物理化学（第四版）课件：二组分液液系统

§5-3

双组分系统液-液平衡双组分系统液态互溶情况双组分系统互溶情况示意图（定温）（a）完全互溶（b）完全不互溶（c）部分互溶

=1

=2

=2将吉布斯相律应用于双组分系统,C=2f=2-φ＋2＝4-φ，当φmin＝1时，fmax＝3。对双组分系统，f≤3,即最多有3个独立强度变量，即温度、压力、组成.温度一定,则有p‐x(y)图。压力一定,则有t‐x(y)图。一.双组分液态部分互溶系统电动搅拌器苯胺1.溶解度图(液、液平衡)实验例：水和苯胺能部分互溶定压恒温t1向锥形瓶加入25cm3水；加入少量苯胺，搅拌片刻，停搅拌，观察是否分层；若不分层，再加入少量苯胺，搅拌片刻，停搅拌，观察是否分层；重复上述操作，直至液相分两层。分析两层浓度，记录。保持压力不变，温度变为t2，定温定压下重复上述实验测出多个不同温度下平衡存在的两液层的溶解度具体来说:20.0℃，水相:wB＝0.031，苯胺相:wB＝0.95共轭相(conjugatephase)水H2O(A)－苯胺C6H5NH2(B)二组分系统t/℃0.00.20.40.60.81.0p=常量160120408020wB95.03.1A

A

ABCK线:苯胺在水中的溶解度随温度的变化曲线．DK线:水在苯胺中的溶解度随温度的变化曲线．0.00.20.40.60.81.0t/℃p=常量160120408020wB95.03.1A

A

K临界溶解点CDOK点:临界会溶点

临界会溶温度2.读图要点：①点、线、区的含义；②应用相律分析相图

f'

=c

-

+1③系统点(物系点)和相点：

④p点的变化情况：0.00.20.40.60.81.0t/℃p=常量160120408020AwBBA

A

CDO

＝１

＝２⑤两相区应用杠杆规则：相图中表示系统的状态的点为系统点；表示某一个相的状态的点为相点。

图Bi-Zn二组分体系的固液平衡相图A区的平衡相态为______.l1+l2二、杠杆规则H2O(A)C6H5NH2(B)0.00.20.40.60.81.01601204080t/℃p=常量xBCxBDxBKxB称为系统总组成；K点称为系统点，C点和D点分别称为相相点和相相点；和分别为

-相和-相的组成；CD称为连接线，CK和KD分别称为-相相臂和-相相臂；求算组分B在两相中的量或（质量）？就B:既在l

相又在l

相中，混合物中B的物质的总量为两相中B的量之和。用公式表示：图5-5杠杆规则示意图H2O(A)C6H5NH2(B)0.00.20.40.60.81.01601204080αβαβ+t/℃p=常量xBCxBDxBKn(总)=nC

+nD

nC

CK=nDKD可适用于任何两相共存的系统.nC

CK=nDKD杠杆规则可适用于任何两相共存的系统.图5-5杠杆规则示意图H2O(A)C6H5NH2(B)0.00.20.40.60.81.01601204080αβαβ+t/℃p=常量wBCwBDwBKwB若组成用质量分数wB表示,则计算出的是两相的质量。mC

CK=mDKD或例题丙三醇(A)-间甲苯胺(B)可形成部分互溶二组分系统，相图如图所示：将30gA和70gB在20℃时混合，系统为

相；把上述混合液加热至60℃，可建立

相平衡，各相组成分别为

和

；各相质量分别为

和

；将系统温度继续升至120℃，系统又为

相，相组成为

。00.20.40.60.81丙三醇wB

间甲苯胺(A)(B)120100806040200t/℃120.200.7610.7g89.3g10.70[例5-4]有总组成为xB=0.5的A-B双液系1mol,在温度

t

时形成两相(-相和-相)平衡。已知：xB

=0.7,xB

=0.2,求(1)-相和-相物质的量各为多少?(2)-相物质的量占系统物质总量的分数;(3)B组分在两相中物质的量;解:n

=(1-0.6)mol=0.4mol(2)n

/n=0.4mol/1mol=0.4(3)n

B=n

x

B=0.6mol0.7=0.42molxB

=0.2xB=0.5

xB

=0.7n

n

[例]在30℃，将0.06kg水与0.04kg酚混合，得到的系统分为两层，测得酚在酚层中的含量为70，在水层中的含量为8（均为百倍质量分数）。若在同一温度下，将0.059kg水与0.041kg酚混合，系统仍分为两层，求酚层中(1)酚的浓度?(2)水的质量？(3)整个酚层的质量怎样变化？t/℃p=常量5040203010wBA

A

0.080.70酚层水层0.4（1）温度不变，沿该（30℃）温度水平线移动系统的组成，两相的组成保持不变。所以改变系统的组成时，酚层中酚的浓度仍为0.70。第二次：m酚(0.7-0.41)=m水

(0.41-0.07)

m酚+m水

=1kg所以m酚=0.5397kg其中水的质量：0.5397kg

（1-0.7）=0.1619kg所以，通过计算，可知酚层质量增大，其中水的质量增多。（2，3）质