第4節(jié)完全互溶的雙液系統(tǒng)

1、一、一、 p-x圖圖 和和 T-x圖圖 對(duì)于二組分體系，對(duì)于二組分體系，C=2, F=4-P。P至至少為少為1，則，則 F 最多為最多為3。這三個(gè)變量通常。這三個(gè)變量通常是是T，p 和組成和組成 x。所以要表示二組分體。所以要表示二組分體系狀態(tài)圖，需用三個(gè)坐標(biāo)的立體圖表示。系狀態(tài)圖，需用三個(gè)坐標(biāo)的立體圖表示。5.4 完全互溶的雙液系統(tǒng)完全互溶的雙液系統(tǒng) 保持一個(gè)變量為常量，從立體圖上得到平面保持一個(gè)變量為常量，從立體圖上得到平面截面圖。截面圖。（1） 保持溫度不變，得保持溫度不變，得 p-x 圖圖 較常用較常用（3） 保持組成不變，得保持組成不變，得 T-p 圖圖 不常用。不常用。（2） 保持

2、壓力不變，得保持壓力不變，得 T-x 圖圖 常用常用1、 p-x圖圖 設(shè)設(shè) 和和 分別為液體分別為液體A和和B在指定溫度時(shí)在指定溫度時(shí)的飽和蒸氣壓，的飽和蒸氣壓，p為體系的總蒸氣壓為體系的總蒸氣壓*Ap*BpA*AAxppB*BBxppBAppp二、理想液體混合物二、理想液體混合物 每個(gè)組分都服從拉烏爾定律每個(gè)組分都服從拉烏爾定律 這是這是 p-x 圖的一種，把液相組成圖的一種，把液相組成 x 和氣相和氣相組成組成 y 畫(huà)在同一張圖上。畫(huà)在同一張圖上。A和和B的氣相組成的氣相組成yA和和yB的求法如下：的求法如下：2、 p-x-y 圖圖AApypAB1yyB*B*ABAxpxppppA)1 (

3、*BA*AAxpxpA*B*A*B)(xppp已知已知 ， ，xA或或xB ，就可把各液相組成對(duì)應(yīng)，就可把各液相組成對(duì)應(yīng)的氣相組成求出，畫(huà)在的氣相組成求出，畫(huà)在 p-x 圖上就得圖上就得 p-x-y 圖。圖。*Ap*Bp 如果如果 ，則，則yAxA，即易揮發(fā)的組分，即易揮發(fā)的組分在氣相中的成分大于液相中的組分，反之亦然。在氣相中的成分大于液相中的組分，反之亦然。*B*App 液相區(qū)液相區(qū)氣相區(qū)氣相區(qū)氣氣-液兩相平衡液兩相平衡三、三、 T-x圖圖 亦稱(chēng)為沸點(diǎn)亦稱(chēng)為沸點(diǎn)-組成圖。外壓為大氣壓組成圖。外壓為大氣壓力，力，當(dāng)溶液的蒸氣壓等于外壓時(shí)，溶液當(dāng)溶液的蒸氣壓等于外壓時(shí)，溶液沸騰沸騰，這時(shí)的溫度

4、稱(chēng)為，這時(shí)的溫度稱(chēng)為沸點(diǎn)沸點(diǎn)。某組成的。某組成的蒸氣壓越高，其沸點(diǎn)越低，反之亦然。蒸氣壓越高，其沸點(diǎn)越低，反之亦然。四、對(duì)拉烏爾定律發(fā)生偏差四、對(duì)拉烏爾定律發(fā)生偏差1、一般正偏差或一般負(fù)偏差系統(tǒng)、一般正偏差或一般負(fù)偏差系統(tǒng)2、有最大、有最大正正偏差偏差和最大負(fù)偏差的系統(tǒng)和最大負(fù)偏差的系統(tǒng)3、柯諾華洛夫規(guī)則、柯諾華洛夫規(guī)則圖為圖為A，B二組分氣液平衡的壓力二組分氣液平衡的壓力-組成圖。組成圖。假定溶液的濃度為假定溶液的濃度為xB=0.4，則該溶液在，則該溶液在25 C時(shí)的飽和蒸氣壓為：時(shí)的飽和蒸氣壓為：( )。 （1）75kPa； （2）65kPa； （3）55kPa。答案：答案：1五、杠桿規(guī)則

