天大物理化学(第五版)第六章.pptVIP

§6.6 二组分液态部分互溶系统及 完全不互溶系统的气—液平衡相图 1. 部分互溶液体的相互溶解度 共轭溶液: 两个平衡共存的液层。 如：苯酚与水混合，出现两个液层 1. 水层 2. 苯酚层 当两液体性质相差较大时，它们只能部分互溶。例如在水中加入少量苯酚时，苯酚可以完全溶解(I); ( I ) ( II ) ( III ) 继续加入苯酚，可以得到苯酚在水中的饱和溶液(II); 若再加入苯酚时，系统会出现两个液层(III)：一层是苯酚在水中的饱和溶液(水层)，一层是水在苯酚中的饱和溶液(苯酚层)，这两个平衡共存的液层，称为共轭溶液。 恒压下，液-液两相平衡时: F = C-P+1 = 2-2+1 = 1 表明： 两相饱和溶液的组成只为 温度函数。 实验操作: 测定不同温度下的饱和溶液组成。 数据绘制在温度- 组成图上，得两条溶解度曲线。 p =常数 %(质量) B 20 10 t/?C 0 40 80 60 100 A(水) (苯酚) 20 40 60 80 C MC: 苯酚在水中的溶解度曲线 NC: 水在苯酚中的溶解度曲线 t升高，溶解度增大，交会于 C点 单液相区 液-液平衡 高(临界)会溶点 对应的t: 高(临界)会溶温度 完全 互溶 部分互溶 M N ? ? ? 分析相图 e c (1) 系统点在ce 右侧 如a点: ? a L1 L2 L1L2: 结线 两液相质量比: 满足杠杆规则 从a点升温到 L2 : 水层质量不断 L2 水层消失 最后消失 水层状态 点: L1 L1 p =常数 %(质量) B 20 10 t/?C 0 40 80 60 100 A(水) (苯酚) 20 40 60 80 M N C ? ? ? ? L2 (2) 系统点在ce 右侧 分析与第1种情况类似，只是升温到与MC线相交时，是苯酚层消失。 (3) 系统点在正好落在ce线上 升温过程中两液相均有少量变化， 到高临界会溶点，两液相组成相等， 两液层间相界面消失，而成为均匀的 一个液相。 另外几种相图： A B t /?C %质量 ? 低临界会溶点 A B t /?C %质量 ? ? 高会溶点 低会溶点 A B t /?C %质量 ? ? 高会溶点 低会溶点 2. 共轭溶液的饱和蒸气压 共轭溶液置于真空容器中： G L1 L2 现象：溶液蒸发，系统内成气-液-液三相平衡。 F = C-P+2 = 2-3+2 = 1 根据相律，二组分三相平衡时自由度数 表明： 气相组成、两液相组成、 系统的压力均为温度的函数。 G L1 L2 *恒定饱和蒸气压下，对共轭溶液加热 根据相律： F = C-P+1 = 2-3+1 = 0 表明：温度、三个相的组成恒定不变 系统的压力，既为这一液层的饱和蒸气压，又为另一液层的饱和蒸气压。即气相与两个液相均平衡，而这两个液相相互平衡。 3. 部分互溶系统的温度- 组成图 (1) 气相组成介于两液相组成 之间的系统 水-正丁醇系统： 加热到92?C， 溶液的饱和蒸气压即等于外压， 出现气相。 此时的气相组成介于两液相组成之间。 具有高会溶点， 系统的温度- 组成图 p =101.325kPa %(质量) 20 t/?C 0 40 80 60 100 A(水) (正丁醇)B 100 120 80 ? Q P ? P： 水的沸点 Q： 正丁醇沸点 G ? ? ? L1 L2 L1，L2，G： 分别为三个 相点。 M N ? ? L1M、 L2N： 两液体的相互溶解度曲线 PL1、QL2线： 气-液平衡的液相线 PL1线： 正丁醇溶于水形成溶液的沸点 与其组成的关系 PG线： 与PL1线相对应的气相线 G p =101.325kPa %(质量) 20 t/?C 0 40 80 60 100 A(水) (正丁醇)B 100 120 80 ? Q P ? ? ? ? L1 L2 M N ? ? g+l1 g+l2 g l1 l2 l1+l2 G p =101.325kPa %(质量) 20 t/?C 0 40 80 60 100 A(水) (正丁醇)B 100 120 80 ? Q P ? ? ? ? L1 L2 M N ? ? 分析相图： 系统点a： ?a L1′ L2′ 共轭溶液 平衡共存。 b ? 加热到系统b点： 两液相沸腾产生气相 l1+ l2 g 即，三相共存 此时温度， 共沸温度。 L1′ L2′ G p =101.325kPa %(质量) 20 t/?C 0 40 80 60 100 A(水) (正丁醇)B