《水盐体系相图》作业及答案

计算以下物料的组成，分别用重量%、摩尔%、克/100克水、克/100克盐表示。20NaSO30KSO150HO2 4 2 4 2MgCl434.8、NaCl18.3、KCl46.1g/L1.287。2其中：NaSO142.0，KSO174.3，HO18.02，MgCl2 4 2 4 2 295.21，NaCl58.44，KCl74.55。20NaSO30KSO150HO2 4 2 4 2a.用重量%表示物料N:

20100%10.00%2 4 203015030KSO2 4

: 100%15.00%2030150150HO: 100%75.00%2 2030150用摩尔%表示物料组成：

2 4

20142.0

0.141(mol)KSO:2 4

30174.3

0.172(mol)HO:2

15018.02

8.324(mol)物料总摩尔数：0.141+0.172+8.324=8.637〔mol〕0.141NaSO2 4

: 100%1.63%8.6370.172KSO2 4

: 100%1.99%8.6378.324HO: 100%96.38%2 8.637NaSO:

20

10013.33(g/100gHO)2 4 150 2用克/100

KSO:2 4

30150

10020.00(g/100gHO)2HO:2

150150

100100.00(g/100gHO)2用克/100

NaSO:2 4

2010040.00(g/100gS)50KSO:2 4

3010060.00(g/100gS)50HO:2

15050

100300.00(g/100gS)MgCl434.8g/L、NaCl18.3g/L、KCl46.1g/L1.287kg/L。2解：由题意，1LHO1287-434.8-18.3-46.1=787.8(g)2434.8用重量%表示物料的组成：

MgCl : 100%33.78%2NaCl:KCl:

128718.3100%1.42%128746.11287100%3.58%787.8HO:2

1287

100%61.21%MgCl:

434.8

4.567(mol)2 95.21NaCl:

18.3

0.313(mol)用摩尔%表示物料组成： 58.44KCl:HO:2

46.174.55787.818.02

0.618(mol)43.718(mol)溶液总摩尔数：4.567+0.313+0.618+43.718=49.216〔mol〕MgCl:2NaCl:

4.56749.2160.31349.216

100%9.28%100%0.64%KCl:

0.618100%1.26%49.216用克/100

HO:2MgCl:2NaCl:KCl:HO:2

43.718100%88.83%49.216434.810055.19(g/100gHO)787.8 218.31002.32(g/100gHO)787.8 246.11005.85(g/100gHO)787.8 2787.8100100.00(g/100gHO)787.8 2用克/100MgCl2

: 434.810087.10(g/100gS)499.2KCl:HO:2

18.31003.67(g/100gS)499.246.11009.23(g/100gS)499.2787.8100157.81(g/100gS)499.250℃时，溶液中有CaClKCl250CaCl含量不同时KCl2CaCl(wt,%)2KCl(wt,%)

0 12.7 23.8 30.9 39.0 45.7 48.9 50.829.8 18.1 9.8 6.1 4.8 5.7 6.6 8.6KCl〕〔度解溶 含量〔 〕图1-1KCl的溶解度曲线分析以下物料所属水盐体系的组分数。NaCl、MgClMgSOKSOCaSO2 4 2 4 4某自然盐湖卤水，主要盐分为NaCONaSONaCl；2 3 2 4某井盐苦卤，其主要成分为KCl、NaCl、MgClCaClHBO2 2 3 31〕的组分数为：C=4+2=。的组分数为：C=1+3=4。的组分数为：C=5+2=7。其次章二元水盐体系相图2-1标绘以系的相图，注明各个区域意义，并用相律分析各区的相数和自由度。〔1〕KCl-H2O〔2-1〕。22-1KCl-HO2温度℃KCl固相温度℃KCl固相00冰6031.4KCl-2.35.0冰8033.8KCl-5.010.5冰10035.9KCl-7.615.0冰15040.5KCl-10.018.8冰20044.9KCl℃0重量%℃0重量%0冰℃40重量%51.2NaNO3-513.5冰6055.5NaNO3-1025.0冰8059.8NaNO3-1534.0冰10063.8NaNO3-17.738.0冰+NaNO315073.7NaNO3-1039.7NaNO320083.2NaNO3042.1NaNO325092.0NaNO32044.4NaNO3309100.0NaNO3-10.819.9冰+KCl30054.0KCl-5.020.95KCl40063.4KCl021.95KCl50073.1KCl1023.8KCl60083.0KCl2025.6KCl70093.0KCl4028.7KCl770100.0KCl-HO〔2-2〕2-2NaNO-HO3 23 2温度NaNO3固相温度NaNO3固相℃未饱和溶液冰冰℃未饱和溶液冰冰℃未饱和溶液冰冰重量％℃未饱和溶液冰冰图2-1〔1〕KCl-HO体系相图2在图2-1〔1〕KCl-HO体系相图中：2:P=1，F=C-P+1=2-1+1=2；

