《水盐体系相图》(第一章) 作业及答案电子教案
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%。
水盐体系相图及其应用(苍松书屋)
Na2Cl2 49.34 116.9 0.422 57.89
MgSO4 30.58 120.4 0.254 34.84深层分析
MgCl2 5.09 95.21 0.053 7.27
H2O 14.99 18.02 0.832 114.1
总干盐
0.729
12
第一节 图形表示法
四、干基三角形和干基正方形
E1E——表示A、B盐的两盐共饱曲线；
E2E——表示B、C盐的两盐共饱曲线；
A
E3E——表示A、C盐的两盐共饱曲线；
F=C-P=4-3=1
W
A＇
C＇
E3
E1 B＇ E2
E C
B
深层分析
24
第一节 图形表示法
六、等温立体图的解剖
1．简单四元体系立体图的解剖图 3）空间点——三固相共饱溶液
由三条空间曲线交汇而得的 空间点，表示对三个固相共 饱的溶液，简单四元体系中 有一个。 E点——表示A、B、C盐的三盐共饱 A 点。
（3）点的确定 确定系统点在坐标上的位置时，可根据正四面体性质（1）用等高法， 或根据性质（2）用截面法。但最方便的是使用向量和法，如图4-4 中的三个首尾相接的箭头所示。
深层分析
19
第一节 图形表示法
五、等温立体坐标图
2．正四棱锥
（1）组分与几何关系
交互四元体系可用正八面体的一半 表示。锥顶表示水，底面正方形底 四个顶点为AX、BY、AY、BX四种盐。 按干基正方形规定的位置摆放，四 条棱线表示四个二元水盐体系，四 条边线表示四个盐盐二元体系，四 个正三角形表示四个三元水盐体系， 底面正方形表示三元交互盐盐体系， 正四棱锥内部的点才代表真正的四 元水盐体系的点。
水盐体系相图及其应用
（5）划分相区 ①共饱溶液点与平衡的两个固相点分别连直线作为相区划分线，通常每个共饱点能够而
且必须引出二条相区划分线，这种连线是主要的相区划分线。 ②任意二个固相点的连线均可作为相区划分线。 ③依上述二条原则作出的相区划分线不得相互穿过。
序号
1 2
第二节 简单三元水盐体系相图
E1、E2三、元E3相是图二中元，体共系饱中点相已应由的二共元饱体点系，的在点
扩展成三元体系的线了。 P=3，C=3，F=C-P+1=3-3+1=1
（ｔｅ＇）Ｋ
Ｅ２
Ｅ３ Ｗ＇
Ｅ１
Ａ＇ Ｆ（ｔ３）
Ｄ（ｔｅ）
Ｅ
B
Ｈ（ｔe＂）
Ａ
Ｗ 图３-5三元立体图
第二节 简单三元水盐体系相图
（5）点：E点，是三条空间曲线的交点，表示 三个固相（冰、A盐、B盐的共饱溶液， 它是三元体系中新出现的。
A M1
b
50%
M
a
W
M2
（H图2O3）-2
30% 直角等腰三角形坐标
B
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
C
H
b% D
G a%
M
E
A
B
F
L
C%
图3-1 正三角形坐标
二元体系相图
三、简单二元水盐相图的标绘
首先，应从溶解度手册中查出该体系的相平衡数 据。现以NaNO3—H2O体系为例。
相图的标绘完全符合连续原理和相应原理。 一般应按下述步骤进行。
NaNO3-H2O二aNO3%
0
平衡固相
ice
2
-5
第三节 二元水盐相图的两个规则和化工过程 一、相的定性关系——直线规则 直线规则是指在一定温度下，系统分成两部分，这 两部分的图形点与系统点比处在同一直线上，且系 统点居中。
G:G1:G2=M1M2:MM2:MM1
二、相的定量关系——杠杆规则
系统总质量与组成系统两部分点之间的距离长度成正比；而部 分量与部分长度相对应，但部分量对应的线段是与它们遥相对 应的一段，而不是紧邻的一段。 杠杆规则又称直线反比规则。应注意组成系统部分的图形点的 位置可在百分组成坐标横轴方向上的任何一点上，即不一定在 端点上。两个部分的图形点之间的长度代表系统的总量。其次， 杠杆长度只代表系统或各部分物料的质量之间的相对比例关系， 而不是代表物料的绝对量，有时也会出现代表部分量的线段长 于代表整体线段长度的情况。 杠杆规则只适用于用百分数表示的组成单位的相图。 杠杆规则适用于二至五元体系。
要求： 1、分析KNO3-H2O二元体系相平衡数据。（注意饱 和溶液对应的平衡固相） 2、建立坐标系。 3、编号标点。 4、连溶解度曲线。 5、确定有关固相的位置。 6、划分相区
