水盐体系相图及其应用5剖析
水盐体系相图及其应用参考文档
改变W角
将AB拉向∞
A＇
E
B＇
A＇ E B＇
A＇
E
A＇ E
A
B
A
B
W
B＇
B
W
B＇ B
图3-4 各种坐标的关系
三、空间立体图
Ｂ＇
1.三棱柱坐标系立体图
在平面组成坐标 （ｔ；＇）Ｈ Ｍ＇ 的基础上，再把温
Ｅ２
度坐标加上去，就 （ｔｅ＇）Ｋ
Ｅ３ Ｗ＇
Ｅ１
组成了三棱柱空间
Ｅ
坐标系，如图3-5所
B
Ｈ（ｔ＂）
a％+b％+c％=100% 在三元水盐体系中，仅有两个组分的浓 度是独立变数，另一组分浓度为非独立变数。
二、三元水盐体系组成表示法
1.正三角形（以溶液为基准）
图中M点，通过M点作DE、
FG、HL线分别平行于三角形
C
的三条边。从图中可看出以
H
下的关系： HC=EM=GM=GE=LB= a％ GC=DM=HM=HD=AF= b％
b% D
G a%
M E
AD=FM=LM=BE=FL= c％ A
这样，可在△ABC任一边上 同时读出系统M(M点)的组成。
B
F
L
C%
图3-1 正三角形坐标
二、三元水盐体系组成表示法
2.直角等腰三角形（以溶液为基准）
这种坐标的读数方 法和正三角形法相同。 由于直角等腰三角形有 斜边，其刻度和直角边 上不同，因此，读数时 可只读直角边上的刻度。 这种坐标可以直接在直 角坐标纸上标绘，十分 方便，而且对于近水点 处的图形适当地放大。 系统M（M点）含B30%， 含A为50%，水则自然为 20%。
2-1水盐体系相图及其应用
BM盐的饱和溶解度曲线，即与
液相呈平衡的固相为BM盐。
a点代表AM-H2O二元体 系中AM盐的溶解度，b点代 表BM-H2O二元体系中BM的
溶解度，c点是ac和bc的交点，
代表AM和BM两种盐共同饱 和时的点（共饱和点），即 与液相呈平衡的固相为AM和 BM两种盐。
面积Aca代表AM盐与其饱 和溶液共存的两相区，面积 Bcb代表BM盐与其饱和溶液共
F =C-P=3-1=2
表示该不饱和区为双变量区。
——END Thank you
(2)独立组分
系统中每一个可以单独分离出来并能在体系外长
期存在的物质，称之为组分。组分是构成整个体系的化学物质， 物质间如果没有化学反应，则组分数与独立组分数相等，如物质 间有化学反应，则组分数减去独立化学反应数，即得独立组分数， (3)自由度 在体系中不致引起相的数目发生变化的条件下，可
以随意独立变动的可变因素（如温度、压力、浓度等）的数目。
存的两相区，面积AcB代表AM
盐和BM盐都与饱和溶液c共存 的三相区，面积Dacb代表单一 液相的不饱和区。
下面用相律分析相图中各点、线、面的意义。 对于相图中点a和点b：组分数为2，相数为2，由相律 公式知
F-C-P=2-2=0
自由度F为0，表示在一定温度条件下，这样的点为无 变量点，不论改变那个强度变量都会使体系发生相的变化。 对于c点，组分数为3，相数为3，则 F =C-P=3-3=0 也是无变量点。 对于ac和bc线上的任何点，组分数为3，相数为2，则
ac m bc n
2．三元体系直角等腰三角形 表示法 直角等腰三角形表示法如图2-4
所示。这种示法的优点是可
用普通方格纸作图。体系以l00g （或l00mol）为基准。横坐标表 示A盐的质量分数，纵坐标表示B 盐的质量分数，坐标原点为纯 水点。水的含量不能从图上直接读 出来，但显然是已知的了。如图
相图第一讲剖析
体系内各结晶区
详 图
同离子五元体系相图
五元交互体系Li,Na/Cl,B4O7,CO3-H2O 298K相图
内部结晶区详图
2、研究水盐体系相图的意义
1.从实际应用的角度看 从水溶液中分离盐类是无机化工生产 获得产品的最终步骤。 高纯度高收率 制定加工工艺的基础；由相图的性质 决定的。从水溶液中分离物质的基础
水盐体系相图的研究内容：
水盐体系相图就是专门研究 由水和盐类组成的体系中存在 的相的种类、组成及其转化、 存在界限与浓度、温度、压力 关系规律的一门科学。
