河北科技大学教案用纸河北科技大学大学英语课

1、第 20次课 2 学时上次课复习：回忆§ 6.4二组分理想液态混合物的气-液平衡相图；§ 6.5二组分真实液态混合物的气-液平衡 相图；§ 6.7二组分液态局部互溶系统及完全不互溶系统主要内容讲解上节课局部疑难习题本次课题或; 互溶系统液-固教材章节题目：§ 6.8 二组分固态不互溶系统液-固平衡相图；§ 6.9二组分固态呈平衡相图；§6.10生成化合物的二组分凝聚系统相图教学要求：掌握1二组分固态系统典型相图重点：二组分固态互溶系统液 -固平衡相图；生成化合物的二组分凝聚系统相图难点：二组分固态互溶系统液 -固平衡相图；生成化合物的

2、二组分凝聚系统相图教学手段及教具：多媒体结合板书讲授内容及时间分配：§ 6.8二组分固态不互溶系统液-固平衡相图0.5学时§ 6.9二组分固态互溶系统液-固平衡相图0.7学时§ 6.10生成化合物的二组分凝聚系统相图0.8学时课后作业6.16; 6.19; 6.23参考资料物理化学第四版，南京大学傅献彩等著物理化学解题指导河北科技大学物理化学教研室编注：本页为每次课教案首页§ 6.8二组分固态不互溶系统液-固平衡相图相图的分析热分法溶解度法1相图的分析固态完全不互溶系统相图典型相图2.热分析法重点掌握首先标出纯Bi和纯Cd的熔点。将100- Bi的试管加

3、热熔化，记录步冷曲 线，如a所示。在546K时出现水平线段，这时有Bi(s)出现，凝固热抵消 了自然散热，系统温度不变，这时条件自由度 F、C-P胡辺/丸当熔液全部凝固，p =1,F* =1，温度继续下降。所以546 K是Bi的熔点同理，在步冷曲线e 上, 596 K是纯Cd的熔点。分别标在T-x图上。0Cd-Bi尢相昂的绘制(1)作含20 Cd, 80 Bi的步冷曲线Cd-Bi二无相图的*1(2)将混合物加热熔化，记录步冷曲线如 b所示。在C点，曲线发生转折，有Bi(s)析出，降温速度变慢；F 二C -P 1 = 2-2 1 = 1至D点，Cd(s)也开始析出，温度不变；厂=2-31=0至D

4、 '点,熔液全部凝结为Bi(s)和Cd(s)，温度又开始下降；F亠2 - 2 1 = 1含70 Cd的步冷曲线d情况类似，只是转折点F处先析出Cd(s)。将转折 点分别标在T-x图上。4仃讥上0 仆空 D.4 Uii D.8 ICd-Bi二元相图的絵制(3)作含40： Cd的步冷曲线。将含40： Cd，60 Bi的系统加热熔化，记录步 冷曲线如C所示。开始，温度下降均匀，到达 E点时，Bi(s)，Cd(s)同时 析出，出现水平线段。F、C -P V =2-3 V =0 ,当熔液全部凝固，温度又继续下降，F* =2 -2 1 =1，将E点标在T-x图上完成Bi-Cd T-x相图将A,C,

5、E点连接，得到Bi(s)与熔液两相共存的液相组成线；将H,F,E点连接，得到Cd(s)与熔液两相共存的液相组成线；将D,E,G点连接，得到Bi(s),Cd(s)与熔液共存的三相线；熔液的组成由 E 点表示。这样就得到了 Bi-Cd的T-x图。3.溶解度法般了解溶解度法绘制水-盐相图譎砂hQ的财料* 砂脣6(NH4hSOrH?0 的相图以H2O-(NH4)2SO4系统为例，在不同温度下测定盐的溶解度，根据大量实验数据，绘制出水-盐的T-x图。图中有四个相区:LAN以上，溶液单相区LAB之内，冰+溶液两相区NAC以上，(NH4)2SO4(s)和溶液两相区BAC线以下，冰与(NH4LSO4(s)两相

6、区图中有三条曲线:LA线 冰+溶液两相共存时，溶液的组成曲线，也称为冰点下降曲线。AN线(NH4)2SO4(s) +溶液两相共存时，溶液的组成曲线，也称为盐的饱和溶解度曲线。BAC线 冰+ (NH 4)2SO4(s) +溶液三相共存线。图中有两个特殊点:L点 冰的熔点。盐的熔点极高，受溶解度和水的沸点限制，在图上无 法标出。A点 冰+ (NH 4)2SO4(s) +溶液三相共存点。溶液组成在A点以左者冷却,先析出冰；在A点以右者冷却，先析出(NH4)2SO4(s)水-盐冷冻液在化工生产和科学研究中常要用到低温浴，配制适宜的水-盐系统，可以 在冬天，为防止路面结冰，撒上盐，实际用的就是冰点下降原

7、理。得到不同的低温冷冻液例如:水盐系统低共熔温度H2O-NaCI(s)252 KH2O-CaCI2(s)218 KH2O-KCIG)262.5 KH2O-NH4CI(s)257.8 K结晶法精制盐类例如，将粗NH42SO4盐精制。首先将粗盐溶解，加温至 353 K，滤去不 溶性杂质，设这时物系点为S。冷却至Q点，有精盐析出。继续降温至 R 点R点尽可能接近三相线，但要防止冰同时析出，过滤，得到纯NH42SO4晶体，滤液浓度相当于y点。再升温至O点，参加粗盐，滤去 固体杂质，使物系点移到S点，再冷却，如此重复，将粗盐精制成精盐。 母液中的可溶性杂质过一段时间要作处理，或换新溶剂。§ 6