课堂练习2:绘制简单KCl-H2O体系相图
温度
液相组 固相 成
温度
液相组 固相 成
0 -2.3 -5.0 -7.6 -10.0 -10.8 -5 0 10 20 40
例题：(NH4)2SO4-H2O二元体系
《水盐体系相图》(第一章)作业及答案
《水盐体系相图》(第一章)作业及答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII1-1 计算下列物料的组成，分别用重量%、摩尔%、克/100克水、克/100克盐表示。
（1） 由20克Na 2SO 4、30克K 2SO 4和150H 2O 克组成的物料； （2） 某溶液，含MgCl 2 、NaCl 、 KCl 46.1g/L ，比重为。
其中：Na 2SO 4摩尔质量为，K 2SO 4摩尔质量为，H 2O 摩尔质量为，MgCl 2摩尔质量为，NaCl 摩尔质量为，KCl 摩尔质量为。
(1) 由20克Na 2SO 4、30克K 2SO 4和150克H 2O 组成的物料。
解：a.用重量%表示物料的组成：b.用摩尔%表示物料组成：物料总摩尔数：++=（mol ）c.用克/100克水表示物料组成：d.用克/100克盐表示物料组成：（2）某溶液，含MgCl 2 g/L 、NaCl g/L 、 KCl 46.1g/L ，比重为L 。
解：由题意，1L 溶液中H 2O 的重量为：用重量%表示物料的组成：%00.75%1001503020150:%00.15%100150302030:%00.10%100150302020:24242=⨯++=⨯++=⨯++O H SO K SO Na )(324.802.18150:)(172.03.17430:)(141.00.14220:24242mol O H mol SO K mol SO Na ===%38.96%100637.8324.8:%99.1%100637.8172.0:%63.1%100637.8141.0:24242=⨯=⨯=⨯O H SO K SO Na )100/(00.100100150150:)100/(00.2010015030:)100/(33.1310015020:22242242O gH g O H O gH g SO K O gH g SO Na =⨯=⨯=⨯)100/(00.30010050150:)100/(00.601005030:)100/(00.401005020:24242gS g O H gS g SO K gS g SO Na =⨯=⨯=⨯%21.61%10012878.787:%58.3%10012871.46:%42.1%10012873.18:%78.33%10012878.434:22=⨯=⨯=⨯=⨯O H KCl NaCl MgCl )(618.055.741.46:)(313.044.583.18:)(567.421.958.434:2mol KCl mol NaCl mol MgCl ===b.用摩尔%表示物料组成：溶液总摩尔数：+++=（mol ）c.用克/100克水表示物料组成：d.用克/100克盐表示物料组成：1-2根据数据绘制50℃时，溶液中有CaCl 2存在的KCl 的溶解度曲线。
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
相律相图答案教材
第5章 相律与相图复习思考题1．什么是独立组分数?独立组分数与物种数有何区别和联系?2．试以NaCl 和水构成的系统为例说明系统的物种数可以随考虑问题的出发点和处理方法而有所不同，但独立组分数却不受影响。
3. 在下列物质共存的平衡系统中，有几个独立反应？请写出反应式。
（a ）C （s ）、CO （g ）、CO 2（g ）、H 2（g ）、H 2O （l ）、O 2（g ）。
（b ）C （s ）、CO （g ）、CO 2（g ）、Fe （s ）、FeO （s ）、Fe 3O 4（s ）、Fe 2O 3（s ）4．“单组分系统的相数一定少于多组分系统的相数，一个平衡系统的相数最多只有气、液、固三相。