相平衡是研究体系相变规律的科学。作 为水盐体系，能影响相的产生、存在、 消失、转化等相变过程的因素只有外部 的温度、压力和体系内的变化因素—组 分浓度的增减。所以作为水盐体系相平 衡的几何表示的相图，主要涉及的都是 不同温度下组分浓度变化与相变化之间 的规律，即溶解度与相变的关系。 凝聚体系皆如此— 相变规律都是研究熔 度、溶解度变化规律的。
KCl能形成 KCl· MgCl2· 6H2O； RbCl能形成RbCl· MgCl2· 6H2O, 在碱金属 族Li、Na、K、Rb、Cs当中为什么唯独 NaCl不能与MgCl2形成类似的化合物,即 复盐NaCl· MgCl2· 6H2O? 这需要从水溶 液中离子的结构性质来认识。 (b) 研究化合物的制备方法 欲制备光卤石KCl· MgCl2· 6H2O，不 可能将摩尔比的三种原料混在一起制 备，不论采用“干法”或“湿法”都 制备不出。
1、什么是水盐体系相图？它的研究内容
经常接触含盐的水溶液，例如食盐水， 或海水、卤水……水盐体系。
水盐体系相图——描述由水和盐组成 的平衡体系中相的存在关系的一种几何 图形。 存在关系——平衡时存在的各相的种 类、组成、存在范围与界限及其转化与 存在条件（浓度、温度、压力）的关系。
水盐体系
水盐体系相图是用几何学，也就是图形的方 法研究盐类在水中溶解度变化规律。 （或者说是盐类与水所形成的各种物相之间相互 联系和相互转化规律）。
第一章 绪 论
本课程主要讨论两个方面的内容
1．相图分析的基础概念和基础理论； 2．二、三、四、五元水盐体系相图及其应用；
通过这们课程的学习达到的目的
第一节 水盐体系
一.水盐体系的研究对象 二.体系与系统 三.系统的组成 四.相图的概念 五.相图理论的意义 六.相图知识的特点
一.水盐体系的研究对象
1.水盐体系的研究对象：水盐体系。水盐体系相图的研究对 象是水盐体系。
2.水盐体系：
狭义：就是水和盐类组成的体系。
Example：KCl—H2O体系、KCl—K2SO4—H2O体系、NaCl—KCl—MgCl2— H2O体系
五、其他因素的影响
1．溶剂的影响 2．沉淀颗粒与析出形态的影响 3．化学反应的影响 4．pH的影响 5．压力对盐类溶解度的影响
第三节 相图的性质、作用及学习 方法
一．什么是相图 二．相图的作用 三、相图的局限性 四、相图的现状与发展方向 五、相图的学习方法
一．什么是相图
相图是由点、线、面、体等几何要素构成， 它是把不同压力、温度下的平衡体系中的各 个相、相组成及相之间的相互关系反映出来 一种图解，是溶解度数据的图形化。 相图不仅把盐类的溶解度用适当的几何形式 表示出来，而且从中归纳出规律性，使它成 为具有指导性的理论工具。这种特殊的化学 图称为相图，又叫溶解度图或状态图。
二．相图的作用
相图理论的指导意义在于： 能拟定产品生产的原则性工艺路线及条件； 能分析、解决生产工艺中的问题，对现有生 产可查定其合理性，并指导改进生产的方向 和途径； 开发新产品的科学研究； 根据热力学原理，借助于计算机计算平衡时 多元体系的溶解度数据
水盐体系相图及其应用优秀课件
A M1
b
50%
M
a
W
M2
（H2O） 30%
B
图3-2 直角等腰三角形坐标
二、三元水盐体系组成表示法
3.其他坐标（以局部物质为基准）
（1）以水为基准 （2）以干盐为基准
B
gB/100gH2O
b
50 2
40 4
30 b‘
W
gH2O/100
gS
500
400 a 300
20 1
a 3
10
M
200 2
100
b% D
G a%
M E
AD=FM=LM=BE=FL= c％ A
这样，可在△ABC任一边上 同时读出系统M(M点)的组成。
B
F
L
C%
图3-1 正三角形坐标
二、三元水盐体系组成表示法
2.直角等腰三角形（以溶液为基准）
这种坐标的读数方 法和正三角形法相同。 由于直角等腰三角形有 斜边，其刻度和直角边 上不同，因此，读数时 可只读直角边上的刻度。 这种坐标可以直接在直 角坐标纸上标绘，十分 方便，而且对于近水点 处的图形适当地放大。 系统M（M点）含B30%， 含A为50%，水则自然为 20%。
