第五章多相平衡习题课

总结
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*例5 A, B双液系统，A的正常沸点为100 ℃ ，在80℃, B双液系统 双液系统， 的正常沸点为100 80℃ p 时, xB= 0.04; yB=0.4。 求：(1) 80℃时，组分A的pA*; =0.4。 80℃ 组分A (2) 组分B的亨利常数Kh,x；(3) 组分 A的气化热（设气 组分B的亨利常数K 的气化热（ 化热不随温度变化，蒸气可视为理想气体）。 化热不随温度变化，蒸气可视为理想气体）。
总结
l xB= 0.5 B+l B+l
65℃ 65℃ 30℃ 30℃
6℃ 1℃ A+AB2
B+ AB2 AB2 B
例4 例5 例6 例7
例1
例2
例3
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例4 已知A 、 B二组分系统的相图如下： 已知A 二组分系统的相图如下： 三个系统冷却时的步冷曲线; (1) 画出a、 b、c三个系统冷却时的步冷曲线; 画出a (2) 标出各相区的相态，指出自由度为零的地方； 标出各相区的相态，指出自由度为零的地方； (3) 使系统p降温，说明系统状态变化情况； 使系统p降温，说明系统状态变化情况； a bc (4) p
例4例5Biblioteka 例6例717
(3) p
l
p→q: Φ=1, f=2 q →r:析出固体, r:析出固体 析出固体,
q
l+A
Φ=2 (A+sln) , f=1 (A+sln)
液相组成q 液相组成q →E移动 E
B+ AB4
r s A+AB 4 A xB
r:
A+AB4+E(sln) , f=0 +E(sln) T不变直至液相消失
T1 A s a
总结
l1+l2 b
例2 例3 例4
B
例5 例6 例7
例1
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6 Na2CO3(s)可形成三种水合物: (s)可形成三种水合物 可形成三种水合物: Na2CO3 ⋅H2O, Na2CO3 ⋅7H2O, Na2CO3 ⋅10H2O 。常 压下将Na (s)投入其水溶液中 待三相平衡时， 投入其水溶液中， 压下将Na2CO3(s)投入其水溶液中，待三相平衡时， 一相是Na 一相是Na2CO3溶液，一相是Na2CO3(s)，一相是 溶液，一相是Na (s)， Na2CO3 ⋅H2O ______________ 。
总结
例1
例2
例3
例4
例5
例6
例7
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4 完全互溶双液系统xB=0.6处，平衡蒸气压有最高值， 完全互溶双液系统x =0.6处 平衡蒸气压有最高值， 那么组成x =0.4的溶液在气液平衡时 那么组成xB=0.4的溶液在气液平衡时，xB(g), xB(l), 的溶液在气液平衡时， xB(l)< xB(总)< xB(g) 大小顺序为___________________， xB(总)大小顺序为___________________，将该溶液 完全分馏， 完全分馏，塔顶将得到 _______________ 。 恒沸点混合物
第五章 多相平衡习题课 多相平衡习题课
总结 例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7
（一）总结
一、相律：f = K – φ + 2 相律： 二、克拉贝龙方程 三、二组分系统基本相图： 二组分系统基本相图：
dp ∆H m = dT T∆Vm
p2 ∆ vap H m ln = p1 R 1 1 − T T 2 1
r→s: A(s)+AB4(s) B Φ=2 , f=1
总结
例1
例2
例3
例4
例5
例6
例7
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(4) 已知纯A的凝固热为-18.03 kJ·mol-1（设不随温度 已知纯A的凝固热为kJ· 变化）。低共熔液组成 xB =0.6，当把A作为非理想 变化）。低共熔液组成 =0.6，当把A ）。 溶液中的溶剂时，求该溶液中组分A的活度系数。 溶液中的溶剂时，求该溶液中组分A的活度系数。 解：从图上可知A的熔点和低共熔点分别为337ºC、 从图上可知A的熔点和低共熔点分别为337ºC、 237ºC， 237ºC，低共熔液组成 xB =0.6。根据非理想溶液中 =0.6。 溶剂的凝固点下降公式： 溶剂的凝固点下降公式：
l+β α α+l α+β l+β β α α+β β α α+β β
有低共熔点
有一转熔温度
最高会溶点
总结
例1
例2
例3
例4
例5
例6
例7
3
3.两种固态物质或液态物质能完全互溶 3.两种固态物质或液态物质能完全互溶
第一类溶液
最低恒沸( 最低恒沸(熔)点