”这个说法是否正确?为什么?5．水和水蒸气在363 K 平衡共存，若保持温度不变，将体积增大一倍，蒸气压将如何改变? 6．什么是自由度?自由度是否等于系统状态的强度变量数?如何理解自由度为零的状态?7．将CaCO 3置于密闭真空容器中加热，以测定其分解压强，问CaCO 3的用量是否需精确称量?若CaCO 3量过少可能会发生什么现象?8. I 2在水和CCl 4间的分配平衡，当无固态I 2存在时，其自由度为多少？9．二液体组分若形成恒沸混合物，试讨论在恒沸点时组分数、相数和自由度各为多少。
习 题1．指出下列平衡系统的物种数、组分数、相数和自由度： （1）Ca （OH ）2（s ）与CaO （s ）、H 2O （g ）呈平衡。
（2）CaSO 4与其饱和水溶液达平衡。
（3）在标准压力下，水与水蒸气平衡。
（4）由Fe(s)、FeO(s)、C(s)、CO(g)、CO 2(g)组成的平衡系统； （5）由Fe(s)、FeO(s)、Fe 3O 4(s)、CO(g)、CO 2(g)组成的平衡系统； 解：（1）3,1,0,=3,=1SR b f ===Φ（2）2,0,0,=2,=2S R b f ===Φ （3）1,0,0,=2,=0SR b f ===Φ （4）5,2,0,=4,=1SR b f ===Φ（5）5,2,0,=4,=1S R b f ===Φ2．固体NH 4HS 和任意量的H 2S 及NH 3气体混合物组成的系统达到平衡： （1）)求该系统组分数和自由度；（2）若将NH 4HS 放在一抽空容器内分解，平衡时，其组分数和自由度又为多少? 解：（1）3,1,0,=2,=2SR b f ===Φ（2）3,1,1,=2,=1S R b f ===Φ3．已知Na 2CO 3(s)和H 2O(1)可形成的水合物有三种：Na 2CO 3·H 2O (s)，Na 2CO 3·7 H 2O (s)和Na 2CO 3·10 H 2O (s)，试问： （1）在101325 Pa 下，与Na 2CO 3水溶液及冰平衡共存的含水盐最多可有几种? （2）在293.15 K 时，与水蒸气平衡共存的含水盐最多可有几种?解：（1）设最多有x 种含水盐，则 2,,0,=2+,1S x R x b x n =+==Φ=由相律得2(2)110f x x =-++=-≥ ，所以，1x ≤。
水盐体系相图及其应用6
固相 Cl2= 100 0 17.0 H2O 691 150 325 Na2Cl2+K2Cl2 Na2（NO3）2+K2（NO3）2 Na2（NO3）2+Na2SO4+Na2Cl2
SO4= 0 0 3.0
（NO3）2= 0 100 80.0
45.0 46.2 0
B3
C3 D3 E3 F3 H3 I3
2． 线： （2）三盐共饱线： （三个单固相饱和溶液几何体 的交线，表示三种固相平衡的溶液，共十条） F=5-4=1 H RO1是AM、CM、BM三盐共饱线； SO2是BN、AN、CN三盐共饱线； R PO1是AM、BM、AN三盐共饱线； AM VO3是BM、BN、CM三盐共饱线。 G O3W是BM、BN、AN三盐共饱线； UO2是BN、CN、CM三盐共饱线； QO1是QM、CM、AN三盐共饱线； ZO2是AN、CM、CN三盐共饱线； O3O2是BN、AN、CM三盐共饱线； O1O3是BM、CM、AN三盐共饱线。
第六章 五元水盐体系相图
第一节 交互五元体系图形表示方法
第二节 交互五元体系相图的运用
第三节 简单五元体系相图
第六章 五元水盐体系相图
（1）简单五元水盐体系： 具有共同离子的四种盐和水构成的体系。如：Na+，K+，Mg++， Ca++//Cl-—H2O体系 Na+// Cl-，SO42-，HCO3-，CO3-—H2O体系 这类体系可认为由共同离子的多种无水单盐和水组成，在单盐间不存在 复分解反应。 （2）具有三个相互盐对的五元体系： 由组成三个交互盐对的六种盐和水构成的体系。 如： Na+，K+，Mg++ //Cl-，SO42-—H2O体系； Na+，NH4+// Cl-，OH-， HCO3-—H2O体系 这类体系的单盐间存在着一系列复分解反应。
大学物理化学-相图课后习题及答案
相图一、是非题下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“”,错的画“”。
1.相是指系统处于平衡时,系统中物理性质与化学性质都均匀的部分。
( )2.依据相律,纯液体在一定温度下,蒸气压应该是定值。
