物理化學(xué)課件相圖繪制及其應(yīng)用

1第五章

相平衡相圖繪制及其應(yīng)用2相圖繪制及其應(yīng)用具有簡單低共熔混合物系統(tǒng)的相圖對(duì)于固液平衡體系相圖：定壓T-x

圖繪制熱分析法：熔點(diǎn)隨組成的變化，用于合金系。溶解度法：溶解度隨溫度的變化，用于水鹽系；熱分析法（1）配制樣品系列；（2）使樣品熔融；（3）繪制冷卻曲線：溫度-時(shí)間曲線；（4）根據(jù)冷卻曲線繪制相圖；熱分析法繪制低共熔相圖基本原理：二組分體系,指定壓力不變，雙變量體系單變量體系無變量體系首先將二組分體系加熱熔化，記錄冷卻過程中溫度隨時(shí)間的變化曲線，即步冷曲線（coolingcurve）。當(dāng)體系有新相凝聚，放出相變熱，步冷曲線的斜率改變, ，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；相平衡階段 ，出現(xiàn)水平線段。據(jù)此在T-x圖上標(biāo)出對(duì)應(yīng)的位置，得到低共熔T-x圖。純Bi的步冷曲線1.加熱到a點(diǎn)，Bi全部熔化2.冷至A點(diǎn),固體Bi開始析出溫度可以下降溫度不能改變，為Bi熔點(diǎn)3.全部變?yōu)楣腆wBi后溫度又可以下降純Cd步冷曲線與之相同1.加熱到b點(diǎn),Bi-Cd全部熔化2.冷至C點(diǎn),固體Bi開始析出溫度可以下降,組成也可變溫度可以下降3.D點(diǎn)固體Bi、Cd同時(shí)析出溫度不能改變的步冷曲線4.熔液消失,Bi和Cd共存溫度又可下降1.加熱到c點(diǎn),Bi、Cd全部熔化2.冷至E點(diǎn),Bi和Cd同時(shí)析出溫度可以下降,組成也可變溫度不能改變的步冷曲線3.熔液消失,Bi和Cd共存溫度又可下降1.標(biāo)出純Bi和純Cd的熔點(diǎn)2.標(biāo)出過程轉(zhuǎn)折點(diǎn)3.標(biāo)出過程低共熔點(diǎn)10合金系——熱分析法繪制相圖(1)形成簡單低共熔混合物T/℃

t/minBiCdT/℃wCd①271271A⑤323323H②T1144144④T2③EMNBi-Cd合金相圖——簡單低共熔混合物Bi-Cd合金冷卻曲線4．完成Bi-CdT-x相圖將A,C,E點(diǎn)連接，得到Bi(s)與熔液兩相共存的液相組成線；將H,F,E點(diǎn)連接，得到Cd(s)與熔液兩相共存的液相組成線；將D,E,G點(diǎn)連接，得到Bi(s),Cd(s)與熔液共存的三相線；熔液的組成由E點(diǎn)表示。這樣就得到了Bi-Cd的T-x圖。

圖上有4個(gè)相區(qū)：1.AEH線之上，熔液（l）單相區(qū)，2.ABE之內(nèi)，Bi(s)+l兩相區(qū)，3.HEM之內(nèi)，Cd(s)+l兩相區(qū)，4.BEM線以下，Bi(s)+Cd(s)兩相區(qū)，有三條多相平衡曲線1.ACE線，Bi(s)+l共存時(shí)，熔液組成線。2.HFE線，Cd(s)+l共存時(shí)，熔液組成線。3.BEM線，Bi(s)+Cd(s)+l三相平衡線，三個(gè)相的組成分別由B，E，M三個(gè)點(diǎn)表示。有三個(gè)特殊點(diǎn)：因?yàn)镋點(diǎn)溫度均低于A點(diǎn)和H點(diǎn)的溫度，稱為低共熔點(diǎn)（eutecticpoint）。在該點(diǎn)析出的混合物稱為低共熔混合物（eutecticmixture）。它不是化合物，由兩相組成，只是混合得非常均勻。E點(diǎn)的溫度會(huì)隨外壓的改變而改變，在這T-x圖上，E點(diǎn)僅是某一壓力下的一個(gè)截點(diǎn)。

與Bi-Cd體系相圖類似的還有Ag-Si體系,NaCl-PbCl2體系,PbF2-PbCl2體系,PbF2-PbO體系,Na3AlF6-Al2O3體系等.

溶解度法繪制水-鹽相圖圖中有四個(gè)相區(qū)：LAN以上，溶液單相區(qū)LAB之內(nèi)，冰+溶液兩相區(qū)

NAC以上， 和溶液兩相區(qū)BAC線以下，冰與 兩相區(qū)繪制出水-鹽的T-x圖。圖中有三條曲線：LA線冰+溶液兩相共存時(shí)，溶液的組成曲線，也稱為冰點(diǎn)下降曲線。AN線 +溶液兩相共存時(shí)，溶液的組成曲線，也稱為鹽的飽和溶度曲線。BAC線冰+ +溶液三相共存線。圖中有兩個(gè)特殊點(diǎn)：L點(diǎn)冰的熔點(diǎn)。鹽的熔點(diǎn)極高，受溶解度和水的沸點(diǎn)限制，在圖上無法標(biāo)出。A點(diǎn)冰+ +溶液三相共存點(diǎn)。溶液組成在A點(diǎn)以左者冷卻，先析出冰；在A點(diǎn)以右者冷卻，先析出 。結(jié)晶法精制鹽類例如，將粗 鹽精制。首先將粗鹽溶解，加溫至353K，濾去不溶性雜質(zhì)，設(shè)這時(shí)物系點(diǎn)為S。冷卻至Q點(diǎn)，有精鹽析出。繼續(xù)降溫至R點(diǎn)（R點(diǎn)盡可能接近三相線，但要防止冰同時(shí)析出），過濾，得到純 晶體，濾液濃度相當(dāng)于y點(diǎn)。母液中的可溶性雜質(zhì)過一段時(shí)間要作處理，或換新溶劑。再升溫至O點(diǎn)，加入粗鹽，濾去固體雜質(zhì)，使物系點(diǎn)移到S點(diǎn)，再冷卻，如此重復(fù)，將粗鹽精制成精鹽。水-鹽冷凍液在化工生產(chǎn)和科學(xué)研究中常要用到低溫浴，配制合適的水-鹽體系，可以得到不同的低溫冷凍液。例如：水鹽體系低共熔溫度252K218K262.5K257.8K在冬天，為防止路面結(jié)冰，撒上鹽，實(shí)際用的就是冰點(diǎn)下降原理。22硫酸運(yùn)送(生成相合熔點(diǎn)化合物系統(tǒng))

與 能形成三種穩(wěn)定的水合物

0.98濃純硫酸的熔點(diǎn),在273K左右

E4點(diǎn)是一水化合物與純硫酸的低共熔點(diǎn)，在235K。

冬季用管道運(yùn)送硫酸的濃度為0.93左右正負(fù)Weston標(biāo)準(zhǔn)電池結(jié)構(gòu)簡圖韋斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池Weston標(biāo)準(zhǔn)電池的反應(yīng)負(fù)極正極凈反應(yīng)中鎘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)298.15K時(shí)RT韋斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池(固態(tài)部分互溶系統(tǒng))

為什么在定溫度下，含Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.