重量％

体系相图②冰的结晶〔冰+L〕区域中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1；〔KCl+L〕区域中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1；CED(C、E:P=3，F=C-P+1=2-3+1=0；:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1。2-1〔2〕NaNO-HO3 2①未饱和溶液区域中:P=1，F=C-P+1=2-1+1=2；未饱和溶液冰冰〔+L〕未饱和溶液冰冰F=C-P+1=2-2+1=1；③NaNO的结晶〔NaNOL〕区域中:P=2，3 3F=C-P+1=2-2+1=1；:P=3，F=C-P+1=2-3+1=0；⑤冰与NaNO〔冰+NaNO〕两固相共存区3 3:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1。95℃下900蒸发后析出的固相量及母液的量。把蒸发后的母液冷却到15℃，在冷却过程析出的固相量及最终的液相量。解法一：用杠杆规章法求解2-2M。系统点MM=H+M1900MM1

1900 MM即： 1

解之：100 HM

100 5MM 45,据此可确定出系统点M1 1MKClL+SM1 1 1 1LM 14.60W 1 1S LS11 1

100

64.60

10022.60(kg)W W WL M S1 1

10022.6077.40(kg)〔2〕母液LMM1 2 2KCl，∴L+S=M2 2 2LM 10.72W 2 S2 LS2 2

77.40

75.32

77.4011.02(kg)

重量％W W WL M S2 2

77.4011.0266.38(kg)

图2-2- 体系相图解法二：用母液的浓度求解如图2-2，由题意知：原始物料系统点为M。系统MMM=H+M900 MM

1 1900 MM有： 1 即： 1 解之：MM 45,据此可确定出系统点M。100 HM

100 5 1 1KClL+SM950kg900kg1 1 1 1后，M1

50kg,亦即L1

L135.40 W

KCl为，设

KClW1 KCl1

KCl164.60 50

WKCl1

k,WL1

5027.4077.40(kg)，∴W W WS M L1 1

10077.4022.60(kg)母液L

冷却后得到的系统点为M则W W 77.40(kg)，∵M

KCl1 2 M L 22 1

50kg,由2 2 2 2

2，24.68 W，图2-2L

的KCl24.68%

当中的KCl量为W

kg,则：

KCl2W

KCl2

2

k,WL2

25016.3866.38(kg),

KCl2

75.32 50∴W W WS M L2 2

77.4066.3811.02kg。标绘NaCl-NaSO-HO体系50℃等温图，注明各区域的意义；试分析含NaCl10%，2 4 2NaSO15%，HO75%50℃等温蒸发过程。2 4 2

NaCl-NaSO-HO50℃数据2 4 2NaCl液相〔wt，%〕NaSO2 4固 相26.800.00NaCl25.003.70NaCl24.2020.005.307.65NaCl+NaSO2 4NaSO15.0012.102 4NaSO10.0018.102 4NaSO5.0024.702 4NaSO0.0031.802 4NaSO2 4解：13-1 溶液饱未溶液饱未和图3-1 体系50℃相图M3-23-1未未饱和溶液图3-3 体系50℃相图表3-1 50℃系统点M等温蒸发过程液相点一M→LM→L尚无二2 4L→EL→CB三NaSONaCl共析至蒸干2 4EC→DB→D依据图3-3填空：固B 的溶解度随温度上升而加大，固相 A 的溶解度时状态为未饱和溶液，冷却至40℃时有 B B 析出。B1M B1M 40℃20℃WKCl5%，KSO5%，HO90%25℃3-1002 4 2算：SO

析出量及析出率；2 4 2 460KSO2 4SO85%时的蒸发水量。[选做]2 42 4 2液相〔wt,%〕固 相KClKSO2 426.42 4 2液相〔wt,%〕固 相KClKSO2 426.40KCl25.61.1KCl+KSO2 4202.1153.3KSO2 4KSO2 410 4.9 KSO2 457.1KSO2 4010.7KSO2 41〕3-4-〔〕a.W