( )3.依据相律,恒沸温合物的沸点不随外压的改变而改变。
( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。
1NH4HS(s)和任意量的NH3(g)与H2 S(g)达平衡时有：( )。
(A)C=2，=2，f =2； (B) C=1，=2，f =1；(C) C=1，=3，f =2；(D) C=1，=2，f =3。
2已知硫可以有单斜硫，正交硫，液态硫和气态硫四种存在状态。
硫的这四种状态____稳定共存。
(A) 能够；(B) 不能够；(C) 不一定。
3硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三种水合物，问在101 325Pa的压力下，能与硫酸水溶液与冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？( )(A) 3种； (B) 2种； (C) 1种； (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。
4将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到400 K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡： NH4HCO3(s) === NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 系统的组分数C和自由度数f为：( )(A) Ｃ＝2，f ＝2；(B) Ｃ＝2，f ＝2；(C) Ｃ＝2，f ＝0；(D) Ｃ＝3，f ＝2。
5某系统存在C(s)、H2O(g)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)五种物质，相互建立了下述三个平衡：H 2O(g)+C(s) H2(g) + CO(g)CO 2(g)+H2(g) H2O + CO(g)CO 2(g) + C(s) 2CO(g)则该系统的独立组分数C为：( )。
(A) 3；(B) 2；(C) 1； (D) 4。
三、计算题习题1A，B二组分在液态完全互溶，已知液体B在80C下蒸气压力为101.325 kPa，汽化焓为30.76 kJ·mol-1。
第一章 水盐相图
Example：KCl—H2O体系、KCl—K2SO4—H2O体系、表NaCl—KCl—MgCl2—H2O体 系
广义：除包括水和盐外，还包含了水与酸或碱组成的体系，另
外还包含有水和碱性物及酸性物所构成的体系。
Example：P2O5—CaO—H2O体系(l磷酸二氢钙)、NH3—CO2—H2O（碳酸氢铵） 体系
四、盐类溶解的相互影响
五、其他因素的影响
一、溶解度
1．定义： 溶解度：在一定的温度下，某种盐的饱和水溶液的浓度。 盐 及其饱和溶液恰恰处于相平衡的状态。 溶解度——物质的溶解程度，它表示物质在溶剂中溶解能力 的大小。 盐类在水中的溶解度，首先，由每个物质的本性决定； 其次，受温度的影响较大；再者，受体系中其它盐的存在 的影响；还有溶剂、沉淀颗粒、化学反应、pH值等其他因 素的影响。 2．数据来源 溶解度是构成各类相图的核心部分。 数据主要通过计算和实验获得。 由于溶液理论不够完整，所以计算只能获得简单的溶解度数 据，而复杂的多组分的相平衡数据还是通过实验来测定。
（1）它是一个凝聚系统，主要是由液相形成的系统，在这一类系统
中，气相可以忽略，一般只有一个液相，固相可以有多个。
（2）它是一个多相平衡系统（包括不平衡）。 （3）压力对平衡状态的影响可以忽略不计， 所以相律： F=C-P+1
三、系统的组成
1. 表示方法 水盐系统的表示方法要便于作图和计算。对于二元、三 元、四元、五元体系有图形表示和浓度表示方法。 2. 基准 在相图中表示方法和基准是密切相关的。
第一章 绪 论
水盐体系相图（salt-water system phase diagram）
是以几何图形表示水和盐组成体系，在稳定平衡和介稳平衡 条件下，相的数目、种类、组成、存在条件和各相间的浓度 关系，可预测体系中盐类的析出、溶解等相转化规律，探索
水盐体系相图及其应用第三章三元水盐体系相图.
