《水盐体系相图》(第一章)作业及答案综述

1、1-1 计算下列物料的组成，分别用重量 %摩尔%克/100 克水、克/100 克盐表示。(1)由 20 克NQSQ、30 克 K2SQ 和 150H2O 克组成的物料；(2)某溶液，含 MgCb 434.8、NaCI 18.3、KCl 46.1g/L ，比重为 1.287。其中：NaSO 摩尔质量为 142.0，KaSQ 摩尔质量为 174.3，H2O 摩尔质量为 18.02，MgCb 摩 尔质量为 95.21，NaCI 摩尔质量为 58.44，KCI 摩尔质量为 74.55。(1) 由 20 克 N&SQ、30 克 KzSQ 和 150 克 H2O 组成的物料。300. 172mol

2、)174. 3、NaCl 18.3 g/L 、KCl 46.1g/L ，比重为 1.287kg/L。解：由题意，1L 溶液中 H2Q 的重量为：1287-434.8-18.3-46.1=787.8(g)a.用重量表示物料的组成：Mgd2:434 8100% =33.78%1287NaCl :18.3100% =1.42%1287KCl :46.1100% =3.58%1287787.8H2。:100% 61.21%1287解：a.用重量表示物料的组成20汉 100% =10.00%20 - 30 150K2SQ4:30X100% =15.00%20 30 150b.用摩尔表示物料组成:H2Q

3、:150X100% =75.00%20 30 150Na2SQ:200. 141(mol)142. 0H2Q:1508. 324(mol)18. 02物料总摩尔数：0.141+0.172+8.324=8.637(mol)c. 用克/100 克水表示物料组成:d.用克/100 克盐表示物料组成:Na2SQ4:K2SQ4:H2Q :Na2SQ:K2SQ:H2Q:Na2SC4:K2SQt:H2Q:0 141100% =1.63%8.6370 172100% =1.99%8.6378 324100% =96.38%8.63720100 = 13. 33(g/ 100gH2Q)30SO 工 100 =

4、20. 00(g/ 100gH2Q)150150100=100. 00(g/ 100gH2Q)201005030100 = 60. 00(g/ 100gS)50150100 = 300. 00(g/ 100gS)50=40.00(g/ 100gS)(2)某溶液，含 MgCb 434.8 g/L1-2 根据数据绘制 50C时，溶液中有 CaCl2存在的 KCl 的溶解度曲线。50C溶液中 CaCl2含量不同时 KCl 的溶解度溶液中含 CaCl2（wt,%）012.723.830.939.045.748.950.8KCl 溶解度(wt,%)29.818.19.86.14.85.76.68.6Na

5、Cl:18 3100 = 3. 67(g/ 100gS)499. 2KCl:46 1100 二 9.23 g/ 100gS)499. 2H2O:787 8100 二 157. 81(g/ 100gS)499. 2MgC2:MgC2:434 84. 567(mol)95. 21 -b.用摩尔表示物料组成：NaCI:18. 30.313(mol)58.44KCl:46. 1= 0.618(mol)74. 55出 0:787 843.718(mol)18. 02MgC2:(mol)4. 567100% = 9. 28%49. 216NaCI:0. 313100% = 0.64%49. 216KCI:

6、0.618100% = 1.26%49. 216H2O:43. 718100% = 88. 83%49. 216c.用克/100克水表示物料组成:434.8MgCl2:787.1008NaCl:18. 3100KCl:787.846. 1=100H2O:787. 8787. 8100 =d.用克/100克盐表示物料组成:434 8100 = 87. 10(g/ 100gS)499.2溶液总摩尔数：4.567+0.313+0.618+43.718=49.216二 55. 19(g/ 100gH2。)= 2.32(g/ 100gH2O)=5. 85(g/ 100gH2O)787. 8100. 00

7、(g/ 100gH2。)解：绘制的 KCI 的溶解度曲线如下图:汇.-、含量（旳 I I / / /U/U ）图 1-11-1 KCIKCI 的溶解度曲线1-3 分析下列物料所属水盐体系的组分数。（1） 海水，主要盐分为 NaCI、MgCb、MgSO KaSQ、CaSO;（2） 某天然盐湖卤水，主要盐分为Na2CQ、Na2SQ、NaCI ；（3） 某井盐苦卤，其主要成分为KCI、NaCI、MgCb、CaCS、HBQ。解：（1）的组分数为：C=4+2=&（2） 的组分数为：C=1+3=4。（3） 的组分数为：C=5+2=7。第二章二元水盐体系相图2-1 标绘下列体系的相图，注明各个区域意