P=3，C=3，F=C-P=0 B＇B点盐—的B溶-H解2O度二；元体系中 A＇A点盐—的A溶-H解2度O二；元体系中 P=2，C=2，F=C-P=2-2=0
KCl B
NaCl+KCl+LE
4
KCl+L
3
2 B＇6 5
E
L
4
3 2
1
NaCl+LE
A＇ 1
NaCl A
W
水盐体系相图及其应用课件
溶质
g
（干盐） mol
g/100g干盐（g/100g·S） mol/100mol干盐（J值）
g 溶剂（水）
mol
g/100gH2O（g/100g水） mol/100molH2O
离子之和
mol
mol阴离子/100mol阴离子之和（离子浓度） mol阳离子/100mol阳离子之和（离子浓度）
mol离子/100mol若干离子之和（J‘值）
五.相图理论旳意义
相图理论旳指导意义在于
（1） 能拟定产品生产旳原则性工艺过程及条 件；
（2） 能分析、处理生产工艺中旳问题，对既 有生产可查定其合理性；
（3） 指导改善生产旳方向和途径。
五.相图理论旳意义
相图旳不足
（1）任何一种详细旳相图，都是以科学试验旳 数据为基础作出旳。
（2）相图分析旳结论与实际之间会存在差距。 （3）相图基于热力学原理，只阐明相变过程旳
广义：除涉及水和盐外，还涉及了水与酸或碱构成旳体系， 另外还包具有水和碱性物及酸性物所构成旳体系。
3．合用范围： 水盐体系相图合用于酸碱、化肥、无机盐生产，尤其较早地
应用于以海水、盐湖水、矿盐及多种地下卤水为原料生 产多种盐化工产品旳过程。
二.体系与系统
1.体系与系统区别 体系：指明形成体系旳物质种类数，是一种大约念。
2.基准
在相图中表达措施和基准是亲密有关旳。
溶液、溶质（干盐）、溶剂（水）或离子（阳离子、阴离 子、阴阳离子）之和为基准表达
表1-1 浓度表达措施与基准
基准
组分量旳度 量单位
组分旳构成单位
g 溶液
mol
g/100g总物质（重量百分比，%wt） mol/100mol总物质（摩尔百分比，%mol）
水盐体系相图及应用百度云
水盐体系相图及应用百度云水盐体系相图是描述水和盐溶液在不同温度和浓度条件下相态变化的图表。
水盐体系的相图主要包括盐的溶解度曲线和盐的结晶曲线。
盐的溶解度曲线是描述在特定温度下盐在水中的溶解度随盐的质量分数变化的曲线。
溶解度曲线可以反映盐的溶解度与温度和质量分数之间的关系。
在溶解度曲线上，存在一条最高溶解度的曲线，该曲线划分了溶液和饱和溶液的区域。
当溶质在溶剂中溶解的质量达到最高溶解度时，溶液即为饱和溶液。
通过溶解度曲线，可以确定在特定温度下最大可溶解的盐的质量。
盐的结晶曲线是描述在特定温度下盐溶液中盐的结晶质量分数随时间变化的曲线。
结晶曲线可以反映盐在饱和溶液中的结晶速度与温度和质量分数之间的关系。
在结晶曲线上，存在一条最低质量分数的曲线，该曲线划分了结晶和溶解的区域。
当溶液中溶质的质量分数低于最低结晶质量分数时，溶液会发生结晶现象。
通过结晶曲线，可以确定在特定温度下最低结晶质量分数的盐的质量。
水盐体系相图的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用领域：1. 化学工业：水盐体系相图可以用于盐的制备和提纯过程的控制。
通过控制盐的溶解度和结晶性能，可以提高盐的纯度。
2. 医药行业：水盐体系相图可以用于药物的溶解性和结晶性能的预测。
这对于药物的生产和制剂过程非常重要。
3. 环境科学：水盐体系相图可以用于研究海水淡化和盐湖水处理等领域。
通过了解盐的溶解度和结晶性能，可以制定合理的海水淡化方案和盐湖水处理方案。
4. 地质学：水盐体系相图可以用于地下水和盐岩地层中盐的溶解和析出现象的研究。
这对于地下水资源的开发和盐岩地层的稳定性评价非常重要。
总之，水盐体系相图在多个领域中具有重要的应用价值。
通过了解盐的溶解度和结晶性能，可以优化工业生产过程，改善环境治理方案，以及深入研究地质和生物过程。
水盐体系相图及其应用第三章三元水盐体系相图.