过 滤 NaCl
过 滤 KCl
其中D、N是从图中读取的，E100
是从溶解度数据表中查的，钾石盐
的组成为已知。计算过程 P17。
待定系数法和比值法自看。
第五节 复杂三元水盐体系相图
一、生成水合物的三元体系
1、一种盐生成一种水合物的相图 G = B· nH2O
BGC是三盐共存区 m5 m5 G盐脱水形成B盐 G N B
C
bb’//BC，bb’上含A%均等。
2. 定比规则 凡位于通过顶点(A)的任一直线上的体系，其中顶 点代表的组元含量不同，其余两组元(B和C)的含量比相 同，即：
cB ( R ) cB ( P ) cB ( Q ) cC( R ) cC( P ) cC( Q )
A
R P Q B
a
C
3. 背向规则 从一个三元体系中不断取走某一组元，那么该 体系的组成点将沿着原组成点与代表被取走组元的 顶点的连线向着背离该顶点的方向移动
的A. (沿逆时针方向表示各组分含量)
证明如下. 由图可见, 线段mF = GC(平行四 边形的两条对应边相 等), 线段 Em = BD (等腰梯形的两腰相 等), 线段 Dm = DG
( ΔABC 相似于ΔmDG,
而 ΔABC为全等三角形, ΔmDG也为全等三角形,
全等三角形的三条边相等)， 所以有:
5．重心规则：直线规则的延伸：由三个三元体系 (O、M和N)混合得到的新三元体系点(H)是△MON 的质量重心。
A
O M G B H N C
•
H点位于△MON的物理质心处；
6.三元水盐体系相图中点、线、面的意义及自由度 ADEF不饱和区；f=3-1=2 BDE为B的单独结晶区；f=3-2=1 CEF为C的单独结晶区;f=3-2=1 BCE为B和C的共晶区； f=3-3=0 DE为B的溶解度曲线； f=3-2=1 CE为C的溶解度曲线； f=3-2=1 E点为三相点； f=3-3=0 BE和CE为三相线；f=3-3=0 B L
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
钾石盐中氯化钾的提取及其含量分析
钾石盐中氯化钾的提取及其含量分析一．试验目的1.学习从钾石盐中分离制备氯化钾的原理和方法，掌握试验流程。
2.通过绘制“Na+、K+//Cl——H2O”三元水盐体系等温相图，获得高温下溶解NaCl的最佳加水量，并从中体会相图在盐化工领域的重要作用。
3.掌握K+、Cl-测定的一般方法，会运用所学知识解释测定方法原理。
4.熟悉实验室常用仪器、设备的使用维护方法。
二．试验原理1.用溶解结晶法由钾石盐制取KCl【1】钾石盐主要是KCl和NaCl的混合物，是自然界中最主要的可溶性钾盐。
由钾石盐制取KCl的主要方法有溶解结晶法、浮选法和重介质选矿法等几种方法。
在此，以溶解结晶法制取KCl为例进行介绍。
很显然钾石盐属于三元体系，那么从钾石盐中提取KCl则应运用Na+、K+//Cl——H2O三元体系相图来进行讨论。
溶解结晶法根据KCl和NaCl在水中的溶解度随温度变化规律不同而将两者分开的。
在KCl、NaCl两盐共饱溶液中，NaCl的溶解度随温度的变化不大，而KCl的溶解度随温度的升高（或降低）要明显增大（或减少），故可以在高温时加适量的水使钾石盐的KCl全部溶解，而NaCl则相当数量不能溶解，这样便可将NaCl分离开，母液冷却到低温时，KCl便可析出。
2. 四苯硼钠重量法测定K +【2】在微酸性溶液中，四苯硼钠与钾离子反应，生成一种晶态的、具有一定组成的、而且溶解度很小的白色沉淀，其反应为：()()+++↓→+Na H C KB H C NaB K 456456取一定量试样溶液于100ml 烧杯中，加甲基红指示剂1滴，用0.05mol/L HCl 溶液调节至呈酸性，再加1ml 1:100 HAc 溶液，用水稀释至50ml ，在不断搅拌下，滴加1%()456H C NaB 试剂，并在2min 左右加完。
沉淀放置10min ，用NO.4玻璃坩埚抽气过滤，并以()456H C KB 饱和溶液转移和洗涤沉淀，沉淀于105—110℃烘干恒重。
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。
水盐体系相图总复习
杠杆规则
A、B、C三点所代表的物料量各与其它两点间的线段的长度 成比例，这就是杠杆规则。直线规则和杠杆规则，我们统称直 线杠杆规则或称直线反比法则。 如果用MA、MB、MC分别代表A、B、C三点的数量，则可列 出如下的比例式
A MA C MC B MB
MA∶MB∶MC=BC∶AC∶AB • 所谓反比，就是指每点所代表的数量和其它两点间线段的长度 成比例，而不包括本身的那个点。MA和直线BC的长度成比例， MB与直线AC的长度成比例，MC和直线AB的长度成比例。
子分开。
