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中国科学技术大学化学物理系 屠兢 第五章 相平衡(第二部分) 第三节 二组分气液相图 根据相律，二组分(C=2)体系的自由度： f = 4 ? F 当：f = 0 时， F = 4 即双组分体系最多可以有 4 相共存平衡； 物质固有性质：T,p固定，4相浓度都确定 当： F=1 时，f = 3 即双组分体系单相时可有三个自由度， 通常为T,p,x 当： F=2 时，f =2，f* =1 若T一定，液相p~x，气相p~y 若p一定，液相T~x，气相T~y 当： F=3 时，f =1，f* =0 若T一定，p与三相浓度确定 若p一定，T与三相浓度确定 一、完全互溶双液系 1. 理想液态混合物 T一定 p~x图 pA*/pB* 易挥发组分在气相的浓度大于在液相的浓度 pA*/pB* 杠杆原理 沸点-组成相图，即恒外压下、气液两相平衡时的温度-组成相图 z (x , y) z (x , y) 易挥发组分，蒸汽压高，沸点低 难挥发组分，蒸汽压低，沸点高 蒸馏与精馏 正规溶液 HE = nwxAxB = nbRTxAxB 2. 非理想双液系 g g g g g g g g 注意： 在p-x图中的最高(低)点的组成不一定等于T-x图中最低(高)点的溶液组成 因为在p-x图中的最高(低)点组成为某一温度下蒸气压最大(小)时的组成 而T-x图中最低(高)点组成则为某一压力下，沸点最小(大)时的组成 两者不但压力不同，温度也不同，各自不同的压力、温度，确定了其不同的组成 尤其是当p-x图的设定温度偏离恒沸点温度较大时，组成相差明显 二、部分互溶双液系 二、部分互溶双液系 部分互溶，不能在任意温度以任意比例混合 p一定, 温度-组成相图 f=4-F, f*=3-F F=1 完全混合, f=3, f*=2, T,x一定范围自由变化 F=2 分相, f=2, f*=1, T~x1 T~x2 一定关系 F=3 出现汽相, f=1, f*=0, T~x1,x2,y 固定 最高会溶温度： 热运动、熵克服势能上的原因 二、部分互溶双液系 最低会溶温度： 氢键、缔合、或其他弱键络合 不具有会溶温度 液态始终分相，会溶温度高于沸点(未会溶即沸腾) b2’ b2’’ b2 O3 O1 O2 三、不互溶双液系 总蒸汽压是纯组分蒸汽压之和，高于任一纯组分蒸汽压，沸点低于任一纯组分沸点，应用于蒸汽蒸馏 中国科学技术大学化学物理系 屠兢