应用此类相图可判断怎样可得固体纯盐?
如有B和C固体盐的混合物, 问能否通过 加水使之部分溶解的方法从其中获取一 种纯盐固体, 能得到哪一种纯盐固体? 可 从相图加以讨论. (1) 稀释法分离提纯盐 设起始物系点为a, 向其中加水,体系的组 成沿aA线向A方向移动. 物系点在BFC区 时, 体系三相平衡共存. 到达b点时,C全部 溶完, 剩下B固体与溶液F共存, 过滤可得 纯B固体盐. 由图知, 混合盐的总组成在B
f =3-3+1=1
e2 e
e3
ABCe为ABC共晶区； f =34+1=0
B C
A
三、立体图中的冷却过程
m→m1：随温度下降，宏观无现象，各 盐浓度增加。 m1：与B盐饱和面相交，B盐开始饱和。 c m1→m2：B盐单独析出，固相为B点， 液相沿m1→l移动。 m2：液相与B、C盐共饱和线相交，C盐开
第三章
三元水盐体系相图
第一节 三元体系相图的组成表示方法及基本规则
简单三元水盐体系：由具有共同离子的两种盐和水构成的体系。 NaCl KCl H 2O
Na2 SO4 ( NH 4 ) 2 SO4 H 2O
复杂三元水盐体系： 不具有共同离子的两种盐和水构成的体系，或是盐和
水生成了结晶水复盐以及两种盐结合形成了新的复盐
的体系，情况较为复杂，我们称这样的体系为复杂三 元水盐体系。
特殊三元水盐体系： 构成体系的不是两种盐而是一种碱性物和一种酸性物，
如重过磷酸钙的生产，在不考虑磷石中的杂质时，可 表示为： 示为； 体系。 NH3 CO2 H 2O
CaO P2O5体系，碳酸氢铵体系可表 H 2O
一、三组分系统相图
b
T1
c
水盐体系相图及应用下载
水盐体系相图及应用下载
水盐体系相图是描述水和盐溶液在不同条件下相互间的相变和混合行为的图表。
在水盐体系中，由于水可作为溶剂，可以溶解各种盐类物质。
而不同种类和浓度的盐溶液在温度和压力变化时会发生溶解度、相变、晶体生长等现象，这些现象可以通过相图来展示和解释。
水盐体系相图的主要应用包括以下几个方面：
1. 溶解度研究：水盐体系相图可以直观地显示不同温度和浓度下溶解度的变化规律。
通过相图可以确定在不同条件下某种盐类在水中的溶解度，为溶液的配制提供依据。
2. 结晶过程控制：相图可以分析水盐体系中的结晶行为，并确定结晶温度和浓度的范围。
通过控制温度和浓度，可以实现溶液中盐类的结晶过程，制备纯度较高的盐类晶体产品。
3. 蒸发结晶工艺优化：对于蒸发结晶过程，通过相图可以确定盐溶液的饱和度条件和晶体生长的温度范围，从而优化结晶工艺，提高晶体的产量和质量。
4. 盐类分离与提纯：相图不仅可以分析盐的溶解和结晶行为，还可以指导盐类的分离和提纯过程。
通过调整温度和浓度，可以选择性地溶解或结晶某种盐类，实现盐类的纯化。
5. 结晶过程动力学研究：相图可以提供结晶过程的动力学信息，如结晶速率、晶体生长形态等。
这些动力学参数对于优化结晶工艺、控制产品质量具有重要意义。
综上所述，水盐体系相图是研究水和盐溶液相互间相变和混合行为的重要工具，不仅可以解释水盐体系中的现象和规律，还可以指导实际工艺中的操作和优化。
在水处理、化工、食品加工等领域都有广泛的应用。
2-2水盐体系相图及其应用
图2-16是由三个等温相图重叠起来而得 到的，图中温度T1＞T2＞T3。
由图2-16中可以看出，对于同一组成点 m在不同温度条件下，可能位于不同的相区 内。当温度为T1时，体系点位于不饱和的单 相区；当温度为T2时，B盐刚饱和，但尚未 析出结晶；当温度降到T3时，体系点m处于B 盐与溶液呈平衡的两相区内，B盐结晶出来。 其析出量为
固体 n( B与C混合物 )量 液相E的量
Em3 m3n
而固相中B盐与C盐量之比为
B晶体量 C晶体量
Cn nB
固体n(B与C混合物)量 液相E的量
Em3 m3n
图2-17 生成一个水合物（只有一个 共饱点）的三元体系恒温相图
当体系蒸发到m4 时，游离水蒸干，只 有B'和C两种盐存在， 再蒸发时B'盐脱水成 为B，当蒸发到m5时 B'完全脱水成为B盐。
图2-17 生成一个水合物（只有一个 共饱点）的三元体系恒温相图