例如Na＋、K＋／／Cl-、SO42-－H2O体系等。
此外还有写成例如Na＇、K＇／／Cl＇、SO4＂－H2O体系等形式
的。只要前后一致就好，没有十分严格的规定。
第二章 二元水盐体系相图
第一节 简单二元水盐体系图形表示法
第二节 复杂二元水盐体系相图
第三节 二元水盐相图的化工过程 第四节 二元水盐相图的计算方法
可以是0、1、2、3等。
通常，自由度用F表示。
相律
F＝C－P＋2 式中F——独立参变量数目，即自由度；. C——独立组分数； P——平衡共存的相的数目； 2——指温度和压力两个变量。
水盐体系属于凝聚体系，一般是处在大气之中，因为 压力对水盐体系平衡影响甚微，所以可以不考虑压力 这一外界变量对平衡的影响。 因而对水盐体系，我们用“减相律”，即凝聚体系相 律。其表达形式为 F＝C－P＋1 式中的1指温度这一变量，式中的P不包括气相在 内， 也不考虑空气的存在。读者在应用时要特别注意。
250
15
200
14
150 未饱和溶液L 100 12 11 10 50 1 2 3 7 6 E 20 40 60 8 9 45
第一章 绪论(课后习题答案)
绪论1.1扼要归纳典型的以离子键形成的化合物与以共价键形成的化合物的物理性质。
答案：1.2NaCl 与KBr 各1mol 溶于水中所得的溶液与NaBr 及KCl 各1mol 溶于水中所得溶液是否相同？如将CH 4及CCl 4各1mol 混在一起，与CHCl 3及CH 3Cl 各1mol 的混合物是否相同？为什么？ 答案：NaCl 与KBr 各1mol 与NaBr 及KCl 各1mol 溶于水中所得溶液相同。
因为两者溶液中均为Na +,K +,Br －,Cl －离子各1mol 。
由于CH 4与CCl 4及CHCl 3与CH 3Cl 在水中是以分子状态存在，所以是两组不同的混合物。
1.3碳原子核外及氢原子核外各有几个电子？它们是怎样分布的？画出它们的轨道形状。
当四个氢原子与一个碳原子结合成甲烷（CH 4）时，碳原子核外有几个电子是用来与氢成键的？画出它们的轨道形状及甲烷分子的形状。
答案：C+624H +1CCH 4中C 中有4个电子与氢成键为SP 3杂化轨道,正四面体结构CH 4SP 3杂化2p y2p z2p xH1.4写出下列化合物的Lewis 电子式。
a.C 2H 4b.CH 3Clc.NH 3d.H 2Se.HNO 3f.HCHOg.H 3PO 4h.C 2H 6i.C 2H 2j.H 2SO 4答案：a.C C H H CC H H HH或 b.H C H c.H N H d.H S He.H O NO f.O C H Hg.O P O O H H H h.H C C HH HO P O O H H或i.H C C Hj.O S O HH OOO S O H H或1.5下列各化合物哪个有偶极矩？画出其方向。
a.I 2b.CH 2Cl 2c..HBrd.CHCl 3e.CH 3OHf.CH 3OCH 3 答案：b.ClClc.Hd.He.H 3COHH 3COCH 3f.1.6 根据S 与O 的电负性差别，H 2O 与H 2S 相比，哪个有较强的偶极-偶极作用力或氢键？答案：电负性O>S,H 2O 与H 2S 相比，H 2O 有较强的偶极作用及氢键。
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《水盐体系相图》(第一章)作业及答案1-1 计算下列物料的组成，分别用重量%、摩尔%、克/100克水、克/100克盐表示。
（1） 由20克Na 2SO 4、30克K 2SO 4和150H 2O 克组成的物料；（2） 某溶液，含MgCl 2 434.8、NaCl 18.3、 KCl 46.1g/L ，比重为1.287。
其中：Na 2SO 4摩尔质量为142.0，K 2SO 4摩尔质量为174.3，H 2O 摩尔质量为18.02，MgCl 2摩尔质量为95.21，NaCl 摩尔质量为58.44，KCl 摩尔质量为74.55。
(1) 由20克Na 2SO 4、30克K 2SO 4和150克H 2O 组成的物料。
解：a.用重量%表示物料的组成：b.用摩尔%表示物料组成：物料总摩尔数：0.141+0.172+8.324=8.637（mol ）c.用克/100克水表示物料组成：%00.75%1001503020150:%00.15%100150302030:%00.10%100150302020:24242=⨯++=⨯++=⨯++O H SO K SO Na )(324.802.18150:)(172.03.17430:)(141.00.14220:24242mol O H mol SO K mol SO Na ===%38.96%100637.8324.8:%99.1%100637.8172.0:%63.1%100637.8141.0:24242=⨯=⨯=⨯O H SO K SO Na )100/(00.100100150150:)100/(00.2010015030:)100/(33.1310015020:22242242O gH g O H O gH g SO K O gH g SO Na =⨯=⨯=⨯d.用克/100克盐表示物料组成：（2）某溶液，含MgCl 2 434.8 g/L 、NaCl 18.3 g/L 、 KCl 46.1g/L ，比重为1.287kg/L 。