5、五、杠桿規(guī)則 液相和氣相的數(shù)量借助于力學(xué)中的杠液相和氣相的數(shù)量借助于力學(xué)中的杠桿規(guī)則求算，桿規(guī)則求算，即以物系點(diǎn)為支點(diǎn)，支點(diǎn)兩即以物系點(diǎn)為支點(diǎn)，支點(diǎn)兩邊連結(jié)線(xiàn)的長(zhǎng)度為力矩，計(jì)算液相和氣相邊連結(jié)線(xiàn)的長(zhǎng)度為力矩，計(jì)算液相和氣相的物質(zhì)的量或質(zhì)量的物質(zhì)的量或質(zhì)量，這就是可用于任意兩，這就是可用于任意兩相平衡區(qū)的相平衡區(qū)的杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則。xB()xB()xBn ()n ()oab)()()()(BBBBxxxxnnB()B()Bm ()m ()oab)()()()(BBBBmmA和和B兩種物質(zhì)的混合物在兩種物質(zhì)的混合物在101 325Pa下沸點(diǎn)下沸點(diǎn)-組成圖如圖，若將組成圖如圖，若將1 molA和和4

6、 molB混合，在混合，在101325 Pa下先后加熱到下先后加熱到t1=200 C，t2=400 C，t3=600 C，根據(jù)沸點(diǎn)，根據(jù)沸點(diǎn)-組成圖回答下列組成圖回答下列問(wèn)題：?jiǎn)栴}：（1）上述）上述3個(gè)溫度中，什么溫度下平衡系統(tǒng)個(gè)溫度中，什么溫度下平衡系統(tǒng)是兩相平衡？哪兩相平衡？各平衡相的組成是兩相平衡？哪兩相平衡？各平衡相的組成是多少？各相的量是多少是多少？各相的量是多少(mol)？（2）上述）上述3個(gè)溫度中，什么溫度下平衡系統(tǒng)個(gè)溫度中，什么溫度下平衡系統(tǒng)是單相？是什么相？是單相？是什么相？解：解：(1)t2=400 C時(shí)，平衡系統(tǒng)是兩相平衡。此時(shí)時(shí)，平衡系統(tǒng)是兩相平衡。此時(shí)是液是液-氣兩相

7、平衡。各平衡相的組成，如下圖所氣兩相平衡。各平衡相的組成，如下圖所示，為示，為xB(l) =0.88 , yB=0.50 = = n(g)+n(l)=5 mol 解得：解得：n(l)= 4.0mol；n(g)=1.0 mol (2) t1=200 C時(shí)，處于液相；時(shí)，處于液相； t 3 =600 C時(shí)，處于氣相。時(shí)，處于氣相。)g() l (nn8 . 088. 050. 08 . 0KLGK六、精餾原理六、精餾原理5.5 部分互溶的雙液系統(tǒng)部分互溶的雙液系統(tǒng)5.6 完全不互溶的雙液系統(tǒng)完全不互溶的雙液系統(tǒng)一、一、T-x圖圖完全不互溶的雙液系統(tǒng)的完全不互溶的雙液系統(tǒng)的Tx圖圖 以水以水-溴苯體系為例，兩者互溶程度極小，溴苯體系為例，兩者互溶程度極小，而密度相差極大，很容易分開(kāi)，圖中是蒸氣而密度相差極大，很容易分開(kāi)，圖中是蒸氣壓隨溫度變化的曲線(xiàn)。壓隨溫度變化的曲線(xiàn)。二、水蒸氣蒸餾二、水蒸氣蒸餾 由表可見(jiàn)，在溴苯中通入水氣后，雙液系的沸點(diǎn)由表可見(jiàn)，在溴苯中通入水氣后，雙液系的沸點(diǎn)比兩個(gè)純物