图中的b'点代表B'在水中的溶解
度，c'点代表C盐的溶解度，E点代
表B'和C两种盐的共饱和点，曲线
b'E代表B'盐的溶解度曲线，c'E代表
C盐的溶解度曲线。面积Ab'Ec'代表
不饱和区，B'Eb'代表B'盐的结晶区，
CEc'代表C盐结晶区，CEB'代表B'
三、简单三元水盐体系多温立体相图 四、简单三元体系相变过程的分析 1．直角等腰三角形相图中等温蒸发过程 在无机肥料和无机盐的实际生产过程中，常需 要从饱和了一种盐的三元体系中蒸发掉一部分水， 从而使该种盐更多地沉淀出来。这样的工艺问题是 比较容易解决的，只要对体系进行恒温蒸发即可。 下面用直角等腰三角形表示的恒温相图进行分析。
水盐体系相图及其应用5
（二）、循环法流程
2.蒸发盐析（NaCl）：
在100℃时蒸发溶液，液相组成点由 a'到达P2点时KCl、KNO3同时饱和但未析出，NaCl 与不循析滤环出去法量Na中可Cl该由得过直母程线液相APa2比，'P，过2求从程出图操，中作即显线见a'操P2作。线比ab长的多，而线M段A AaM‘与a' A aaA相P' P2差2 无几，
C
B e2
1．恒温图
C
e1
几何体代表的相区
P1
体积ce3p2p1e2Cc LC+C NaCl结晶及其
饱和溶液的两相区
bB
C P2 P1
e2 C
a
图5-2 多相区划分图
体积de4p2e3dD LD+D KCl结晶及其饱
d
C
和溶液的两相区
e3
体积ae1p1e4aA LA+A KNO3结晶及其 饱和溶液的两相区
因此，与不循环流程相比较，NaCl析出量增多了，而母液量P2相应减少了。
NaCl
KCl
A
E
B
固 液
MA M
a ' P2 Aa '
P2
C P2' 5 OC
原料a（或a’） 蒸发
KNO3得母液P2’，过程操作线b→P2’返回系统，配入一定量的原料NaNO3和
KCl可开始第二个循环，每次循环该过程的液相点都在b、P2’间变化。
KNO3析出量MC可由直线CP2’求出，即
固体量M 母液量M
C=
′
′ bP2 bC
MC = Mb
bP2’ CP2’
NaCl
KCl
A
E
相图在化学化工中的应用
相图在化学化工中的应用摘要水盐体系相图及应用等压相图在尿素工艺上的应用相图的局限性关键词水盐体系溶解度等压相图相图是由点、线、面、体等几何要素构成，它是把不同压力、温度下的平衡体系中的各相、相组成及相之间的相互关系反映出来的一种图解，使溶解度数据的图形化。
相图在冶金、材料、化学、化工、矿物、地质、物理等许多科学领域中已成为解决实际问题不可缺少的工具。
由于相图本身直观上给出了大量信息，如体系在平衡条件下存在有哪些相、每相的组成、各相之间的相对数量有多少等；同时还可进一步由相图提取出各种热力学数据，如活度、活度系数，超额吉布斯自由能，混合体系的自由能等；而且相图的测量相对于热力学数据来讲，也要容易些。
因此在化学化工中有着极其广泛的应用。
一、水盐体系相图在化工生产中，人们广泛的遇到相变问题，特别是多数无机化工产品都是从水溶液中结晶或转换出来的。
而盐类之所以能以结晶的方法从溶液中分离出来，主演是因为各种盐类的溶解度不同，以及各种因素对盐类的溶解度都会产生不同程度的影响。
因此，我们必须知道在一定的外界条件下，一种或多种盐在溶液中的溶解度及其变化规律。
溶解度数据只能由实验测定，然后将溶解度数据按要求绘制成便于理解和应用的几何图形，这种图形就是相图。
相图不仅把盐类的溶解度用适当的几何形式表示出来，而且从中归纳出规律性，使它成为具有指导性的理论工具。
这种特殊的化学图称为相图，又叫溶解度图或状态图。
它具有清晰、直观、形象完整四大特点。
因为任何化工生产都是以实验研究为基础，所以展开对水盐体系平衡研究具有现实指导意义。
水盐体系相图的研究对象是水盐体系。
水是地球表面数量最多的化合物之一。
地球表面三分之一被海洋这一巨大的电解质溶液包围着，还有为数众多的盐湖及地下卤水。
水又是最普遍应用的溶剂。
