《物理化学》相平衡5－2

§5.5二组分体系的相图及应用理想的完全互溶双液系杠杆规则蒸馏（或精馏）原理部分互溶双液系不互溶的双液系—蒸气蒸馏简单的低共熔混合物形成化合物的体系完全互溶固溶体部分互溶固溶体区域熔炼§5.5二组分系统的相图及应用对于二组分体系C=2f=2－Φ＋2＝4－Φ保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。（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f最大为3，描述二组分体系需要立体坐标。§5.5二组分系统的相图及应用完全互溶双液系是指两个纯液体可按任意比例互溶，形成一个单一的均匀的液相。若每个组分都服从拉乌尔定律，这样的完全互溶双液系称为理想的液体混合物，如苯和甲苯，正己烷与正庚烷等结构相似的化合物可形成这种双液系。（1）p-x图设和分别为液体A和B在指定温度时的饱和蒸气压，p为体系的总蒸气压。1.理想的完全互溶双液系1.理想的完全互溶双液系这是p-x图的一种，把液相组成x和气相组成y画在同一张图上。A和B的气相组成和的求法如下：（2）p-x-y图已知，，或，就可把各液相组成对应的气相组成求出，画在p-x图上就得p-x-y图。1.理想的完全互溶双液系1.理想的完全互溶双液系如果，则，即易挥发的组分在气相中的成分大于液相中的组分，反之亦然。在等温条件下，p-x-y图分为三个区域。在液相线之上，体系压力高于任一混合物的饱和蒸气压，气相无法存在，是液相区。在气相线之下，体系压力低于任一混合物的饱和蒸气压，液相无法存在，是气相区。在液相线和气相线之间的梭形区内，是气-液两相平衡。1.理想的完全互溶双液系（3）T-x图亦称为沸点-组成图。外压为大气压力，当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的温度称为沸点。某组成的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。T-x图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常在等压下进行。T-x图可以从实验数据直接绘制。也可以从已知的p-x图求得。1.理想的完全互溶双液系和分别为甲苯和苯的沸点。显然越大，越低。1.理想的完全互溶双液系用的方法求出对应的气相组成线。在T-x图上，气相线在上，液相线在下，绿线上面是气相区，红线下面是液相区，梭形区是气-液两相区。1.理想的完全互溶双液系在T-x图的两相区，物系点C代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了体系总的组成和温度。通过C点作平行于横坐标的等温线，与液相和气相线分别交于D点和E点，DE两点叫相点，D是液相点，代表液相的组成。E是气相点，代表气相的组成。DE线称为等温连结线（tieline）。2.杠杆规则液相和气相的数量借助于力学中的杠杆规则求算，即以物系点为支点，支点两边连结线的长度为力矩，计算液相和气相的物质的量或质量，这就是可用于任意两相平衡区的杠杆规则。即或可以用来计算两相的相对量（总量未知）或绝对量（总量已知）。2.杠杆规则如有一组成为x1的A，B二组分溶液，加热到T1时开始沸腾，与之平衡的气相组成为y1，显然含B量显著增加。接收间的馏出物，组成在y1与y2之间，剩余液组成为x2，A含量增加。这样，将A与B粗略分开。温度继续上升，液相中含B量下降，组成沿OA线上升，当沸点上升至T2时,对应的气相组成为y2。3.蒸馏（或精馏）原理3.蒸馏（或精馏）原理3.蒸馏（或精馏）原理精馏精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔有多种类型，如图所示是泡罩式塔板状精馏塔的示意图。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。3.蒸馏（或精馏）原理3.蒸馏（或精馏）原理3.蒸馏（或精馏）原理用A、B二组分T-x图表述精馏过程。取组成为x的混合物从精馏塔的半高处加入，这时温度为，物系点为O，对应的液、气相组成分别为和。组成为的气相在塔中上升，温度降为，有部分组成为的液体凝聚，气相组成为，含B的量增多。组成为的气体在塔中继续上升，温度降为，如此继续，到塔顶，温度为纯B的沸点，蒸气冷凝物几乎是纯B。3.蒸馏（或精馏）原理组成为的液相在塔板冷凝后滴下，温度上升为。又有部分液体气化，气相组成为，剩余的组成为的液体再流到下一层塔板，温度继续升高。如此继续，在塔底几乎得到的是纯A，这时温度为A的沸点。精馏塔中的必须塔板数可以从理论计算得到。每一个塔板上都经历了一个热交换过程：蒸气中的高沸点物在塔板上凝聚，放出凝聚热后流到下一层塔板，液体中的低沸点物得到热量后升入上一层塔板。3.蒸馏（或精馏）原理3.蒸馏（或精馏）原理（1）具有较小的正、负偏差对于大多数完全互溶双液系，它们的行为或多或少对拉乌尔定律产生偏差，这偏差可正可负，偏差的类型有三种。