分馏与精馏精馏
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如有特殊限制条件,情况又将不同
如PCl5,PCl3,Cl2三种物质组成系统中,若指定 mol(PCl3)/mol(Cl2)=1,或开始时只有PCl5,则平衡时
mol(PCl3)/mol(Cl2)=1,这时就存在一浓度限制条件,因此Ｋ=
１ ２３.
Ｋ=Ｓ-Ｒ-Ｒ` Ｒ`:浓度限制条件.
注意:浓度限制条件只在同一相中方才能成立,在不同相之 间,浓度限制条件不成立. CaCO3的分解,mol(CaO)/mol(CO2)=1,
则 T=constant. 系统的自由度是一定范围内独立可变的,若不指定它们则
因为只要确定两种物质,则第三种物质就必然存在,并且其 组成可由Ｋ 所确定
所以:Ｋ=Ｓ-Ｒ
Ｒ——独立的化学平衡数
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 • 注意化学平衡一定要是独立的,如 由,C(s),CO(g),CO2(g),H2O(g),H2(g) ５种物质组成的系 统,可以写出三个化学平衡:
第五章 相平衡
学习要求：
f=K-f+2 1. 掌握：相、组分数和自由度的概念；相律 的物理意义及其在相图中的应用；克氏方 程及其在单组分系统中的应用及各种计算； 杠杆规则及其在相图中的应用。
2. 熟悉：低共熔系统相图的意义和应用；双 液系的p-x图和T-x图、恒沸系统的特点； 蒸馏和精馏的原理；三组分系统的组成表 示法；部分互溶三液系统的相图及其在萃 取过程中的应用。
上述平衡系统,一个T有一个Kp,即f=１,若有浓度限制条件
能成立,通过以后的相律可计算: f=Ｋ+２-=１+２-３=0,显然
不符合实际情况.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数
物种数Ｓ随着考虑问题的角度不同而不同,但是Ｋ值总是一样的.
如:NaCl,H2O构成系统,只考虑相平衡,S=K=2.
H2O=H++OH-
mol(Na+)=mol(Cl-), mol(H+)=mol(OH-),
K=S-R-R`=6-2-2=2
一、基本概念
f=K-f+2 3. 自由度 在不引起旧相消失和新相产生的条件下,可以在一定范围 内独立变化的强度性质.用符号“f”表示.
如,H2O(l)在不产生 H2O(g)和 H2O(s)的条件下,T,p可在 一定的范围内变化.f=2.
第一节 相 律
一、基本概念
f=K-f+2 1. 相 (Phase)
系统中,物理性质和化学性质完全均一的部分
一杯液体水:,,Cp,m,T,p,化学性质等等. NaCl晶体: ,,Cp,m,T,p,化学性质等等.
CH4气体:化学性质,Cp,m,T,p, 等等
相和相之间有明显的界面,越过 系统中相的总数,称为“相
• (1) C(s)+ H2O(g)=CO(g)+ H2(g) • (2) C(s)+ C2O(g)=2CO(g) • (3) CO(s)+ H2O(g)=CO2(g)+ H2(g) • 但上述三个平衡中只有两个是独立的,可由其中任意两
个通过相加减得到第三个.因此Ｒ=２３.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数
如 H2O(l)= H2O(g) 呈平衡, 在H2O(l)和 H2O(g)都不消失的条件下,若指定T,则p=p*, 若指定p,则T=TBoil, f=1.
一、基本概念
f=K-f+2 3. 自由度 NaCl(aq,m), =1,f=3,[T,p,c]. NaCl(aq,ms), =2, [NaCl(aq),NaCl(s)],f=23, 因为T和C不是独立的,若指定T,则ms=constant.若指定ms,
物质数,用符号“Ｓ”
Ｓ=１２.如H2O(l),(g),(s)
组分数:足以表示系统各相组成所需要的最少独立物
种数,用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号“Ｋ”
组分数和物种数是完全不同的概念,无化学反应发生,
Ｋ=Ｓ
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 如系统中有化学平衡存在,Ｋ不一定等于Ｓ 如PCl5,PCl3,Cl2三种物质组成系统,存在化学平衡: PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) 这时:Ｓ=３,Ｋ=２３.
