此部分互溶，不含有会溶温度。,第24页,第24页,4.4 不互溶双液系,不互溶双液系特点,假如,A，B,两种液体彼此互溶程度极小，以致可忽略不计。则,A,与,B,共存时，各组分蒸气压与单独存在时同样，液面上,总蒸气压等于两纯组分饱和蒸气压之和,。,当两种液体共存时，无论其相对数量如何，其总蒸气压恒不小于任一组分蒸气压，,而沸点则恒低于任一组分沸点。,即：,第25页,第25页,4.4 不互溶双液系,问题：分析相图,第26页,第26页,气液液平衡相图,第27页,第27页,气液平衡和气液液平衡相图汇总(1),第28页,第28页,气液平衡和气液液平衡相图汇总(2),第29页,第29页,杠杆规则,气液平衡和气液液平衡相图（小结）,主要概念及其利用,相律应用,系统点,相点,结线,液相线,气相线,第30页,第30页,