完全互溶双液系统

1、第三节完全互溶双液系统第三节完全互溶双液系统二组分系统的相律二组分系统的相律二组分相律二组分相律 f=K + 2 = 2 + 2 = 4 最多自由度最多自由度 f = 41=3（T、p、x）最多相数最多相数 =4相图相图 Tpx三维相图三维相图 通常固定一个变量，平面图通常固定一个变量，平面图 分类分类 p-x T-x 气（气（g）液（液（l）平衡系统）平衡系统固（固（s ）液（液（l）平衡系统）平衡系统固（固（s ）气（气（g）平衡系统）平衡系统全部浓度范围内均能互溶形成均匀的单一液相全部浓度范围内均能互溶形成均匀的单一液相,同时在全部浓同时在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。度范围内符合拉乌尔

2、定律。3 3max f一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统完全互溶完全互溶部分互溶部分互溶完全溶容完全溶容 双液系统分类双液系统分类 理想液态混合物理想液态混合物非理想双液系统非理想双液系统 理想液态混合物理想液态混合物p不变不变 =1 f=2 称为称为 T-x图图 T不变不变 =1 f=2 称为称为 p-x图图1. 理想液态混合物的蒸气压（定理想液态混合物的蒸气压（定T下，下，p-x图）图）:xpx)pp(pxpx(ppppxppxppBB*A*B*AB*BB*ABAB*BBA*AA呈呈线线性性关关系系- )1 一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统pp

3、A*pB*ABxBpApBp定温下，气液平衡时气相组成为：定温下，气液平衡时气相组成为：B*A*B*AA*AAAx)pp(pxpppy 不同温度下的不同温度下的p-x图图一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统1. 理想液态混合物的蒸气压（定理想液态混合物的蒸气压（定T下，下，p-x图）图）在在液液相相中中的的组组成成：在在气气相相中中的的组组成成：B,AxxB,Ayyxpxpyyx)pp(pxpppyyBABAB*BA*ABAB*A*B*AB*BBAB 1 一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统1. 理想液态混合物的蒸气压（定理想液态混合物的蒸气压（定T下，

4、下，p-x图）图）二组分理想液态混合物的二组分理想液态混合物的p-x-y图图ppA*pB*BAxAp-x(液相线液相线)p-y(气相线气相线)一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统1. 理想液态混合物的蒸气压（定理想液态混合物的蒸气压（定T下，下，p-x图）图）（同同压压力力下下）可可推推出出：即即，有有：为为易易挥挥发发组组分分，即即若若AAAAAABABA*B*AxyxxyyxxyyppA 11 ppA*pB*BAxBp-x(液相线液相线)p-y(气相线气相线)xByBp一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统1. 理想液态混合物的蒸气压（定理想液态混合物

5、的蒸气压（定T下，下，p-x图）图）p1p2在对气体的恒温加压过程中在对气体的恒温加压过程中,随着压力的增加随着压力的增加,气体将逐渐液化气体将逐渐液化pB*gll=gppA*BAxA一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统1. 理想液态混合物的蒸气压（定理想液态混合物的蒸气压（定T下，下，p-x图）图）xBTb(B)TBATb(A)气相气相液相液相x2x1x3y1y2y3T-yT-xgl2. 理想液态混合物在定压下的理想液态混合物在定压下的T-x图（沸点组成图）图（沸点组成图）一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统蒸馏、精馏一般在恒压下进行，利用蒸馏、精馏一

6、般在恒压下进行，利用T-x图可讨论蒸馏问题。图可讨论蒸馏问题。当液态混合物蒸气压等于外压时，液态混合物开始沸腾，此当液态混合物蒸气压等于外压时，液态混合物开始沸腾，此时系统的温度即为该组成下液态混合物的沸点。下图为恒定时系统的温度即为该组成下液态混合物的沸点。下图为恒定p下，下，T-x-y图（沸点组成图）图（沸点组成图）Tb(B)TBATb(A)气相气相液相液相x2x1x3y1y2y3T-yT-xglxB理想液态混合物的理想液态混合物的T-x图图一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统2. 理想液态混合物在定压下的理想液态混合物在定压下的T-x图（沸点组成图）图（沸点组成图）在

7、在T-x图上，气相线在液相线之上。混合物的沸点不是单图上，气相线在液相线之上。混合物的沸点不是单一的温度点一的温度点,而是沸程而是沸程.TBAxBTA*TB*气相气相液相液相t1t2t3x2x1x3y1y2y3加热器加热器理想活塞理想活塞p p 一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统2. 理想液态混合物在定压下的理想液态混合物在定压下的T-x图（沸点组成图）图（沸点组成图）pB*（T）pBAp 108 C100 C92 C84 CTBAxBx1x1x2x2x3x3x4x4一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统2. 理想液态混合物在定压下的理想液态混合物在定压

8、下的T-x图（沸点组成图）图（沸点组成图）xBpTpABTB*TA*pB*pA*气气气气气气液液液液一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统T-p-x图图一、理想的完全互溶的双液系统一、理想的完全互溶的双液系统T-p-x图图TABxATB*TA*glxACEDx1x2物系点：系统物质的总组成点（不管相的存在状态）物系点：系统物质的总组成点（不管相的存在状态）二、杠杆规则二、杠杆规则假设某压力下假设某压力下液态混合物液态混合物沸腾时气液平衡的物系点为沸腾时气液平衡的物系点为C点，那点，那么有：么有：此此等等式式称称杠杠杆杆规规则则）（）（）（的的量量的的量量的的总总量量分分配配在

9、在气气相相分分配配在在液液相相物物系系点点中中总总总总 212121CEnCDnxxnxxnxnxnxnnAAAxnxnxnnnnnnglAgAlglAglglAglBA 二、杠杆规则二、杠杆规则推广到任意相图的两相平衡区（液推广到任意相图的两相平衡区（液-气、液气、液-固、固固、固-固平固平衡），杠杆规则都适用。如横坐标为重量百分数，衡），杠杆规则都适用。如横坐标为重量百分数，ng、nl改为改为wg、wl（摩尔数改为重量）。（摩尔数改为重量）。A：对拉乌尔定律发生正偏差：对拉乌尔定律发生正偏差 pA pA*xAB：对拉乌尔定律亦发生正偏差：对拉乌尔定律亦发生正偏差 pB pB*xAA：对拉乌尔定律发生负偏差：对拉乌尔定律发生负偏差 pA pA*xAB：对拉乌尔定律亦发生负偏差：对拉乌尔定律亦发生负偏差 pB y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 反复将气相部分冷凝，反复将气相部分冷凝，气相组成沿气相线下降，最气相组成沿气相线下降，最后得到的蒸气组成可接