8、义，并用相律分析各区的相数和自由度。（1） KCI-H2Q 体系（相平衡数据见表 2-1 ）。表 2-1 KCI-H2。体系相平衡数据00冰6031.4KCI-2.35.0冰8033.8KCI-5.010.5冰10035.9KCI-7.615.0冰15040.5KCI10.018.8冰20044.9KCIO-温度液相 KCI 重量%温度固 相液相 KCI 重量%-10.819.9冰+KCI30054.0KCI-5.020.95KCI40063.4KCI021.95KCI50073.1KCI1023.8KCI60083.0KCI2025.6KCI70093.0KCI4028.7KCI770100

9、.0KCI(2) NaNOfO 体系（相平衡数据见表2-2 ）。表 2-2 NaNOa-H2O 体系相平衡数据温度C液相 NaNO重量%固 相温度液相 NaNO重量%固相00冰4051.2NaNO-513.5冰6055.5NaNO-1025.0冰8059.8NaNO-1534.0冰10063.8NaNO-17.738.0冰 + NaNO15073.7NaNO-1039.7NaNO20083.2NaNO042.1NaNO25092.0NaNO2044.4NaNO309100.0NaNO在图 2-1 (1) KCI-H20 体系相图中：1未饱和溶液区域中：P=1, F=C-P+仁 2-1+仁 22

10、冰的结晶(冰+L)区域中:P=2，F=C-P+仁 2-2+仁 1;3KCI 的结晶(KCI+L)区域中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1;4三相线 CED 不包括 C、E 两点)中:P=3，F=C-P+仁 2-3+仁 05冰与 KCI (冰+KCI)两固相共存区中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=t在图 2-1 (2) NaNOHzO 体系相图中:解：2-1 (1)及 2-1 (2)标绘的相图如下:图 2-1 (2).： 二几体系相图1未饱和溶液区域中:P=1 , F=C-P+1=2-1+1=22冰的结晶（冰+L ）区域中:P=2 ,F=C-P+1=2-2+1=1;3NaNO 的结晶

11、（NaN3+L）区域中:P=2,F=C-P+1=2-2+1=1;4三相线 CED 不包括 C、E 两点）中:P=3,F=C-P+1=2-3+1=Q5冰与 NaNO（冰+ NaNO）两固相共存区中:P=2, F=C-P+1=2-2+1=1。2-2 1000 公斤含 KCI5%勺溶液， 在 95E下 蒸发掉 900 公斤水，计算：（1） 蒸发后析出的固相量及母液的量。（2） 把蒸发后的母液冷却到 15C，在冷却过程析出的固相量及最后的液相量。解法一：用杠杆规则法求解如图 2-2 ,由题意知：原始物料系统点为 M0（1） 系统 M 蒸发后， 首先应确定蒸发后的VM=H+M 因此由杠杆规则有：新系统点

12、 M900 MM1100 一血9 0 0 MM1即I:1 0 05解之：MMi=45,据此可确定出新系统点M 处在 KCl 的结晶区，二 Lr+S= M1, 故蒸发后:Wsi100 =1460100 =22.60(kg)L1S164.60WL1=WM1-WS=100-22.60 =77.40(kg)（2）母液 Li冷却后，得到的系统点为M,VM 亦处在 KCI 的结晶区，二 L2+S= M2,故冷却后：2WLL2M2x 77.40 =1072x 77.40 = 11.02(kg)L2S275.32二 WM2-WS=77.40-11.02 =66.38(kg)解法二：用母液的浓度求解如图 2-2

13、，由题意知：原始物料系统点为M0（1） 系统 M 蒸发后， 首先应确定蒸发后的新系统点MIoVM=H+M 因此由杠杆规则900 MM1900 MM1即：解之： MM1= 45,据此可确疋出新系统点 Mo100HM1005又VM 处在 KCI 的结晶区，二 L1+S= M1，而原始物料中总水量为 950kg,蒸发掉 900kg 水有:后，M 当中的水量为 50kg,亦即 Li当中的水量为 50kg,由图 2-2 中可读得 Li的 KCI 含量为 35.40%，设 Li 当中的 KCI 量为 WKCIkg,贝 U : 竺1二怏 ,解之，164.6050WKCI27.40( kg) , WLi二 5

