清华大学物理化学B相平衡课件.ppt

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1、物理化学B第四章相平衡PhaseEquilibrium（II）王立铎清华大学化学系1相律分析：C＝2f=C-P+2=4-P当P＝1，fmax=3三维立体坐标通常固定压力p或固定温度Tf*=3-P若P＝1，f*max=2平面坐标所以两组分系统的相图通常用指定温度的p-x或指定压力的T-x表示。4.3两组分系统的气液平衡相图f=0,Pmax=42结论：理想溶液中易挥发组分在气相中的含量大于它在液相中的含量若pB*>pA*即B为易挥发组分，pB*>p某一压力p下的组成分析：可得：LppA*pB*ABxB(yB)→g指定温度T3pB*xB→a.p-x相图气相点pxByBpA*A指定温度TLGG+LB

2、液相点XB物系点4TGLOabABxBcdO点：物系点a，b：相点c点：露点－－在一定压力下，混合气体开始冷凝，即开始出现第一个液滴时的温度叫露点。d点：泡点－－在一定压力下，混合液体开始沸腾，即开始有气泡产生时的温度叫泡点。TA*TB*TA*:A在相应压力下的沸点TB*:B在相应压力下的沸点b.T-x图指定压力P5杠杆规则c.杠杆规则nlngoabTGLoabABx0xByB根据质量守恒原理气相中B的量液相中B的量6对于指定的温度T1两相区：条件自由度f*=2-2-0=0TGLoabABx0xByBT1压力一定条件下T－x相图这时气相组成与液相组成是确定的数值（平衡组成是固定不变的），不随

3、物系点变化而变化。根据杠杆定律，物系点变化影响液相和气相的相对量。从室温到T1原来物系点液态的X0的物质已被分解为液态组成为a，气态组成为b的平衡的两相。特别注意：7Tb,A*Tb,B*ABGL温度降低气相则部分冷凝xB温度升高液相则部分汽化蒸馏原理T1T2T3易挥发组分B：YB2大于XB2思考题：随着温度的逐渐降低，气相组成的变化趋势？随着温度的逐渐升高，液相组成的变化趋势？8Tb,A*Tb,B*ABGL气相部分冷凝xB液相部分汽化精馏原理将气相和液相分别进行反复多次部分液化和反复多次部分汽化。冷凝塔釜（加热）塔顶A+B（进料）B(l)A(l)液汽精馏塔：92.两组分非理想溶液的气液相图正

4、偏差不大负偏差不大pxLGTxGLpxLGTxGL10正偏差很大---p-x图：出现极大值pLGxTGLxpT-x图：最低恒沸点最低恒沸混合物11负偏差很大---p-x图出现极小值xppLGTLGxxT-x图：最高恒沸点最高恒沸混合物12在沸点－组成图中，具有最高（或最低）的温度，称为最高（或最低）恒沸点。恒沸物：具有恒沸点组成的溶液特点：(1)恒沸物上方蒸汽的组成与液相组成相同，即：xB=yB---浓度限制条件(2)恒沸物不是化合物而是混合物。其组成均随压力不同而改变,甚至可能消失。(3)对具有恒沸混合物的系统，不能用精馏的方法得到两个纯组分。在一定压力下，恒沸点处的自由度数为0。思考题：

5、为什么？f*=C-P+1=(2-1)-2+1=013TGLxT-x图：最低恒沸点最低恒沸混合物在101.325kPa压力下，水和乙醇的最低恒沸点为351.3k,混合物中乙醇的质量分数为0.96。思考题：工业上为何不采用蒸馏或精馏的方法获取无水乙醇？水乙醇14对于H2O(A)-异丁醇(B)形成的溶液，问：分层后继续加B，两层的组成如何变化？在293.15K、101325Pa下：共轭溶液8.5%B83.6%B水层醇层AB4.4部分互溶系统的液-液相图共轭溶液：两个平衡共存的液层15在一定的压力下，可测得水-异丁醇共轭溶液的组成与温度的关系：406T/K293.15333.15373.15393.

6、15wB(水层）wB(醇层)8.583.66.677.29.370.214.061.5373716406KLL1+L2B在A中溶解度曲线A在B中溶解度曲线最高临界溶解点（最高临界溶解温度Tc）T/KABwB%思考题：室温下，向A中逐渐加B，如何变化？溶解度法绘制相图！17对于指定的温度T1两相区：条件自由度f*=2-2-0=0TGLoabABx0xByBT1压力一定条件下T－x相图这时气相组成与液相组成是确定的数值（平衡组成是固定不变的），不随物系点变化而变化。根据杠杆定律，物系点变化影响液相和气相的相对量。从室温到T1原来物系点液态的X0的物质已被分解为液态组成为a，气态组成为b的平衡的两

7、相。特别提醒：所有两相区平衡－－统一！18100℃0