如图所示，是对拉乌尔定律发生正偏差的情况，虚线为理论值，实线为实验值。真实的蒸气压大于理论计算值。4.非理想的二组分液态混合物如果把它对应的气相组成线也画出来，分别得到对应的p-x(y)图和T-x(y)图，这时液相线已不再是直线。发生负偏差的情况与之类似，只是真实的蒸气压小于理论计算值，液相线也不是直线。4.非理想的二组分液态混合物（2）正偏差很大，在p-x图上有最高点由于A，B二组分对拉乌尔定律的正偏差很大，在p-x图上形成最高点，如左图。在p-x图上有最高点者，在T-x图上就有最低点，这个最低点称为最低恒沸点（minimumazeotropicpoint）计算出对应的气相的组成，分别画出p-x(y)和T-x(y)图，如(b)，(c)所示。4.非理想的二组分液态混合物4.非理想的二组分液态混合物最低恒沸混合物在T-x（y）图上，处在最低恒沸点时的混合物称为最低恒沸混合物（Low-boilingazeotrope）。它是混合物而不是化合物，它的组成在定压下有定值。改变压力，最低恒沸点的温度也改变，它的组成也随之改变。属于此类的体系有：等。在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 压力下，的最低恒沸点温度为351.28K，含乙醇95.57。4.非理想的二组分液态混合物具有最低恒沸点的相图可以看作由两个简单的T-x（y）图的组合。在组成处于恒沸点之左，精馏结果只能得到纯B和恒沸混合物。组成处于恒沸点之右，精馏结果只能得到恒沸混合物和纯A。对于体系，若乙醇的含量小于95.57，无论如何精馏，都得不到无水乙醇。只有加入分子筛、等吸水剂，使乙醇含量超过95.57，再精馏可得无水乙醇。4.非理想的二组分液态混合物（3）负偏差较大，在p-x图上有最低点由于A，B二组分对拉乌尔定律的负偏差很大，在p-x图上形成最低点，如图(a)所示。在p-x图上有最低点，在T-x图上就有最高点，这最高点称为最高恒沸点（maximumazeotropicpoint）计算出对应的气相组成，分别画出p-x(y)图和T-x(y)图。如图(b)，(c)所示。4.非理想的二组分液态混合物4.非理想的二组分液态混合物最高恒沸点混合物在T-x(y)图上，处在最高恒沸点时的混合物称为最高恒沸混合物（high-boilingazeotrope）。它是混合物而不是化合物，它的组成在定压下有定值。改变压力，最高恒沸点的温度会改变，其组成也随之改变。属于此类的体系有：等。在标准压力下，的最高恒沸点温度为381.65K，含HCl20.24， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 上常用来作为标准溶液。4.非理想的二组分液态混合物5.部分互溶双液系5.部分互溶双液系l1+l25.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。会溶温度的高低反映了一对液体间的互溶能力，可以用来选择合适的萃取剂。由此图可看出这种体系温度越高两液体的互溶程度越大.所有平均值的连线与平衡曲线的交点为临界会溶温度。在373K时，两层的组成分别为A’和A”，称为共轭层（conjugatelayers），A’和A”称为共轭配对点。是共轭层组成的平均值。5.部分互溶双液系在温度（约为291.2K）以下，两者可以任意比例互溶，升高温度，互溶度下降，出现分层。（2）具有最低会溶温度水-三乙基胺的溶解度图如图所示。以下是单一液相区，以上是两相区。5.部分互溶双液系（3）同时具有最高、最低会溶温度如图所示是水和烟碱的溶解度图。在最低会溶温度(约334K)以下和在最高会溶温度(约481K)以上，两液体可完全互溶，而在这两个温度之间只能部分互溶。形成一个完全封闭的溶度曲线，曲线之内是两液相区。5.部分互溶双液系（4）不具有会溶温度乙醚与水组成的双液系，在它们能以液相存在的温度区间内，一直是彼此部分互溶，不具有会溶温度。5.部分互溶双液系不互溶双液系的特点如果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，各组分的蒸气压与单独存在时一样，液面上的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，不管其相对数量如何，其总蒸气压恒大于任一组分的蒸气压，而沸点则恒低于任一组分的沸点。通常在水银的表面盖一层水，企图减少汞蒸气，其实是徒劳的。即：6.不互溶的双液体系—水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏以水-溴苯体系为例，两者互溶程度极小，而密度相差极大，很容易分开，图中是蒸气压随温度变化的曲线。由表可见，在溴苯中通入水气后，双液系的沸点比两个纯物质的沸点都低，很容易蒸馏。由于溴苯的摩尔质量大，蒸出的混合物中溴苯含量并不低。6.不互溶的双液体系—水蒸气蒸馏