二组分理想混合物的气液平衡相图-Eduwest.PDFVIP

22 二组分理想混合物的气液平衡相图 鉴于理想液体混合物中的组分都遵守 Raoult 定律，这种混合物的气液平衡相图是可以 通过计算得到的，它是各种实际气液平衡相图研究的基础。本专题便来介绍这种模型混合物 的气液平衡相图，并从中引出杠杆规则等重要的概念。 1. 相律分析 对于一个二组分气液平衡系统，若两个组分间没有化学反应，也没有其他独立的限制条 件，则由相律可得系统的自由度为： F K −π +2 −R −R ′ 2 −π +2 −0 −0 4 −π （22-1） 由于系统至少有一个相，自由度最多等于3 。这就是说，要构作二组分气液平衡相图需要三 个坐标，是一个T 、p 、xB 或y B 的三维立体图。然而，为了简单和易读，人们常常使其中 一个强度性质保持不变，而去表示其它两者的关系，从而将立体相图变成两个平面相图。例 如，在T 保持不变的条件下，构作xB 或y B 与p 的关系图，此图称为恒温相图。或者，也可 在保持p 不变的条件下，构作xB 或y B 与T 的关系图，此图称为恒压相图。因此，所有二组 分气液平衡系统，都可有两个平面相图。 2. 恒温相图 专题 17 已述，理想混合物中的所有组分，在任意温度和压力下，都遵守Raoult 定律。 如果气液平衡时气相压力较低，则可得总压 * * p p A +p B p A (1−xB ) +p BxB （22-2 ） * p −p A xB * * （22-3 ） p B −p A 式（22-3 ）便是液相组成xB 与压力p 的关系式。式中p * 、p * 分别为两个纯组分的饱和蒸 A B 气压，对于确定的系统，在指定的温度下是两个常数。不难看出，式（22-2 ）是一个线性关 系，在图 22-1 所示的恒温相图中，是一条直线（如实线所示），它称为液相线。 又因气相中组分B 的平衡分压可由下式表示 * y B p B p B xB （22-4 ） p p 故将式（22-3 ）代入式（22-4 ），可得 * * p B (p −p A ) y B * * （22-5 ） p (p B −p A ) 1 式（22-5 ）便是气相组成y B 与压力p 的关系式。这是一个非线性关系，故在图22-1 中是一 条曲线（用破折线表示），称为气相线。 * p B T = 常数 p