无机混合 盐的分离
混合盐 浓缩
某纯组 分结晶
混合盐 母液
相平衡在冶金和钢铁生产和研究中也有着非常重 要的应用.天然或人工合成的熔盐系统(主要是硅酸盐如 水泥,陶瓷,炉渣,耐火粘土,石英岩等),天然盐类(如岩盐, 盐湖等)以及一些工业合成品都是重要的多相系统.多相 平衡的知识对上述系统的研究和应用有着密切的关系.
界面,物理或化学性质发生突变 数”,以符号“”表示.
一、基本概念
f=K-f+2 1. 相 (Phase)
气体:只有一个相 =１,不论气体的种类有多少
固体:一个固体就是一个相.固溶体除外.
液体:根据溶解度不同,可以是一个或二个相,最多不超过 三个相.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 物种数:系统中所含化学 各物质的两种聚集态,
Sol(NaCl+H2O),考虑NaCl电离平衡,Ｓ=３,有H2O,Na+,Cl-, 因为溶解是电中性的, mol(Na+)=mol(Cl-),Ｒ`=１,Ｋ=３-１=１.
再考虑H2O的电离平衡,Ｓ=６, NaCl,H2O, Na+,Cl-, H+,
OH-.此时,R=2,R`=2
NaCl=Na++Cl-
但是由于一个是固相一个是气相浓度限制条件不成立,Ｋ=２
１.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 尽管一开始只有CaCO3 ,平衡时:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) mol(CaO)=mol(CO2),定温下,Kp=pCO2=cons. 但, p(CO2)和CaO 的饱和蒸气压[p*(CaO)]之间并没有能 相联系的公式,即指定了温度可知Kp(=pCO2),但并不能确定 CaO的量.
相平衡
f=K-f+2 相平衡是热力学中的一类非常重要的平衡,相平衡在
生产实际和科学实验中有着广泛的应用.例如:有机混合物 的分离和提纯:
有机混 合物
蒸馏分离 升华分离 萃取分离 重结晶分离
g l 平衡 g s平衡 l(1) l(2)平衡 ssol.平衡
相平衡
f=K-f+2 混合盐(如海水)的分离:
如PCl5,PCl3,Cl2三种物质组成系统中,若指定 mol(PCl3)/mol(Cl2)=1,或开始时只有PCl5,则平衡时
mol(PCl3)/mol(Cl2)=1,这时就存在一浓度限制条件,因此Ｋ=
１ ２３.
Ｋ=Ｓ-Ｒ-Ｒ` Ｒ`:浓度限制条件.
注意:浓度限制条件只在同一相中方才能成立,在不同相之 间,浓度限制条件不成立. CaCO3的分解,mol(CaO)/mol(CO2)=1,
则 T=constant. 系统的自由度是一定范围内独立可变的,若不指定它们则
因为只要确定两种物质,则第三种物质就必然存在,并且其 组成可由Ｋ 所确定
所以:Ｋ=Ｓ-Ｒ
Ｒ——独立的化学平衡数
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 • 注意化学平衡一定要是独立的,如 由,C(s),CO(g),CO2(g),H2O(g),H2(g) ５种物质组成的系 统,可以写出三个化学平衡:
第五章 相平衡
学习要求：
f=K-f+2 1. 掌握：相、组分数和自由度的概念；相律 的物理意义及其在相图中的应用；克氏方 程及其在单组分系统中的应用及各种计算； 杠杆规则及其在相图中的应用。
2. 熟悉：低共熔系统相图的意义和应用；双 液系的p-x图和T-x图、恒沸系统的特点； 蒸馏和精馏的原理；三组分系统的组成表 示法；部分互溶三液系统的相图及其在萃 取过程中的应用。
上述平衡系统,一个T有一个Kp,即f=１,若有浓度限制条件
能成立,通过以后的相律可计算: f=Ｋ+２-=１+２-３=0,显然
不符合实际情况.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数
物种数Ｓ随着考虑问题的角度不同而不同,但是Ｋ值总是一样的.
如:NaCl,H2O构成系统,只考虑相平衡,S=K=2.