因为它便宜、容易达到高纯状态及能溶解很多化合物，因此，人类在生活，生产活动中离不开溶液，特别是化工生产中的许多反应和过程都和溶液结下了不解之缘。
水盐体系相平衡与相图研究探讨
水盐体系相平衡与相图研究探讨＊代福鹏（成都理工大学材料与化学化工学院 四川 610000）摘要：水盐体系相平衡与相图的研究是我国对盐湖资源开发利用的必需具备的理论知识，本文对水盐体系相平衡研究的开展情况进行介绍，并对当前水盐体系相平衡理论的主要研究方向进行了相关探讨。
关键词：水盐体系；相平衡；相图中图分类号：T 文献标识码：AStudy and Discussion on Phase Equilibrium and Phase Diagram of Water and Salt SystemDai Fupeng（Materials and Chemistry College of Chengdu Technology University, Sichuan, 610000）Abstract ：The study of phase equilibrium and phase diagram of water and salt system is a necessary theoretical knowledge for the developmentand utilization of Saline Lake resources in China. This paper introduced the development situation of the phase equilibrium study of water and salt system, and discussed the main research direction of the current phase equilibrium theory of water and salt system.Key words ：water and salt system ；phase equilibrium ；phase diagram我国的盐湖资源较为丰富，开发利用好湖泊资源对于陆地资源较为紧张的现状，进行盐湖水盐体系相平衡研究工作，具有很高的实用价值。
2-1水盐体系相图及其应用
(2)独立组分
系统中每一个可以单独分离出来并能在体系外长
期存在的物质，称之为组分。组分是构成整个体系的化学物质， 物质间如果没有化学反应，则组分数与独立组分数相等，如物质 间有化学反应，则组分数减去独立化学反应数，即得独立组分数， (3)自由度 在体系中不致引起相的数目发生变化的条件下，可
以随意独立变动的可变因素（如温度、压力、浓度等）的数目。
存的两相区，面积AcB代表AM
盐和BM盐都与饱和溶液c共存 的三相区，面积Dacb代表单一 液相的不饱和区。
下面用相律分析相图中各点、线、面的意义。 对于相图中点a和点b：组分数为2，相数为2，由相律 公式知
F-C-P=2-2=0
自由度F为0，表示在一定温度条件下，这样的点为无 变量点，不论改变那个强度变量都会使体系发生相的变化。 对于c点，组分数为3，相数为3，则 F =C-P=3-3=0 也是无变量点。 对于ac和bc线上的任何点，组分数为3，相数为2，则
对于三元体系，组分数c=3，由相律公式得到自由度为 F=C-P+2=3+2-P=5-P 如不考虑气相存在时，压力影响因素不计，上式变为
F=4-P
因为自由度不能为负值，而三元体系中相数最少为1，最多 为4，则自由度最小值为零。当P=l时，自由度最大即F=4-1=3。 自由度为3表示必须同时指定三个独立变量才能确定体系的 平衡状态。这三个独立变量即是温度和两种盐的组成。因此要全 面表达该体系相平衡的变化规律，必须用三维坐标的立体图来表 示，三个坐标轴分别表示温度和两种盐的组成。但立体图形在绘
F=C-P=3-2=1
表示可以自由改变一个强度变量（组成）而不会引起 相的变化。
对于两相区Aca和Bcb组分数为3，相数为2，则 F=C-P-=3-2=1
第三章水盐体系
可得纯C;
若刚好落在AF线上, 则B与C同时析出.