14、0 27.40 二 77.40(kg), WS-WM-WL=100 -77.40 =22.60(kg)1 1 1(2)母液 L 冷却后，得到的系统点为 M,则 W% =WL= 77.40(kg),vM 亦处在 KCI的结晶区， L2+S= M,由题意，M 当中的水量为 50kg，亦即 L2当中的水量为 50kg,由解之,WKCl2=16.3 &kg),WL2=50 16.38 = 66.38(kg), % 二 W% -WL2 = 77.40 -66.38 = 11.02 kg)。第三章三元水盐体系3-1标绘 NaCI-N&SOH20体系 50C等温图， 注明各区域的意义； 试分

15、析含 NaCI 10%, NaSQ15%HO75%fi 系统 50C等温蒸发过程。NaCI-Na2SO-H2O 体系 50C数据液相( wt , %固相NaCINQSQ26.800.00NaCI25.003.70NaCI24.205.30NaCI+NaSO20.007.65NQSQ15.0012.10NQSO10.0018.10NQSQ5.0024.70NQSQ0.0031.80NQSQ解：1.答案如图 3-1 所示图 2-2 中可读得 L2的 KCI 含量为 24.68%,设 L2当中的 KCI 量为 WKC kg,贝 U:24.6875.32WKCI250VCH?D)ACNcxCDV(H2

16、D)ACNOICOB(NQ2SD4图3-1 luc -.0体系50C相图液体系 50 C 相图图 3-33-3 有含 KCI 5%, K2SO5% HO908 的体系在 25C等温蒸发，如果系统重 100 公斤，试计 算：(1) &SO 析出量最大时的蒸发水量，K2SO析出量及析出率；(2) 蒸发水量为60公斤时&SQ析出量及析出率；(3) &SQ 析出率为 85%寸的蒸发水量。选做KCI-K2SQH2Q 体系 25C数据液相(wt,%)固相KCIK2SQ26.40KCI25.61.1KCI+ K2SQ202.1KSQ153.3KSQ104.9KSQ57.1KSQ010

17、.7KSQ解：(1)如图 3-4- (1)一一一二二二-三过程情况未饱和溶液浓缩NaSQ 结晶析出NQSQ及 NaCI 共析至蒸干液相点MRLLREE系统点MRLLRCCRD固相点尚无BBRD表 3-1 50C系统点 M 等温蒸发过程A3-2 根据图 3-3 填空：固相_B 的溶解度随温度升高而加大，固相A的溶解度随温度升高而减小。系统 M 在 60C时状态为 未饱和溶液，冷却至 40C时有_B 析 出，继续冷却至 20C时会有 Bi图 3-4-图15-(KCI K2SQ H2O 体体系葯廻相图(2)如图 3-4- (2)设蒸发后得到的浆料点为P,圧晋,又：WM=866,解之：丽七.99,据此

18、可在相图中标出 P 点。aWH2OMR100二：2696100 =75.69(kg)WR35.62b.首先求取蒸发后得到的浆料WRWR= 100 一 75.69 二 24.31(kg)WB里X 24 31 =1750X 24.31EB88.914.78(kg)由题意：WM WLP40 二LB 90.258 2840=3.67(kg)4.78100% =95.60%5溶液B100% =73.40%5图 3-4-图2)-(2)KCI K2SQ HO 体系系(25P相图(3)如图 3-4- (3) B=85%,AWB100%=85%,解之：WB=4.25(kg)5首先确定系统 M 被蒸发到&

19、SQ 析出率为 85%寸，所得到的饱 和母液L 点的确定方法。因为由题意知：L 母液中 KCI 量仍为 5kg(KCI 一直未析出), &SO 之量为 0.75(5.00-4.25)kg, 所以母液 L 点在直线a b注：a、b 之取值分别在WAWB 边上取值与饱和曲线 b0.75E 之交点上，即直线 WL 与曲线 b E 之交点为 L 点。其次，知道了 L 点，连接 BL,则直线 WM 之延长线与直线 BL两线之交点，即为系统被蒸发后&SO 析出率为 85%寸所得到的浆料点 Q。MQ17.83WH。=丄灯00=- d00=67.31(kg)2WQ26.49液 溶图 3-4-图

