物理化学5章多相平衡习题.ppt

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1、相平衡习题课,一、吉布斯相律,二、单组分体系,1.克拉贝龙-克劳修斯方程,2.水的相图,相平衡习题课,三、二组分体系相图,（一）双液体系相图,完全互溶双液体系,理想的非理想的,部分互溶双液体系,不互溶双液体系精馏原理杠杆规则,相平衡习题课,完全互溶双液体系相图,相平衡习题课,此类相图可看成由两个简单相图组合起来的，在P-X图上有最高点，在T-X图上有最低点，这个最低点称为最低恒沸点，该点组成的物系称为恒沸混合物。负偏差很大的体系，在P-X图上有最低点，而在T-X图上有最高点。,相平衡习题课,平衡两相的相对质量比符合杠杆规则,部分互溶双液体系相图,相平衡习题课,完全不互溶的双液体系 此体系的两种

2、液体共存时，每个液体都有其固定的蒸汽压，且与各液体的数量无关。体系的总蒸汽压等于两种液体的饱和蒸汽压之和，因此，体系的沸点低于任一纯组分的沸点。可解释水蒸汽蒸馏精馏原理。,相平衡习题课,杠杆规则 n液DO=n气FO，式中n液和n气分别表示剩余物和馏出物的摩尔数，将n液+n气=n总的关系代入上式，可求得n液和n气。杠杆规则是以平衡相的连接线上总组成点为支点，作为杠杆关系来计算平衡相的相对量。如果相图上的组成不是用摩尔分数表示，而是用总质量数百分数表示时，杠杆规则仍适用。,相平衡习题课,（二）固液体系相图,简单低共溶混合物形成稳定化合物形成不稳定化合物,相平衡习题课,（1）步冷曲线法（2）分析（3

3、）冷却过程中 相变化的情况,相平衡习题课,水-盐体系 溶解度法E：冰、盐、溶液三相共存及三相共存所能达到的最低温度。两相共存区，杠杆规则适用。应用：制冷剂，精制盐类形成稳定化合物的相图可以看成是两个简单低共熔体系的相图合成。形成不稳化合物的体系做一般了解。,相平衡习题课,四、三组分体系,等边三角形表示法 三角形的顶点表示三个组分，三条边分别表示A-B，B-C，C-A二组分体系的组成。三角形内的体系点，代表三组分体系。由体系点引各边的平行线，体系点的组成由这些平行线的长度决定。用等边三角形法表示的三组分体系组成时的特征。,相平衡习题课,2.部分互溶的三液体系 连续萃取3.二固体和一液体的水-盐体

4、系,相平衡习题课,例一、指出下列平衡体系的组分数，自由度（或条件自由度）各为多少？NH4Cl（g）部分分解为NH3（g）和HCl（g）NH4Cl=NH3+HCl b.若在上述体系中再加入少量的NH3（g）,相平衡习题课,NH4HS（S）在和任意量的NH3（g）及H2S（g）平衡NH4HS=NH3（g）+H2S（g）d.C（S），CO（g），CO2（g），O2（g）在1000达到平衡 C（S）+1/2O2（g）=CO（g）CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）,相平衡习题课,例二、不同温度时溴化钾在水中的溶解度S数据如下：,已知当KBr水溶液的浓度为1mol/kg时，溶液的冰点比纯水降低3.

5、29。（1）绘制水-溴化钾二组分体系相图，估计其低共熔点的温度。,相平衡习题课,（2）若把温度为100 的100gKBr饱和溶液冷却到20，使部分KBr晶体析出。过滤后，所得晶体溶于水，蒸发此溶液直到100达到饱和为止，然后再冷到20，如此又可得到KBr的晶体。试计算重结晶后纯KBr的重量百分数。（3）若使100的KBr饱和溶液冷却到20，滤去第一批结晶后蒸发母液，使之再在100饱和，然后再冷却到20，如此又得到第二批结晶。试求所得KBr的总重量百分数为多少？,相平衡习题课,解：（1）绘制H2O-KBr体系的温度-组成相图，关键是在相图上画出两条液相线，即KBr水溶液的凝固点下降曲线和KBr在

6、水中的饱和溶解度曲线。根据适用于电解质溶液的凝固点下降公式：,利用此关系式，可以求得如下结果：,相平衡习题课,根据上述数据,在相图上描绘出KBr水溶液的凝固点下降曲线ab。由KBr在水中的溶解度数据可以求得相应的KBr在溶液中的质量百分浓度。结果如下：,根据以上数据，在相图上绘出KBr在水中的饱和溶解度曲线cd。延长ab、cd线交与e，e即为最低共熔点。,相平衡习题课,H2O-KBr体系相图,相平衡习题课,（2）一次结晶的重量百分数可由相图用杠杆规则或几何法（见相图所示）求出：,将19.7gKBr配成100时的饱和溶液（含KBr51%）38.6g，则第二次结晶所得的KBr为：,相平衡习题课,（3）第一次结晶后，可得母液（10019.7）g，蒸发去水，使之再在100 饱和，则此饱和溶液的重量为：,据（2），61.4g饱和溶液可以回收KBr：,占原溶液总重量的12.1%.所以总计所得KBr的重量百分数为:,