第4节完全互溶的双液系统

1、一、一、 p-x图图 和和 T-x图图 对于二组分体系，对于二组分体系，C=2, F=4-P。P至至少为少为1，则，则 F 最多为最多为3。这三个变量通常。这三个变量通常是是T，p 和组成和组成 x。所以要表示二组分体。所以要表示二组分体系状态图，需用三个坐标的立体图表示。系状态图，需用三个坐标的立体图表示。5.4 完全互溶的双液系统完全互溶的双液系统 保持一个变量为常量，从立体图上得到平面保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。截面图。（1） 保持温度不变，得保持温度不变，得 p-x 图图 较常用较常用（3） 保持组成不变，得保持组成不变，得 T-p 图图 不常用。不常用。（2） 保持

2、压力不变，得保持压力不变，得 T-x 图图 常用常用1、 p-x图图 设设 和和 分别为液体分别为液体A和和B在指定温度时在指定温度时的饱和蒸气压，的饱和蒸气压，p为体系的总蒸气压为体系的总蒸气压*Ap*BpA*AAxppB*BBxppBAppp二、理想液体混合物二、理想液体混合物 每个组分都服从拉乌尔定律每个组分都服从拉乌尔定律 这是这是 p-x 图的一种，把液相组成图的一种，把液相组成 x 和气相和气相组成组成 y 画在同一张图上。画在同一张图上。A和和B的气相组成的气相组成yA和和yB的求法如下：的求法如下：2、 p-x-y 图图AApypAB1yyB*B*ABAxpxppppA)1 (

3、*BA*AAxpxpA*B*A*B)(xppp已知已知 ， ，xA或或xB ，就可把各液相组成对应，就可把各液相组成对应的气相组成求出，画在的气相组成求出，画在 p-x 图上就得图上就得 p-x-y 图。图。*Ap*Bp 如果如果 ，则，则yAxA，即易挥发的组分，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。在气相中的成分大于液相中的组分，反之亦然。*B*App 液相区液相区气相区气相区气气-液两相平衡液两相平衡三、三、 T-x图图 亦称为沸点亦称为沸点-组成图。外压为大气压组成图。外压为大气压力，力，当溶液的蒸气压等于外压时，溶液当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾沸腾，这时的温度

4、称为，这时的温度称为沸点沸点。某组成的。某组成的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。四、对拉乌尔定律发生偏差四、对拉乌尔定律发生偏差1、一般正偏差或一般负偏差系统、一般正偏差或一般负偏差系统2、有最大、有最大正正偏差偏差和最大负偏差的系统和最大负偏差的系统3、柯诺华洛夫规则、柯诺华洛夫规则图为图为A，B二组分气液平衡的压力二组分气液平衡的压力-组成图。组成图。假定溶液的浓度为假定溶液的浓度为xB=0.4，则该溶液在，则该溶液在25 C时的饱和蒸气压为：时的饱和蒸气压为：( )。 （1）75kPa； （2）65kPa； （3）55kPa。答案：答案：1五、杠杆规则

5、五、杠杆规则 液相和气相的数量借助于力学中的杠液相和气相的数量借助于力学中的杠杆规则求算，杆规则求算，即以物系点为支点，支点两即以物系点为支点，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的物质的量或质量，这就是可用于任意两，这就是可用于任意两相平衡区的相平衡区的杠杆规则杠杆规则。xB()xB()xBn ()n ()oab)()()()(BBBBxxxxnnB()B()Bm ()m ()oab)()()()(BBBBmmA和和B两种物质的混合物在两种物质的混合物在101 325Pa下沸点下沸点-组成图如图，若将组成图如图，若将1 molA和和4

6、 molB混合，在混合，在101325 Pa下先后加热到下先后加热到t1=200 C，t2=400 C，t3=600 C，根据沸点，根据沸点-组成图回答下列组成图回答下列问题：问题：（1）上述）上述3个温度中，什么温度下平衡系统个温度中，什么温度下平衡系统是两相平衡？哪两相平衡？各平衡相的组成是两相平衡？哪两相平衡？各平衡相的组成是多少？各相的量是多少是多少？各相的量是多少(mol)？（2）上述）上述3个温度中，什么温度下平衡系统个温度中，什么温度下平衡系统是单相？是什么相？是单相？是什么相？解：解：(1)t2=400 C时，平衡系统是两相平衡。此时时，平衡系统是两相平衡。此时是液是液-气两相

7、平衡。各平衡相的组成，如下图所气两相平衡。各平衡相的组成，如下图所示，为示，为xB(l) =0.88 , yB=0.50 = = n(g)+n(l)=5 mol 解得：解得：n(l)= 4.0mol；n(g)=1.0 mol (2) t1=200 C时，处于液相；时，处于液相； t 3 =600 C时，处于气相。时，处于气相。)g() l (nn8 . 088. 050. 08 . 0KLGK六、精馏原理六、精馏原理5.5 部分互溶的双液系统部分互溶的双液系统5.6 完全不互溶的双液系统完全不互溶的双液系统一、一、T-x图图完全不互溶的双液系统的完全不互溶的双液系统的Tx图图 以水以水-溴苯体系为例，两者互溶程度极小，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。压随温度变化的曲线。二、水蒸气蒸馏二、水蒸气蒸馏 由表可见，在溴苯中通入水气后，双液系的沸点由表可见，在溴苯中通入水气后，双液系的沸点比两个纯物