8 Phase diagrams(for 11 copy).ppt

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1、Chapter8PhasediagramsPhase,components,anddegreesoffreedom8.1Definitions8.2ThephaseruleTwo-componentsystems8.3Vapourpressurediagrams8.4Temperature-compositiondiagrams8.5Liquid-liquidphasediagrams8.6Liquid-solidphasediagrams独立组分数（numberofindependentcomponent）定义：在平衡体系所处的条件

2、下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数（或是能随心所欲地改变其数量的物质数目）称为独立组分数。它的数值等于体系中所有物种数S减去体系中独立的化学平衡数R，再减去各物种间的浓度限制条件R'。化学平衡限制：一个独立的化学反应，由于一个方程的存在，便有一个限制条件，若有R个独立反应，便有R个限制条件。浓度限制条件：复相平衡体系中有时某些组分间的浓度比例总是确定的，因此，存在一个确定的浓度比例，就增加了一个浓度关系式，其非独立变量就增加一个，浓度限制条件用R´表示（注意：对化学反应，若产物不同相，则无浓度限制条件）8.2Thephaserule（相律）

3、Thephaseruleisageneralrelationbetweenthevariance,F,thenumberofcomponent,C,andthenumberofphasesatequilibrium,forasystemofanycomposition:F=C–P+2(8.1)相律最早由Gibbs提出，所以又称为Gibbs相律。如果除T，p外，还受其它力场影响，则2改用n表示，即：相律的意义多组分多相系统是十分复杂的，但借助相律可以确定研究的方向。它表明相平衡系统中有几个独立变量，当独立变量选定之后，其他变量必为这几个独立变量的

4、函数，尽管我们不知这些函数的具体形式。解：R=1，R´=1（因为从NH4Cl出发，处于同一相，两种产物符合比例1:1）,C=S–R–R´=3–1–1=1，P=2，F=C–P+2=1–2+2=1，表明T、p、气相组成中仅一个可任意变化。例1：今有密闭抽空容器中有过量固体NH4Cl，有下列分解反应:NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)，求：此系统的R、R´、C、P、F各为多少？例2：一密闭抽空容器中有CaCO3(s)分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)求:此系统S、R、R´、C、F？解：S=3，R=1，R´=0(浓度限制

5、条件R’要求成比例的物质在同一相，此题中CaO与CO2为两相)；C=S–R–R´=3–1=2，P=3，F=C–P+2=2–3+2=1例3：在一个密闭抽空的容器中有过量的固体NH4Cl，同时存在下列平衡：NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)2HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)，求：此系统的S、R、R´、C、P、F？解：S=5，R=2p(NH3)=p(HCl)+2p(H2)；p(H2)=p(Cl2)因为它们在同一相，浓度又成比例。R´=2，C=S–R–R´=5–2–2=1，P=2，F=C–P+2=1–2+2=1例题：(a)N2、H2

6、、NH3组成的体系1）若无浓度限制条件2）开始只有NH3有一浓度限制条件，R’=1例题：(b)KCl与NaNO3溶于水形成的平衡体系例题：(d)Na2CO3溶于水可形成三种化合物Na2CO3▪H2O(s)、Na2CO3▪7H2O(s)、和Na2CO3▪10H2O(s)，问这些水合物能否与Na2CO3水溶液及冰同时平衡共存。渗透膜两边的压力(c)NaCl水溶液与纯水达成渗透平衡当Fmin=0，Pmax=4，不能同时共存，只能与冰或水溶液共存。理想的完全互溶双液系两个纯液体可按任意比例互溶，每个组分都服从拉乌尔定律，这样组成了理想的完全互溶双液系，或

7、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。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

8、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