解：由题意，1L 溶液中H 2O 的重量为：1287-434.8-18.3-46.1=787.8(g)a.用重量%表示物料的组成：b.用摩尔%表示物料组成：溶液总摩尔数：4.567+0.313+0.618+43.718=49.216（mol ）c.用克/100克水表示物料组成：)100/(00.30010050150:)100/(00.601005030:)100/(00.401005020:24242gS g O H gS g SO K gS g SO Na =⨯=⨯=⨯%21.61%10012878.787:%58.3%10012871.46:%42.1%10012873.18:%78.33%10012878.434:22=⨯=⨯=⨯=⨯O H KCl NaCl MgCl )(718.4302.188.787:)(618.055.741.46:)(313.044.583.18:)(567.421.958.434:22mol O H mol KCl mol NaCl mol MgCl ====%83.88%100216.49718.43:%26.1%100216.49618.0:%64.0%100216.49313.0:%28.9%100216.49567.4:22=⨯=⨯=⨯=⨯O H KCl NaCl MgCl )100/(00.1001008.7878.787:)100/(85.51008.7871.46:)100/(32.21008.7873.18:)100/(19.551008.7878.434:222222O gH g O H O gH g KCl O gH g NaCl O gH g MgCl =⨯=⨯==⨯=⨯d.用克/100克盐表示物料组成：1-2根据数据绘制50℃时，溶液中有CaCl 2存在的KCl 的溶解度曲线。
50℃溶液中CaCl 2含量不同时KCl 的溶解度解：绘制的KCl 的溶解度曲线如下图：1-3分析下列物料所属水盐体系的组分数。
)100/(81.1571002.4998.787:)100/(23.91002.4991.46:)100/(67.31002.4993.18:)100/(10.871002.4998.434:22gS g OH gSg KCl gS gNaClgSg MgCl =⨯=⨯=⨯=⨯含量（）溶解度）图1-1 KCl的溶解度曲线（1）海水，主要盐分为NaCl、MgCl2、MgSO4、K2SO4、CaSO4；（2）某天然盐湖卤水，主要盐分为Na2CO3、Na2SO4、NaCl；（3）某井盐苦卤，其主要成分为KCl、NaCl、MgCl2、CaCl2、H3BO3。
解：（1）的组分数为：C=4+2=6。
（2）的组分数为：C=1+3=4。
（3）的组分数为：C=5+2=7。
第二章二元水盐体系相图2-1 标绘下列体系的相图，注明各个区域意义，并用相律分析各区的相数和自由度。
（1）KCl-H2O体系（相平衡数据见表2-1）。
表2-1 KCl-H2O体系相平衡数据（2）NaNO 3-H 2O 体系（相平衡数据见表2-2）。
表2-2 NaNO 3-H 2O 体系相平衡数据解：2-1（1）及2-1（2）标绘的相图如下：在图2-1（1）KCl-H2O体系相图中：①未饱和溶液区域中:P=1，F=C-P+1=2-1+1=2；②冰的结晶（冰+L）区域中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1；③KCl的结晶（KCl+L）区域中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1；④三相线CED(不包括C、E两点)中:P=3，F=C-P+1=2-3+1=0；⑤冰与KCl（冰+KCl）两固相共存区中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1。
在图2-1（2）NaNO3-H2O体系相图中：①未饱和溶液区域中:P=1，F=C-P+1=2-1+1=2；②冰的结晶（冰+L）区域中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1；③NaNO3的结晶（NaNO3+L）区域中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1；④三相线CED(不包括C、E两点)中:P=3，F=C-P+1=2-3+1=0；⑤冰与NaNO3（冰+ NaNO3）两固相共存区中:P=2，F=C-P+1=2-2+1=1。
2-2 1000公斤含KCl5%的溶液，在95℃下蒸发掉900公斤水，计算：（1）蒸发后析出的固相量及母液的量。
（2）把蒸发后的母液冷却到15℃，在冷却过程析出的固相量及最后的液相量。
解法一：用杠杆规则法求解如图2-2，由题意知：原始物料系统点为M。
（1）系统M蒸发后，首先应确定蒸发后的新系统点M1。
∵M=H+M1, 因此由杠杆规则图2-2 -体系相图重量％有：HMMM 1100900= 即：51009001MM = 解之：451=MM ,据此可确定出新系统点M 1，又∵M 1处在KCl 的结晶区，∴L 1+S 1= M 1，故蒸发后：)(60.2210060.6460.1410011111kg S L M L W S =⨯=⨯=)(40.7760.22100111kg W W W S M L =-=-=（2）母液L 1冷却后，得到的系统点为M 2，∵M 2亦处在KCl 的结晶区，∴L 2+S 2= M 2，故冷却后：)(02.1140.7732.7572.1040.7722222kg S L M L W S =⨯=⨯=)(38.6602.1140.77222kg W W W S M L =-=-=解法二：用母液的浓度求解如图2-2，由题意知：原始物料系统点为M 。
（1）系统M 蒸发后，首先应确定蒸发后的新系统点M 1。
∵M=H+M 1, 因此由杠杆规则有：HMMM 1100900= 即：51009001MM = 解之：451=MM ,据此可确定出新系统点M 1。
又∵M 1处在KCl 的结晶区，∴L 1+S 1= M 1，而原始物料中总水量为950kg,蒸发掉900kg 水后，M 1当中的水量为50kg,亦即 L 1当中的水量为50kg,由图2-2中可读得L 1的KCl 含量为35.40%，设L 1当中的KCl 量为1KCl W kg,则：5060.6440.351KCl W =，解之, ）（kg W KCl 40.271=,)(40.7740.27501kg W L =+=，∴)(60.2240.77100111kg W W W L M S =-=-=（2）母液L 1冷却后，得到的系统点为M 2，则)(40.7712kg W W L M ==，∵M 2亦处在KCl 的结晶区，∴L 2+S 2= M 2，由题意，M 2当中的水量为50kg ，亦即 L 2当中的水量为50kg, 由图2-2中可读得L2的KCl含量为24.68%，设L2当中的KCl量为2KClW kg,则：5032.7568.242KClW=，解之, ）（kgWKCl38.162=,)(38.6638.16502kgWL=+=, ∴)02.1138.6640.77222kgWWWLMS=-=-=。
第三章三元水盐体系3-1标绘NaCl-Na2SO4-H2O体系50℃等温图，注明各区域的意义；试分析含NaCl 10%，Na2SO415%，H2O75%的系统50℃等温蒸发过程。
NaCl-Na2SO4-H2O体系50℃数据解：1.答案如图3-1所示。
2.50℃系统点M等温蒸发过程如图3-2及表3-13-2根据图3-3填空：固相 B 的溶解度随温度升高而加大，固相 A 的溶解度随温度升高而减小。
系统M 在60℃时有 B 析出，继续冷却至20℃时会有 B 1 析出。
3-3有含KCl 5%，K 2SO 45%，H 2O90%的体系在25℃等温蒸发，如果系统重100公斤，试计算：（1）K 2SO 4析出量最大时的蒸发水量，K 2SO 4析出量及析出率； （2）蒸发水量为60公斤时K 2SO 4析出量及析出率； （3）K 2SO 4析出率为85%时的蒸发水量。
[选做]KCl-K 2SO 4-H 2O 体系25℃数据B W 图3-3解：（1）如图3-4-（1） a. )(69.7510062.3596.261002kg WRMR W O H =⨯=⨯=b.首先求取蒸发后得到的浆料R W )(31.2469.75100kg W R =-= )(78.431.2491.8850.1731.24kg EBER W B =⨯=⨯=%60.95%100578.4=⨯=B η（2）如图3-4-（2）设蒸发后得到的浆料点为P,溶液图3-5-（1） 体系25℃相图图3-4-（1） KCl —K 2SO 4—H 2O 体系25℃相图由题意：4060=WMMP,又∵66.8=WM ,解之：99.12=MP ,据此可在相图中标出P 点。