物理化学第四章市公开课获奖课件

1、4.2 二组分系统气液平衡相图及应用 p-x图和T-x图 抱负完全互溶双液系 杠杆规则 蒸馏（或精馏）原理（理解） 非抱负完全互溶双液系第1页第1页p-x图 和 T-x图二组分系统：变量通常是T，p 和构成 x 。二组分系统状态图：需用三个坐标立体图表示。保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。保持温度不变，得 p-x 图（恒温相图）（较惯用）保持构成不变，得 T-p 图 （不惯用）保持压力不变，得 T-x 图(恒压相图） （惯用）第2页第2页抱负完全互溶双液系(1) p-x图（恒温相图）第3页第3页抱负完全互溶双液系（2） p-x-y 图（恒温图）第4页第4页抱负完全互溶双液系三个区域

2、（面）：在液相线之上，系统压力高于任一混合物饱和蒸气压，气相无法存在，是液相区（面）在气相线之下，系统压力低于任一混合物饱和蒸气压，液相无法存在，是气相区（面）。在液相线和气相线之间是气-液两相平衡。液相线：p-xA线气相线：p-yA线第5页第5页抱负完全互溶双液系(3) T-x图（恒压相图） 亦称为沸点-构成图。外压为大气压力，当溶液蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时温度称为沸点。某构成蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。第6页第6页抱负完全互溶双液系气相线（T-yB）液相线(T-xB)气相区（面）液相区（面）气-液共存区（面）T-x图：相点系统点相点第7页第7页三个坐标分别代表p，T,和x；抱

3、负完全互溶双液系（4） T-p-x图（立体图） 把p-x图和T-x图合在一起，就得到T-p-x三维图。第8页第8页杠杆规则（Lever rule）两相区中，系统点C代表了系统总构成和温度。DE线：恒温连结线（tie line）。落在DE线上所有系统点相应液相和气相构成，都由D点和E点构成表示。第9页第9页杠杆规则（Lever rule） 借助于力学中杠杆规则求算，即以系统点为支点，支点两边连结线长度为力矩，计算液相和气相物质量或质量，这就是可用于任意两相平衡区杠杆规则。即或 能够用来计算两相相对量（总量未知）或绝对量（总量已知）。第10页第10页蒸馏（或精馏）原理（理解）简朴蒸馏 简朴蒸馏只能

4、把双液系中A和B粗略分开。假如纯A沸点高于纯B沸点，阐明蒸馏时气相中B组分含量较高，液相中A组分含量较高。 一次简朴蒸馏，馏出物中B含量会明显增长，剩余液体中A组分会增多。第11页第11页蒸馏（或精馏）原理精馏 精馏是多次简朴蒸馏组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果：塔顶冷凝搜集是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。第12页第12页非抱负完全互溶双液系(1)对拉乌尔定律发生偏差 如图所表示，是对拉乌尔定律发生正偏差情况，虚线为理论值，实线为试验值。真实蒸气压不小于理论计算值。第13页第13页非抱负完全互溶双液系第14页第14页非抱负完全互溶双液系(2)正偏差在p-x图上

5、有最高点在p-x图上有最高点者，在T-x图上就有最低点（最低恒沸点）第15页第15页非抱负完全互溶双液系最低恒沸混合物是混合物而不是化合物它构成在定压下有定值。改变压力，最低恒沸点发生移动。问题：如何用相律解释？第16页第16页非抱负完全互溶双液系（3）负偏差在p-x图上有最低点在p-x图上有最低点者，在T-x图上就有最高点（最高恒沸点）第17页第17页非抱负完全互溶双液系最高恒沸混合物它构成在定压下有定值。改变压力，最高恒沸点温度会改变，其构成也随之改变。第18页第18页4.3 部分互溶双液系 含有上部会溶温度 (consolute temperature） 含有下部会溶温度 同时含有上部、

6、下部会溶温度 不含有会溶温度第19页第19页4.3 部分互溶双液系（1）含有上部会溶温度 系统在常温下只能部分互溶，分为两层。B点温度称为最高临界会溶温度（critical consolute temperature） 。温度高于 ，水和苯胺可无限混溶。左半支：水中饱和了苯胺右半支：苯胺中饱和了水升高温度，彼此溶解度都增长。到达B点，界面消失，成为单一液相。第20页第20页部分互溶双液系帽形区外：溶液为单一液相帽形区内：溶液分为两相。 所有平均值连线与平衡曲线交点为临界会溶温度。 一定温度下，两层构成份别为A和A”，称为共轭层（conjugate layers），A和A”称为共轭配对点。 是共

7、轭层构成平均值。第21页第21页在 温度（约为291.2K）下列，两者能够任意百分比互溶，升高温度，互溶度下降，出现分层。部分互溶双液系（2）含有下部会溶温度 水-三乙胺溶解度图如图所表示。 下列是单一液相区，以上是两相区。第22页第22页部分互溶双液系（3）同时含有上部、下部会溶温度 如水和烟碱溶解度图下部会溶温度 (约334 K)上部会溶温度 (约481K) 形成一个完全封闭溶度曲线，曲线之内是两液相区。第23页第23页部分互溶双液系（4） 不含有会溶温度 如： 乙醚与水构成双液系，在它们能以液相存在温度区间内，始终是彼此部分互溶，不含有会溶温度。第24页第24页4.4 不互溶双液系不互溶双液系特点 假如A，B 两种液体彼此互溶程度极小，以致可忽略不计。则A与B共存时，各组分蒸气压与单独存在时同样，液面上总蒸气压等于两纯组分饱和蒸气压之和。 当两种液体共存时，无论其相对数量如何，其总蒸气压恒不小于任一组分蒸气压，而沸点则恒低于任一组分沸点。即：第25页第25页4.4 不互溶双液系问题：分析相图第26页第26页气液液平衡相