8、.9二组分固态互溶系统液-固平衡相图固态完全互溶系统固态局部互溶系统1.固态完全互溶系统典型相图没有蠱需、就低.&的老全互藩si涿体的舞晶連程两个组分在固态和液态时能彼此按任意比例互溶而不生成化合物，也没有低共熔点，称为完全互溶固溶体。Au-Ag, Cu-Ni，Co-Ni系统属于这种类 型。以Au-Ag相图为例，梭形区之上是熔液单相区，之下是固体溶液简称固 溶体单相区，梭形区内是固-液两相共存，上面是液相组成线，下面是 固相组成线。完全互溶固溶体出现最低点或最高点当两种组分的粒子大小和晶体结构不完全相同时，它们的T-x图上会出现最低点或最咼点。例如：Na2CO3-K2CO3,KCI-K

9、Br,Ag-Sb,Cu-Au等系统会出现最低点但出现最高点的系统较少343|：|口 2OJ H60810薄CMTiWm .kCiHuhJ 口HAB席配羸点的老全里雜團暑障附构出疥最低羸怜屯全互垛厠母律的利凹MBiJ2.固态局部互溶系统典型相图两个组分在液态可无限混溶，而在固态只能局部互溶，形成类似于局部互 溶双液系的帽形区。在帽形区外，是固溶体单相，在帽形区内，是两种固 溶体两相共存。属于这种类型的相图形状各异，现介绍两种类型：(1)有一低共熔点，(2)有一转熔温度。(1)系统有一低共熔点在相图上有三个单相区：AEB线以上，熔化物(L)AJF以左，固溶体(1)BCG以右，固溶体(2)； 有三个

10、两相区：AEJ 区，L +( 1)； BEC 区，L + (2)； FJECG 区，(1) + (2)；AE，BE是液相组成线；AJ，BC是固溶体组成线；JEC线为三相共存线， 即、和组成为E的熔液三相共存，E点为、(2)的低共熔点。两个 固溶体彼此互溶的程度从JF和CG线上读出。三条步冷曲线预示的相变化为：1从a点开始冷却，到b点有组成为C的固溶体(1)析出，继续冷却至 d以下，全部凝固为固溶体(1)。2从e点开始冷却，依次析出的物质为：熔液L > L + (1) > (1) (1) + (2)3 从j点开始，那么依次析出物质为：L > L + (1)?(1) + (2)

11、+L (组 成为E)?(1) + (2)熔化宙申相?曲常14H单相GI L- I I k .1h? H L .f00.2Q.4D.6Q.51.0Hg Cdffifll U 讥& cdHg-Cde 爼今减團态祁分互泳"弄有i曲津锻度2系统有一转熔温度 相图上有三个单相区： BCA线以左，熔化物L ADF区， 固溶体1BEG以右， 固溶体2有三个两相区BCEL+ 2ACDL+ 1FDEG1 + 2因这种平衡组成曲线实验较难测定，故用虚线表示条三相线CDE是三相线：1熔液组成为C,2固溶体1组成为D3固溶体2组成为E三相共存。CDE对应的温度称为转熔温度，温度升到 455K时，固溶

12、体1消失, 转化为组成为C的熔液和组成为E的固溶体2。§ 6.10生成化合物的二组分凝聚系统相图生成稳定化合物系统生成不稳定化合物系统典型相图1. 生成稳定化合物系统稳定化合物，包括稳定的水合物，它们有自己的熔点，在熔点时液相和固 相的组成相同。属于这类系统的有：CuCIs-FeCI3sAu(s)-2Fe(s)CuCJ -KCI酚-苯酚FeCb-HzO 的4种水合物H2SO4 -出0的3种水合物典型相图1.生成稳定化合物系统CuCI(A)与FeCIa(B)可形成化合物C，H是C的熔点，在C中参加A或B组分都会导致熔点的降低。这张相图可以看作A与C和C与B的两张简单的低共熔相图合并而成

13、， 所有的相图分析与简单的二元低共熔相图类似。II心-H点a的柯国H2O与H2SO4能形成三种稳定的水合物，即H2SO4 H2O (C3),H2SO4 2H2O (C2),H2SO4 4H2O (G)，它们都有自己的熔点。这张相图可以看作由4张简单的二元低共熔相图合并而成。 如需得到某一 种水合物，溶液浓度必须控制在某一范围之内。纯硫酸的熔点在283 K左右，而与一水化合物的低共熔点在 235 K，所以 在冬天用管道运送硫酸时应适当稀释，防止硫酸冻结。典型相图2. 生成不稳定化合物系统不稳定化合物，没有自己的熔点，在熔点温度以下就分解为与化合物组成不同的液相和固相。属于这类系统的有：CaF2 - CaCI?Au-Sb22KCI-CuCI 2K-Na在CaF2(A)与CaCl2(B)相图上,C是A和B生成的不稳定化合物。因为C没有自己的熔点，将C加热，到O点温度时分解成CaF(s)和组成为N的熔液，所以将O点的温度称为转熔温度(peritectic temperatu©。FON线也称为三相线，由A(s)，C(s)和组成为N的熔液三相共存，与一般三相线不同的是：组成为N的熔液在端点，而不是在中间相区分析与简单二元相图类似，在OIDN范围内是C(s)与熔液(L)两相共存。分别从a，b，d三个物系点冷却熔液，与线相交就有相变，依次变