开始有一不饱和溶液, 物系点在AF之
左, 现欲得到纯固体C,可在此不饱和 溶液中加C盐, 待C溶解后仍为不饱和溶 液,但物系点已移至AF之右, 用蒸发法 即可得纯固体C. 欲得C的量最多, 物系 点要尽量靠近AC线，且靠近C点. 同样, 欲 得最大量的固体B, 物系点也要尽
的体系，情况较为复杂，我们称这样的体系为复杂三 元水盐体系。
特殊三元水盐体系： 构成体系的不是两种盐而是一种碱性物和一种酸性物，
如重过磷酸钙的生产，在不考虑磷石中的杂质时，可 表示为： 示为； 体系。 NH3 CO2 H 2O
CaO P2O5体系，碳酸氢铵体系可表 H 2O
一、三组分系统相图
应用此类相图可判断怎样可得固体纯盐?
如有B和C固体盐的混合物, 问能否通过 加水使之部分溶解的方法从其中获取一 种纯盐固体, 能得到哪一种纯盐固体? 可 从相图加以讨论. (1) 稀释法分离提纯盐 设起始物系点为a, 向其中加水,体系的组 成沿aA线向A方向移动. 物系点在BFC区 时, 体系三相平衡共存. 到达b点时,C全部 溶完, 剩下B固体与溶液F共存, 过滤可得 纯B固体盐. 由图知, 混合盐的总组成在B
b
c e1 a
e2
e3 e
E1
B E3
C E2 E A
二、体（区域）的物理意义及自由度 b
各曲面以上的区域为不饱和 区；f =3-1+1=3 Cce1ee2为水的结冰区； Aae2ee3和Bbe1ee3分别为A和B 的单独结晶区；f =3-2+1=2
c
e1 a
ACee2、ABee3和BCee1分别为 AC、AB和BC共晶区；
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1.0
D
C
0
O
P2
K P1
t¡æ
0.4 0.6 0.8
3
1.0NaNO3
B
图6-5 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统多温相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
KCl
NaCl
可以看出，在所示的温度范围内， 5 C 0.8 25 C 系统的性质没有质的变化，只有量的 变化，即在5～100℃之间，没有复盐 0.6 50 ¡æ 和水合物生成，但各种盐的溶解度都 0.4 有较大的改变。在高温下NaCl的相对 0.2 100¡æ 溶解度最小，低温下KNO3的相对溶解 A 0.2 KNO 度最小（对此两种盐而言）。
2．投影图
KCl
1.0 0.8
0.6
D
E3
NaCl
C
[ Cl ]
-
O
K
0.4
0.2
E4
P2
0.2 0.4
[Na +] 图6-3 100℃下K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图
KNO3
A
E1
P1
E2
0.8 1.0NaNO3
0.6
B
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 3．多温图
C
C e2
B
e1
C
e2
P2 P1
a
C
C
b
B
d
图5-2 多相区划分图
e3
e4 a
KCl
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
A
[ Cl -]
NaNO3
[Na + ]
B
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相 图 1．恒温图 体积e2p1BC LB+C+（B+C） NaNO3、NaCl结晶及其共饱液的 三相区，见图5-2（b），此外还 有四个三相区。
e4 a
KCl
d
C
e3
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
A
[ Cl -]
NaNO3
P1 P2
LA+C
KNO3和NaCl的共饱线
[Na + ]
B
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 1．恒温图 三盐共饱点 • P1 LA+B+C 的共饱点 • P2 LA+D+C 共饱点
e2
d
C
e3
e4 a
KCl
e2
P2 P1
D
b