20、33)KCI K2SQ fO 体緊525相图相图4-14-1 计算下列复盐的耶涅克指数 J J 值。(1) 钾茫硝NQSO 3 3 K K2SOSO(2) 光卤石 KClKCl MgCMgC2 6HO6HO解：(1)nNa2SO4:nK2SO4二1：3:一n干盐=1 3 = 4( mol)13JNa2SO4100=25JK2SO4100=7544(2)(2)nK2Cl2:nMgcl2: n 我。0.5：1：6 n干盐二0.5 1 = 1.5(mol)0 51JKQI2100=33.333 JMgCl100 -66.671.51.56JH?。100 = 4001.5(1(1) NaNa+，K,K

21、, MgMg+| SOSO4=-H-H2O O 体系，2525C；N6, K+, Mg+| SO4=-H2O 体系 25r数据符号液相克/100 克盐固相NaSOK2SOH2O176.8623.14248.00So+Gla263.2516.65201.00So+GlaE52.3012.00168.00Sw+Gla+Ast353.800.00191.00S+AstP43.7012.80167.00Gla+Ast+Pic437.5315.27189.00Gla+Pic523.2528.51246.00Gla+PicR17.0037.00288.00Gla+Pic+SO624.1553.25367.

22、00Gla+KSO733.5066.50501.00Gla+KSQ832.7012.40174.00Ast+PicQ30.5611.53172.50Ast+Pic+Eps937.600.00189.00Ast+Eps100.0046.50327.00Pic+dSQ110.0013.34229.00Pic+Eps注：s。一 NaSO 10HO; Gla NQSQ 3K?SO; Ast NQSO MgSQ 4HQ Pic KSQ MgSO 6H2Q Eps MgSO 7HQ(2(2) NaNa+, K K+|Cl|Cl-, SQSQ=-HO-HO 体系,2525C；+ + =Na, K|CI-,

23、SO-H2O 体系数据 25E符号液相 J固相N*SQ=HO1100.0019.901590.00NaCI+NaSOR85.2020.901460.00NaCI+NaSO+Gla280.0013.601460.00NaCl+Gla375.009.401465.00NaCl+GlaH70.506.501465.00NaCl+Gla+KCl470.000.001525.00NaCl+KCl586.2030.001540.00NSO+Gla687.5050.001650.00NQSO+GlaQ87.8057.001660.00NatSO+So+Gla4-24-2 标绘下列体系的干基图，点的类型。注明

24、各区域的意义，判断水合物、复盐及零变67100.0046.501730.00NaSO+So887.3060.001690.00S10+Gla984.4080.001880.00S10+Gla1081.30100.002070.00So+Gla1160.006.201600.00Gla+KCl1240.005.501855.00Gla+KClP32.505.401940.00Gla+KCI+K2SO1334.0020.002930.00Gla+KSQ1435.7040.003740.00Gla+KSQ1537.6060.004160.00Gla+KSQ1638.8080.004370.00Gla

25、+KSQ仃39.10100.004445.00Gla+KSQ1820.004.602085.00KCI+K2SQ190.003.502285.00KCI+K2SQ解：4-24-2 (1 1) 1.1.标绘的干基图如图 4-14-1 所示2.2.各区域的意义如图 4-14-1 所示 3.3.各相关问题判断：(1 1)经判断 EpsEps 及 S S。为 I型水合物;(2(2)对复盐 GiaGia、AstAst 及 PicPic 的判断:(3 3)对零变点 E E、P P、Q Q 及 R R 的判断：经判断零变点 E E、P P、Q Q 均为相称零变点，零变点 R R 为第一种不相称零变 点。解：

26、4-24-2(2 2)1.1.标绘的干基图如图 4-24-2 所示。2.2.各区域的意义如图 4-24-2 所示。3.3.各相关问题判断：(1) 经判断 S S。为 H 型水合物；(2) 对复盐 GiaGia 判断：首先应在图 4-24-2 中标绘出此种复盐点的位置，复盐 GiaGia 在图 4-24-2 标绘出 的位置为 G G 点。经判断复盐 GiaGia 为异成分复盐。首先应在图 4-14-1 中标绘出此三种复盐点的位置，复盐GiaGia、AstAst 及 PicPic图 4-1 Na+,K+, Mg|+| SO4=-H2O 体系 25C相图（K&S 口4）在图 4-14-1 中