MR100WR

26.9610075.69(kg)35.62b.首先求取蒸发后得到的浆料WRW 10075.6924.31(kg)RW ER24.3117.5024.314.78(kg)B EB 88.91 4.78100%95.60%B 5液溶和饱未图3-4-图5-〔1KCl—KSO—HO系图图2 4 23-4-〔2〕设蒸发后得到的浆料点为P,MP

60WM8.66MP12.99,据此可在相WM 40P∴W LP40B LB

8.28403.67(kg)90.253.67B 5

100%73.40%液溶和饱未2 4 图3-4-35-(2KCl—KSO—HO255图2 4 3-4-〔3〕∵ 85WB100%85%,解之：WB 5

=4.25〔kg〕B首先确定系统M被蒸发到KSO析出率为85%时，所得到的饱2 4和母液L点确实定方法。由于由题意知：LKCl5kg(KClKSO0.75(5.00-4.25)kg,L2 4a 5 bb0.75

之取值分别在WAWB边上取值]与饱和曲线b′EWLb′EL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K2SO4析出率为85%时所得到的浆料点Q。∴W

MQ10017.8310067.31(kg)WQ 26.49液溶和饱未 ′′图3-4

KCl—KSO—HO2相图2 4 2计算以下复盐的耶涅克指数J钾茫硝Na

SO·3KSO2 4 2 4光卤石KCl·MgCl

O2 2解：(1)n

NaSO

:nKSO

3 n干盐

134(mol)∴JNaSO

2 4 2 4110025 J2 4 2 2 4 2

KSO

3100754

2

:n MgCl2

H2O

1:6 n干盐

0.511.5(mol)∴JK2Cl2

0.510033.333 J1.5

MgCl2

11.5

10066.67J

61.5100400点的类型。〔1〕Na+，K+，Mg++||SO=-HO25℃；4 242符号液相KSO2 4固相NaSO2 442符号液相KSO2 4固相NaSO2 42176.8623.14248.00S+Gla263.2516.65201.0010S+GlaE352.3053.8012.000.00168.00191.0010S+Gla+Ast10S+AstP43.7012.80167.0010Gla+Ast+Pic437.5315.27189.00Gla+Pic523.2528.51246.00Gla+PicR17.0037.00288.00Gla+Pic+KSO67824.1533.5032.7053.2566.5012.40367.00501.00174.002 4Gla+KSO2 4Gla+KSO2 4Ast+PicQ30.5611.53172.50Ast+Pic+Eps937.600.00189.00Ast+Eps100.0046.50327.00Pic+KSO110.0013.34229.002 4Pic+Eps注：S—NaSO·10HO；Gla—NaSO·3KSO；Ast—NaSO·MgSO·4HO；10 2 4 2

2 4 2 4

2 4 2 4 2SO·MgSO·6HO；Eps—MgSO·7HO。2 4 2 4 2 2 4 2〔2〕Na+，K+||Cl-，SO

4

O25℃；2421液相 JSO=419.90Na++2100.00H421液相 JSO=419.90Na++2100.00HO21590.00固相2 47100.0046.501730.002 4 10NaSO+S2 4 10R85.2020.901460.00NaCl+NaSO+Gla280.0013.601460.002 4NaCl+Gla375.009.401465.00NaCl+GlaH70.506.501465.00NaCl+Gla+KCl470.000.001525.00NaCl+KCl586.2030.001540.00NaSO+Gla687.5050.001650.002 4NaSO+GlaQ87.8057.001660.002 4NaSO+S+Gla1160.006.201600.00Gla+KCl1240.005.501855.00Gla+KClP32.505.401940.00Gla+KCl+KSO1334.0020.002930.002 4Gla+KSO1435.7040.003740.002 4Gla+KSO1537.6060.004160.002 4Gla+KSO1638.8080.004370.002 4Gla+KSO1739.10100.004445.002 4Gla+KSO1820.004.602085.002 4KCl+KSO190.003.502285.002 4KCl+KSO891087.3084.40891087.3084.4081.3060.0080.00100.001690.001880.002070.00S+Gla10S +Gla10S+Gla102 44-1〔1〕经推断Eps及〔2〕对复盐Gla、AstPic

为Ⅰ型水合物；104-1Gla、AstPic〕〔4-1D、FH经推断复盐Gla、AstPic〕〔4-1Na+，K+，Mg++||SO4=-H2O25℃相图对零变点E、P、Q及R经推断零变点EPQR点。解：4-2〔2〕1.4-24-2各相关问题推断：经推断S