最高恒沸( 最高恒沸(熔)点
总结
例1
例2
例3
例4
例5
t/℃ ℃ 90 g 80 xB= 0.04 70 60 A l xB
1.两种固态物质完全不互溶的相图 l+AB2 β +B l+B l+AB A+AB B+AB B+ AB2 α+β α+ B A+AB2 A+B
A+l
A+B 低共熔点
稳定化合物 不稳定化合物 有共轭溶液
总结
例1
例2
例3
例4
例5
例6
例7
2
2.两种固态物质或液态物质能部分互溶的相图 2.两种固态物质或液态物质能部分互溶的相图
总结
例1
例2
例3
例4
例5
例6
例7
6
例1 1 固体Fe, FeO, Fe3O4与气体CO, CO2达到平衡时，其 固体Fe, 与气体CO, 达到平衡时， 3 4 1 独立组分数K 独立组分数K =___, 相数φ =___，和自由度数f =____ =___，和自由度数f 解: Fe3O4+ CO = 3FeO + CO2 FeO + CO = Fe + CO2 R=2 ，R’=0 所以K 所以K =5 – 2 = 3
1 1 − T T 2 1 51 × 10 3 1 1 p2 ln − = 609 R 273 263 p2 ∆ sub H m ln = p1 R
p2= 259Pa 259Pa
总结
例1
例2
例3
例4
例5
例6
例7
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例2 丙烯单体以液体状态存放较好。若储存场地 丙烯单体以液体状态存放较好。 夏天最高气温为313K。 夏天最高气温为313K。试估计储液罐至少耐多大 压力？丙烯正常沸点225.7K 压力？丙烯正常沸点225.7K 解：本题要求的是最高气温时丙烯的蒸气压为多少， 本题要求的是最高气温时丙烯的蒸气压为多少， 根据克-克方程可求出。题目缺少气化热数据， 根据克-克方程可求出。题目缺少气化热数据，根据 特鲁顿规则： 特鲁顿规则： ∆H = 88.0 J ⋅ K −1 Tb
例6
例7
4
四、二组分系统相图基本特征： 二组分系统相图基本特征： 1）单相区： 单相区： A，B两组分能形成溶液或固溶体的部分。 两组分能形成溶液或固溶体的部分。 相区内的一点既代表系统的组成和温度； 相区内的一点既代表系统的组成和温度； 又代表该相的组成和温度。 又代表该相的组成和温度。 2）两相区： 两相区： 处于两个单相区或单相线之间。 处于两个单相区或单相线之间。 相区内的一点只代表系统的组成和温度； 相区内的一点只代表系统的组成和温度； 结线两端点代表各相的组成和温度。 结线两端点代表各相的组成和温度。 两相区内适用杠杆规则。 两相区内适用杠杆规则。
T l
37% 85.5%
H2O
wB%
Na2CO3
46%
例3 例4 例5 例6 例7
总结
例1
例2
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7 水在三相点附近的蒸发热和熔化热分别为 45kJ⋅mol-1和6kJ⋅mol-1，三相点时的蒸气压为609Pa， 45kJ 三相点时的蒸气压为609Pa， 51 则升华热=_____ 则升华热=_____ kJ⋅mol-1。–10°C时冰的蒸气压 = 10° 259Pa ________。 计算依据是什么？ ________。 计算依据是什么？ 克-克方程 三相点时: 三相点时: 冰 → 水 → 气 ∆subHm= ∆vapHm+ ∆fusHm=51 kJ⋅mol-1
∆ fus H m , A 1 1 = 18030 1 − 1 ∗ − ln a A = Tf ,A Tf R 600 500 R
aA= 0.485 = γxA = γ(1-xB ) (1γ = 1.21
例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7
总结
例1
例2
例3
例4
例5
例6
例7
5
3)凡是曲线都是两相平衡线。线上的一点为相点，表 3)凡是曲线都是两相平衡线。线上的一点为相点， 凡是曲线都是两相平衡线 示一个平衡相的状态。 示一个平衡相的状态。 4)凡是垂直线都可看成单组分纯物质。 4)凡是垂直线都可看成单组分纯物质 凡是垂直线都可看成单组分纯物质。 如果是稳定化合物： 如果是稳定化合物： 垂线顶端与曲线相交， 极大点； 垂线顶端与曲线相交，为极大点； 若是不稳定化合物： 若是不稳定化合物： 垂线顶端与水平线相交， T”字形 垂线顶端与水平线相交，为“T”字形 5)凡是水平线基本上都是“三相线”。三相线上f = 0 5)凡是水平线基本上都是 三相线” 三相线上f 凡是水平线基本上都是“ 6)冷却时，当物系点通过(两相平衡)曲线时，步冷曲 6)冷却时 当物系点通过(两相平衡)曲线时， 冷却时， 线上出现一转折：当物系点通过三相线时， 线上出现一转折：当物系点通过三相线时，步冷曲 线上出现平台； 三相线的两端点除外) 线上出现平台；(三相线的两端点除外)。