27、标绘出的位置分别为 D D F F 及 H H 三点。图 4-2 Na+, Kf|CI-, SQ=-H2。体系 25C相图（3 3）对零变点 R R H H、P P 及 Q Q 的判断：经判断零变点 R R 及 H H 均为相称零变点；零变点 P P 及 Q Q 均为非相称零变点， 其中 P P 为第一种非相称零变点，Q Q 为第二种非相称零变点。4-34-3 判断图 4-34-3 中系统 R R 及 N N 两点等温蒸发的析盐顺序，已知 R R 及 N N 两点均 为未饱和溶液，且 P P 及 Q Q 两点均为三盐共饱点。解：经过图 4-34-3（ 1 1）及图 4-34-3蒸发的析盐顺序如

28、表 4-14-1 及表 4-24-2（2 2）的相图分析，系统 R R 及 N N 两点等温图 4-3（ 1） A B H2O体系相图图 4-3 （ 2）A BH2O表 4-14-1 系统 R R 点等温蒸发的析盐顺序阶段一二三四析盐顺序过程情况未饱和溶液浓缩A A 析出(A+XA+X共析（A+X+YA+X+Y共析，直至蒸干1A A2X X3丫系统点R RR RR RR R液相点R RF FH K KK KH P PP P（干点）固相点尚无A AAHC CCHP P表 4-24-2 系统 N N 点等温蒸发的析盐顺序阶段一二三四析盐顺序过程情况未饱和溶液浓缩X X 析出(X+BX+B共析（X+

29、BX+B+ +丫共析，直至蒸干1X X2B B3丫系统点N NN NN NN N液相点N NN NH L LLHQ QQ Q（干点）固相点尚无X XXHD DD DH N N第六章五元水盐体系6-1 计算下列物料在 Na+、 K+、Mg+/CI-、 SO4=出 0 五元体系中耶乃克指数 J 值。其中： MgSO摩尔质量为 120.4、MgC2摩尔质量为 95.21、Na2Cl2摩尔质量为 116.9、K2CI2摩尔质量为 149.1、& S Q摩 尔 质 量 为1 7 4 . 3 、 H2O摩 尔 质 量 为1 8 . 0 2。注：在做作业时，所用到的物质的摩尔质量，严格按照题目所给的

30、摩尔质量进行计 算。作业的计算结果均取三位小数。（1）某苦卤，其组成（g/L）如表 6-1。表 6-1 某苦卤组成（g/L）MgSO4MgCl2Na2Cl2K2CI2H2O86.17161.43120.5021.20872.40解：从 1L 苦卤出发，算出各盐及水的摩尔数:按照 J 值含义，计算出 J值：0.142八+100 =4.343K23.2702 5MgSO40.021120.430 5MgCl2卫05-0.320MgSO486.J0.716120.4MgCI2161.431.69695.21Na2Cl2120.50I . UO I116.9K2CI221.200.142149.1H2

31、O872.4048.41318.02进而求出各个离子的摩尔数：2+K20.142Mg2+0.716+1.696=2.412SO：-0.716Na22+1.031CI22-1.696+1.031+0.142=2.869计算出K22+Mg2+SO42三种离子摩尔数之和（简写为工三离子=0.142+2.412+0.716=3.270工三离子），作为基准:2+Mg2412100 =73.7613.270SO42-0716100=21.8963.2701 031100 =31.5293.270Ci?2-2869100 =87.7373.27048 413H2O汉100 =1480.5203.270（2）

32、某人造光卤石，其组成（wt ,%）如表 6-2。表 6-2 某人造光卤石组成（wt ,%）MgSO4MgCl2Na2Cl2K2CI2H2O2.530.58.021.038.0解:从 100g 人造光卤石出发，算出各盐及水的摩尔数:2+Na295.21解：Lan( K2S04 2Mg S04)中总干盐的摩尔数为：1+2=3mol, 其中 K2+=1 mol、Mg+=2mol、 SO4=3 mol计算出 K2+、Mg+及 S04=三种离子摩尔数之和(简写为刀三离子)，作为基准:刀三离子=1+2+3= 6 (mol)按照 J值含义，计算出 J值:K2+1100 =16.6676Mg+-100 =33

33、.3336SO4=-100=50.0006其J值为：+ + =K216.667、Mg33.333、SO450.000。NazCbK2CI2-800.068116.9竺14 114 9138.02.10918.02K20.141Mg2+0.021+0.320=0.341SO42-0.0212+Na20.068CI22-0.320+0.068+0.141=0.529Mg2+SO42-三种离子摩尔数之和(简写为工三离子)，作为基准:离子=0.141+0.341+0.021=0.5032+K2100 =28.0320.503Mg2+0341100=67.7930.503SO42-0.021100 =4.1750.503