为Ⅱ型水合物；10对复盐Gla4-2Gla4-2的位置为G经推断复盐Gla 4-2Na+，K+||Cl-，SO4=-H2O25℃相图对零变点R、H、P及Q经推断零变点RHPQ其中PQ4-3R及NRN为未饱和溶液，且P及Q 4-3A—B—HO24-3〔1〕4-3〔2〕RN4-14-2。4-3〔1〕A—B—HO2体系相图

4-3〔2〕A—B—HO2体系相图4-1系统R阶段— 二 三 四析盐挨次〔A+X+Y〕未饱和 〔A+X〕过程状况A析出 共析直至溶液浓缩 共析蒸干①A②X系统点R R R R③Y液相点R R→K K→P P(干点)固相点尚无 A A→C C→P4-2系统N阶段— 二 三 四析盐挨次〔X+B+Y〕未饱和 〔X+B〕过程状况X析出 共析直至溶液浓缩 共析蒸干①X②B系统点N N N N③Y液相点N N→L L→Q Q(干点)固相点尚无 X X→D D→N第六章五元水盐体系Na+K+Mg++//Cl-SO4=—H2OJ′值。4

95.21Na2Cl2116.9、149.1、KSO174.3、HO18.02。2 4 2注:算。②作业的计算结果均取三位小数。〔g/L〕6-1。6-1某苦卤组成〔g/L〕86.17MgCl2161.43Na2Cl2120.50K2Cl221.20H2O872.40解：1L苦卤动身，算出各盐及水的摩尔数：MgSO4

86.17120.4

0.716MgCl2NaCl

161.4395.21120.50

1.6961.0312 2KCl

116.921.20

0.1422 2 149.1HO 872.4048.4132 18.02②进而求出各个离子的摩尔数：K2+ 0.1422Mg2+ 0.716+1.696=2.412\l“_TOC_250001“SO2- 0.716\l“_TOC_250000“4Na2+ 1.0312Cl2- 1.696+1.031+0.142=2.8692③计算出K2+ Mg2+ SO2

2- 三种离子摩尔数之和〔Σ三离子，作为基准：4Σ三离子=0.142+2.412+0.716=3.270④依据J”值含义，计算出J”值：0.1421004.343K2+2Mg2+

3.2702.41210073.7613.2700.71610021.896SO2-4Na2+

3.2701.03110031.5293.2702Cl2-

2.869

10087.7372 3.270HO 48.4131001480.5202 3.270〔wt,%〕6-2。某人造光卤石组成〔wt,%〕MgSOMgSO42.5MgCl230.5Na2Cl28.0K2Cl221.0H2O38.0解：100g人造光卤石动身，算出各盐及水的摩尔数：MgSO4MgCl2

2.5120.430.595.21

0.0210.320NaCl

8.0 0.0682 2KCl

116.921.0

0.1412 2 149.1HO 38.02.1092 18.02②进而求出各个离子的摩尔数：K2+ 0.1412Mg2+ 0.021+0.320=0.341SO2- 0.0214Na2+ 0.0682Cl2- 0.320+0.068+0.141=0.5292③计算出K2+ Mg2+ SO2

2- 三种离子摩尔数之和〔Σ三离子，作为基准：4Σ三离子=0.141+0.341+0.021=0.503④依据J”值含义，计算出J”值：0.14110028.032K2+2Mg2+

0.5030.34110067.7930.5030.0211004.175SO2-4Na2+

0.5030.06810013.5190.5032Cl2-

0.529

100105.1682 0.503HO 2.109100419.2842 0.5034 SO·2MgSO4 解：Lan〔K2SO4·2MgSO4〕中总干盐的摩尔数为：1+2=3mol,K2++=1mol、Mg++=2mol、SO4==3mol2++、M++S4=三种离子摩尔数之和〔简写为∑三离子，作为基准：∑三离子=1+2+3=6〔mol〕J′值含义，计算出J′值：1K++ 10016.6672 62Mg++ 10033.33363SO4

= 10050.0006其J′值为：K++ 16.667、Mg++ 33.333、SO

= 50.000。2 4100℃简化干基图，相平衡数据见表Na2Cl2共饱和？所绘制的相图要求摆放位置如下：SO2-4K2+

Mg2+2表6-3 Na+、K+、Mg++//Cl-、SO=—HO体系100℃数据4