e1
P1
C
KNO3
NaCl
C
A
[ Cl -]
NaNO3
[Na + ]
B
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
b
B
图5-2 多相区划分图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相 图 1．恒温图 四面体P1ABC LA+B+C+ （A+B+C）是KNO3、NaNO3和NaCl 结晶及其共饱液的四相区，见图 5-2（C）。另一个四相区是体积 P2ADC LA+D+C+（A+D+C）是KNO3、 KCl和NaCl结晶及其共饱液的四 相区。
d
C
e3
KNO3、NaNO3和NaCl NaCl、KCl和KNO3的
e4 a
KCl
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
A
[ Cl -]
NaNO3
[Na + ]
B
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
P1
C
A
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 1．恒温图 几何体代表的相区 P1 体积ce3p2p1e2Cc LC+C NaCl结晶及其 饱和溶液的两相区 体积de4p2e3dD LD+D KCl结晶及其饱 和溶液的两相区 体积ae1p1e4aA LA+A KNO3结晶及其 饱和溶液的两相区 体积be2p1e1bB LB+B NaNO3结晶及其 饱和溶液的两相区
第五章 四元水盐体系相图的应用
• 第一节 硝酸钾生产的相图分析
• 第二节 加水法从人造光卤石制取氯化 钾的相图分析
第一节 硝酸钾生产的相图分析
一、硝酸钾生产概述
硝酸钾（KNO3）是含氮、钾元素的复合肥料，主要用 于园艺作物。硝酸也用于食品工业和玻璃工业，还用来 制造火药和烟火。 在自然界中天然硝酸钾的矿藏量不多。我国古代最 早制出硝酸钾并用于制取火药。直到目前，广大农村仍 从草木灰提取硝酸钾。
P1
d
C
e3
e4 a
KCl
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
A
[ Cl -]
NaNO3
A
C
[Na + ]
B
C B
图5-2 多相区划分图
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图
A
[ Cl -]
NaNO3
面积de4p2e3d
LD
KCl的饱和面
[Na + ]
B
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 1．恒温图 两盐共饱线
e1 P1 e2 P1 e3 P2 e4 P2 LA+B LC+B LC+D LA+D KNO3和NaNO3的共饱线 NaCl和NaNO3的共饱线 NaCl和KCl的共饱线 KNO3和KCl的共饱线
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 1．恒温图 单固相溶解度曲面
面积ae1p1e4a 面积be2p1e1b 面积ce3p2p1e2c LA LB KNO3的饱和面 NaNO3的饱和面
d
C
ห้องสมุดไป่ตู้
e3
e4 a
KCl
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
LC NaCl的饱和面
第一节 硝酸钾生产的相图分析
一、硝酸钾生产概述 在实验室，制取硝酸钾一般用硝酸中和氢氧化钾（钾碱、苛性钾） 来制取硝酸钾，即KOH+HNO3=KNO3+H2O 在工业生产中，用硝酸中和氢氧化钾的生产方法很少采用，因为所 用的原料——钾碱（或称苛性钾、氢氧化钾）和硝酸都比较贵重。 目前广泛采用的是转化法制取硝酸钾。此外由氮氧化物和氯化钾制取硝 酸钾，阳离子交换法制取硝酸钾。 转化法主要用硝酸钠（NaNO3）和氯化钾（KCl）的复分解反应来制取： KCl+NaNO3=KNO3+NaCl 也可用其它硝酸盐和氯化钾、硫酸钾或碳酸钾进行复分解反应来制取硝 酸钾，例如： KCl+NH4NO3=KNO3+NH4Cl