H2O=H++OH-
mol(Na+)=mol(Cl-), mol(H+)=mol(OH-),
K=S-R-R`=6-2-2=2
一、基本概念
f=K-f+2 3. 自由度 在不引起旧相消失和新相产生的条件下,可以在一定范围 内独立变化的强度性质.用符号“f”表示.
如,H2O(l)在不产生 H2O(g)和 H2O(s)的条件下,T,p可在 一定的范围内变化.f=2.
第一节 相 律
一、基本概念
f=K-f+2 1. 相 (Phase)
系统中,物理性质和化学性质完全均一的部分
一杯液体水:,,Cp,m,T,p,化学性质等等. NaCl晶体: ,,Cp,m,T,p,化学性质等等.
CH4气体:化学性质,Cp,m,T,p, 等等
相和相之间有明显的界面,越过 系统中相的总数,称为“相
• (1) C(s)+ H2O(g)=CO(g)+ H2(g) • (2) C(s)+ C2O(g)=2CO(g) • (3) CO(s)+ H2O(g)=CO2(g)+ H2(g) • 但上述三个平衡中只有两个是独立的,可由其中任意两
个通过相加减得到第三个.因此Ｒ=２３.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数
如 H2O(l)= H2O(g) 呈平衡, 在H2O(l)和 H2O(g)都不消失的条件下,若指定T,则p=p*, 若指定p,则T=TBoil, f=1.
一、基本概念
f=K-f+2 3. 自由度 NaCl(aq,m), =1,f=3,[T,p,c]. NaCl(aq,ms), =2, [NaCl(aq),NaCl(s)],f=23, 因为T和C不是独立的,若指定T,则ms=constant.若指定ms,
物质数,用符号“Ｓ”
Ｓ=１２.如H2O(l),(g),(s)
组分数:足以表示系统各相组成所需要的最少独立物
种数,用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号“Ｋ”
组分数和物种数是完全不同的概念,无化学反应发生,
Ｋ=Ｓ
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 如系统中有化学平衡存在,Ｋ不一定等于Ｓ 如PCl5,PCl3,Cl2三种物质组成系统,存在化学平衡: PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) 这时:Ｓ=３,Ｋ=２３.
无机混合 盐的分离
混合盐 浓缩
某纯组 分结晶
混合盐 母液
相平衡在冶金和钢铁生产和研究中也有着非常重 要的应用.天然或人工合成的熔盐系统(主要是硅酸盐如 水泥,陶瓷,炉渣,耐火粘土,石英岩等),天然盐类(如岩盐, 盐湖等)以及一些工业合成品都是重要的多相系统.多相 平衡的知识对上述系统的研究和应用有着密切的关系.
界面,物理或化学性质发生突变 数”,以符号“”表示.
一、基本概念
f=K-f+2 1. 相 (Phase)
气体:只有一个相 =１,不论气体的种类有多少
固体:一个固体就是一个相.固溶体除外.
液体:根据溶解度不同,可以是一个或二个相,最多不超过 三个相.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 物种数:系统中所含化学 各物质的两种聚集态,
Sol(NaCl+H2O),考虑NaCl电离平衡,Ｓ=３,有H2O,Na+,Cl-, 因为溶解是电中性的, mol(Na+)=mol(Cl-),Ｒ`=１,Ｋ=３-１=１.
再考虑H2O的电离平衡,Ｓ=６, NaCl,H2O, Na+,Cl-, H+,
OH-.此时,R=2,R`=2
NaCl=Na++Cl-
但是由于一个是固相一个是气相浓度限制条件不成立,Ｋ=２
１.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 尽管一开始只有CaCO3 ,平衡时:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) mol(CaO)=mol(CO2),定温下,Kp=pCO2=cons. 但, p(CO2)和CaO 的饱和蒸气压[p*(CaO)]之间并没有能 相联系的公式,即指定了温度可知Kp(=pCO2),但并不能确定 CaO的量.
相平衡
f=K-f+2 相平衡是热力学中的一类非常重要的平衡,相平衡在
生产实际和科学实验中有着广泛的应用.例如:有机混合物 的分离和提纯:
有机混 合物
蒸馏分离 升华分离 萃取分离 重结晶分离
g l 平衡 g s平衡 l(1) l(2)平衡 ssol.平衡
相平衡
f=K-f+2 混合盐(如海水)的分离: