最新三组分相图
三元相图分析 ppt课件
相率相区的相数差1; 相区接触法则: 单相区/两相区曲线相接;
两相区/三相区直线相接。
三元相图分析 22
三元相图分析 23
合金结晶过程分析; (4)投影图 相组成物相对量计算(杠杆定律、重心定律)
组织组成物相对量计算(杠杆定律、重心定律)
三元相图分析 8
6.2.2 重心定律 在一定温度下,三元合金三相平衡时,合金的成分点为三
个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心。(由相率可知, 此时系统有一个自由度,温度一定时,三个平衡相的成分是 确定的。)
平衡相含量的计算:所计算相的成分点、合金成分点和二 者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆。合金成分点为 支点。计算方法同杠杆定律。
三元相图分析 13
6.4 三元共晶相图
6.4.1 组元在固态互不溶,具有共晶转变的相图 1. 相图分析 点:熔点;二元共晶点;三元共晶点。
三元相图分析 14
面: 区:
液相面 固相面 两相共晶面 三相共晶面 两相区:3个 单相区:4个 三相区:4个 四相区:1个
三元相图分析 15
三元相图分析
❖ 投影图
三元相图分析
三元相图的主要特点 (1)是立体图形,主要由曲面构成; (2)可发生四相平衡转变; (3)一、二、三相区为一空间。
三元相图分析 3
6.1三元相图的成分表示法 6.1.1 浓度三角形(等边、等腰、直角三角形) (1)已知点确定成分; (2)已知成分确定点。
等边浓度三角形
三元相图分析 4
三元相图分析 28
6.6 具有化合物的三元相图及三元相图的简化分割
三元相图分析 29
❖ 6.7 三元合金相图应用举例 6.7.1
三组分体系等温相图的绘制
三组分等问题系相图的绘制一、实验原理三组分体系K=3,当体系处于恒温恒压条件,根据相律,体系的条件自由度*f 为 *f =3-φ式中,φ为体系的相数。
体系的最大条件自由度max*f=3-1=2,因此,浓度变量最多只有两个可用平面图表示体系状态和组成间的关系,成、称为三元相图。
通常用等边三角形坐标表示。
等边三角形顶点分别表示纯物A 、B 、C ,AB 、BC 、CA 三条边分别表示A 和B 、B 和A 、C 和A 所组成的二组分体系的组成,三角形内任一点都表示三组分体系的组成。
图中的P 点,其组成表示如下:经P 点作平行于三角形三条边的直线,并交三边于a 、b 、c 三点。
若将三边均分成100等分,则P 点的A 、B 、C 组成分别为:A%=Pa=Cb,B%=Pb=Ac,C%=Pc=Ba.苯-醋酸-水时属于具有一对共轭溶液的三液体体系相图,即三组份体系中两对液体A 和B ,A 和C 完全互溶,而另一对B 和C 只能有限度的混溶,见图2:图2中,E 、K 2、K 1、P 、L 1、L 2、F 点够长城溶解度曲线,K 1L 1、K 2L 2等是连接线。
溶解度曲线内是两相区,即一层时苯在水中的饱和溶液,另一层是水在苯中的饱和溶液。
曲线外是单相区。
因此,利用体系在相变化时清浊现象的出现,可以判断体系中各组分互溶度的大小。
一般由清变浊,肉眼较易分辨。
所以本实验是向均相的苯-醋酸体系滴加水使之变成二相混合物的方法,确定二相的相互溶解度。
二、仪器药品1、仪器具塞锥形瓶(100ml)2只;(25ml)4只;酸式滴定管(20ml)1只;碱式滴定管(50ml)一只;移液管(1ml、2ml)各一只;刻度移液管(10ml、20ml)各一只;锥形瓶(150ml)2只。
2、药品冰醋酸(分析纯);苯(分析纯);标准NaOH溶液(0.2mol.dm-3);酚酞指示剂三、实验步骤1、测定互溶度曲线在洁净的酸式滴定管内装水,用移液管取10.00ml苯及4.00ml醋酸于干燥的100ml具塞锥形瓶中,然后慢慢滴加水,同时不停摇动,至溶液由清变混,即为终点,几下水的体积,再向此瓶中加入5.00ml的醋酸,体系又成均相,再用水滴定至终点,然后一次用同样的方法加入8.00ml、8.00ml醋酸,分别用水滴定至终点,记录每次各组分的用量。
三组分相图
A
溶液l ,单相区 E
B(s)+l,f=1
F
H
D(s)+l
G C(s)+l
B
NH4NO3
B(s)+D(s)+l,f=0
D(s)+C(s)+l,f=0
D
P
(NH4NO3.AgNO3)
C
AgNO3
10
三组分相图(例1)
例: x,y,z 分别代表不同的三元体系,在该温度 下恒温蒸发,分别最先析出何种晶体?
若有B,C混合物,其组成由G点表示. 向此体系
加水,物系点将沿GA线向纯水组分A点移动,
D
物系点移动到扇形区CEF区间内,如移动到H
点,体系为两相共存,一相为C(NH4NO3)的饱
和溶液,另一相为纯固态C,通过过滤的方法可
2
以得到纯C
若B,C混合物的初始组成为P点. 加入
水后,物系点将进入扇形区BDF,通过
过滤的方法可得到纯B(NH4Cl).
B
P
A
1 T F 4
E
3 H
C
G
8
生成水合物的体系
水(A),NaCl(B),Na2SO4(C)三元体系相图. 有水合物D(Na2SO4.10H2O)生成.
B,C混合物的组成为P时,用加水的 方法,物系点将进入扇形区EFG,过
A
滤可以获得纯的水合物D,但无法
得到纯盐C.
AB: A,B二元体系的组成; BC: B,C二元体系的组成; AC: A,C二元体系的组成.
C%
G
物系点距离某顶点愈近,则体系中此
E
组分的含量愈多,物系点距离某顶点
愈远,则体系中此组分含量愈少.
三组分相图
n( ) xB ( β ) xB n xB ( β ) xB ( ) n( β ) xB xB ( ) n xB ( β ) xB ( ) (6.2.6a)
(6.2.6b)
二组分系统三相平衡的杠杆规则计算: 根据相律,A、B二组分系统成α,β,γ 三相平衡时,系统 的自由度数 F = 2 – 3 + 2 = 1。在压力p恒定条件下,三相平 衡温度 T 和三个相的组成wB(α)、wB(β)、wB(γ)或 xB(α)、xB(β)、 xB(γ)均各为某恒定值。
例3:在一个密闭抽空的容器中有过量的固体 NH4Cl, 同时存在下列平衡:NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) 2HCl(g) = H2(g) + Cl2(g), 求:此系统的 S、R、R´ 、C、P、F ? 解: S = 5,R = 2 p(NH3) = p(HCl) + 2p(H2); p(H2) = p(Cl2) 因为它们在同一相,浓度又成比例。 R´ =2 , C= S – R – R´ = 5 – 2 – 2 = 1, P = 2, F=C–P+2=1–2+2=1
自由度数: F= [P (S - 1) + 2 ] - [ S( P - 1) + R + R´ ] = S – R - R´ – P + 2 =C – P + 2 ——Gibbs相律 相律表达式: F=C–P+2 F:自由度数 C:组分数 2:温度、压力(两个变量)
3.组分数(C)
组分数=化学物质数 - 独立化学平衡反应数 - 独立的限制条件数
组分 B 在系统中的总质量为 mB = m · B ; 在 相与 相的 w 质量分别为: mB( ) = m( ) · B( ) , mB( ) = m( ) · B( )。 w w 因为 B 的总量与计算方法无关,所以:
三组分相图.
若有B,C混合物,其组成由G点表示. 向此体系
加水,物系点将沿GA线向纯水组分A点移动,
D
物系点移动到扇形区CEF区间内,如移动到H
点,体系为两相共存,一相为C(NH4NO3)的饱
和溶液,另一相为纯固态C,通过过滤的方法可
2
以得到纯C
A
1
E
T 3
F
H
若B,C混合物的初始组成为P点. 加入
水后,物系点将进入扇形区BDF,通过
两相区,f=1
单相区,f=2
两相区,f=1
BHale Waihona Puke C水乙醇三元液体体系相图
由A(乙烯腈),B(水)和C(乙醚)组成的三元 体系,三者相互之间都不完全互溶,故在相 图中有三个帽形区.
A(乙烯腈)
当体系的温度降低时,溶解度降低, 相图中的帽形区将逐步增大,达到 一定程度时,三个帽形区会互相重 叠,相图中将出现三相区.
于分离热敏性物料。
反应精馏
• 化工生产中,反应和分离两种操作通常 分别在两类单独的设备中进行。若能将 两者结合起来,在一个设备中同时进行, 将反应生成的产物或中间产物及时分离, 则可以提高产品的收率,同时又可利用 反应热供产品分离,达到节能的目的。
• 反应精馏就是在进行反应的同时用精馏方法分 离出产物的过程。 为提高分离效率而将反应与精馏相结合的一 种分离操作;也是为了提高反应转化率而借助 于精馏分离手段的一种反应过程。
(2) 通过某点的任意
直线上各物系点所
A
代表的体系中,另外
两顶点所代表组分
含量之比, 必定相同.
WB/WC=GI/HG=DC/BD
H
WB/WC=DC/BD B
HG
GI I
三组分体系的相图及其应用-48页精选文档
温度不断升高,互溶程度 加大,两液相共存的帽形区逐 渐缩小,最后到达K点,成均 一单相。将所有等温下的双结 线连成一个曲面,在这曲面之 内是两相区。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/5/26
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/5/26
(3)有三对部分互溶体系
降低温度,三个帽形区扩大以至重叠。
靠近顶点的三小块是单相区, 绿色的三小块是三组分彼此部 分互溶的两相区,中间EDF红 色区是三个彼此不互溶溶液的 三相区,这三个溶液的组成分 别由D,E,F三点表示。
在等温、等压下, D,E,
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/5/26
等边三角形表示法的特点:
(4) 如果代表两个三个组分体 系的D点和E点,混合成新体系 的物系点O必定落在DE连线上。 哪个物系含量多,O点就靠近那 个物系点。
O点的位置可用杠杆规则求 算。用 mD,mE 分别代表D和E的 质量,则有:
mDO DmEOE
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/5/26
部分互溶的三液体体系
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/5/26
部分互溶的三液体体系
在物系点为c的体系中加醋酸,
物系点向A移动,到达 c 1 时,对应的 两相组成为 a 1 和 b 1。由于醋酸在两 层中含量不等,所以连结线 a 1b1 不 一定与底边平行。
萃余相组成为 x 1 ,蒸去S,物系点沿 S x1 移动,到达
H点,含烷烃量比F点高。
上一内容 下一内容 回主目录
液液三组分相图
实验七十六三组分液-液体系的平衡相图预习提问1、什么是平衡相图?答:研究多相系统的状态如何随温度、压力和浓度等条件的改变而发生改变,并用图形表示系统状态的变化,这种图形即为相图即平衡相图,相图即又平衡相图。
2、试用相律分析一下恒温恒压条件时,三组分液-液体系的条件自由度f*为多少?答:相律表达式为:f﹡=c-Q,三组分体系c=3,即f=3- Q。
3、等边三角形坐标的顶点、线上的点、面上的点分别代表几组分的组成?答:三个顶点分别代表三个纯组分A、B和C,AB线代表(A+B)的两组分体系,AC线代表(A+C)的两组分体系,BC线代表(B+C)的两组分体系,面上的点(三角形内各点)是三组分体系。
4、如何确定等边三角形坐标面上的点的组成?答:通过三角形内任何一点O引平行线于各边的直线,根据几何原理,a+b+c=AB=BC=CA=100%,或者a'+b'+c'=AB=BC=CA=100%。
因此,O点的组成可由a'、b'、c'来表示,即O点所代表的三个组分的百分组成是:B%= b',C%= c',A%= a'。
5、通过任一顶点B向其对边引直线BD,则BD线上的各点所表示的组成中,A、C两个组分含量的比值如何?答:A、C两个组分的含量的比值保持不变。
6、如果有两个三组分体系D和E,将其混合之后其组成点会落在哪?答:其成分必定位于D、E两点之间的连线上。
7、对于等边三角形坐标内的任意一组成O,向其加纯B,体系的组成点会落在哪?若蒸发掉B,体系的组成点又会落在哪?答:向其中加入纯B时体系总组成点将沿直线OB向B移动,即落在OB直线上。
蒸发掉B 时体系总组成点将沿直线OB的反方向移动,即落在OB的反向延长线上。
8、已知一三组分体系P的百分组成为:B%=20,C%=30,A%=50,如何在等边三角形坐标上绘制出P点?答:在AB线上确定两个组分的组成点E,A%=50%/(50%+20%)=71.4%,即B%=28.6%,在相图中画出两个组分的所在直线EF平行于AC;同样在BC线上确定两个组分的组成点M,B%=40%,C%=60%,画出两个组分的所在直线MN平行于AB,两条直线相交的点即为P点。
物理化学,三元相图
B 10 20 30 40 II
50
C% 60 70 80 90
50 40 ← A%
30
20 10
C
课堂练习
1. 确定合金I、II、 III、IV的成分
III 点: A%=20% B%=20% C%=60% 70 90 80
B 10 20 30
60 B% 50
40 30 20
40
50
C% 60
III
LA
B
e2 E2
L B
e
e3 E3
L C
C
E3
TC
E2
L C
E1 E3
LA+ B
E2
L B +C
LA+ C
EAe1源自Be e2e3
C
E1 E3
LA+ B
E2
L B +C
LA+ C
E TA TB E1
三 相 平 衡 共 晶 线
——
A3 A2 A1
B3 B2
E2 B1
A
E3
TC E C3 C2 C1
C
3. 直线法则与重心法则
1)直线法则 —— 适用于两相平衡的情况
三元合金R分解为 α与 β 两个新相, 这两个新相和原合金 R点的浓度必定 在同一条直线上。 B
投影到任何一边上,按二 元杠杆定律计算
C% B% g’ R
fg f ' g ' R W ef e' f ' R W
三元相图
一、三元相图几何特征
1. 成分表示法
—— 浓度三角形
等边三角型 B%
B
C%
+ 顺时针坐标
§5.10 三组分系统的相图及其应用(不讲)
部分互溶的三液体系统
在它们组成的三组分系统相图上出现一个帽
形区,在a和b之间,溶液分为两层
8
(1)有一对部分互溶系统 一层是在醋酸存在下, 水在氯仿中的饱和液,如 一系列 a 点所示 另一层是氯仿在水中 的饱和液,如一系列 b 点所示 这对溶液称为共轭溶液
9
(1)有一对部分互溶系统 在物系点为c的系统中 加醋酸,物系点向A移动 到达 c1 时,对应的 两相组成为 a1 和 b1 由于醋酸在两层中含 量不等,所以连结线 a1b1 不一定与底边平行。
三组分低共熔系统的相图
39
三组分低共熔系统的相图
金属Sn、Bi和Pb彼此可 形成三个二元低共熔相图 将平面图向中间折拢, 使代表组成的三个底边Sn-Bi, Bi-Pb和Pb-Sn组成正三角形, 就得到了三维的正三棱柱形 的三组分低共熔相图,纵坐 标为温度。 它们的低共熔点分别为l1,l3 和 l2
24
二固体和一液体的水盐系统
两条特殊线 DF线是B在含有C的 水溶液中的溶解度曲线 EF 线是C在含有B的 水溶液中的溶解度曲线
一个三相点 F点是饱和溶液与 B(s),C(s)三相共存点 f ** 0 B与DF以及C与EF的若干连线称为连结线。
25
盐类提纯 如果B和C两种盐类的混 合物组成为Q点,如何将B(s) 分离出来? 应先加水,使物系点沿 QA方向移动,进入BDF区, 到达R点
b' ' b'
4
等边三角形坐标表示法
A
(3) 如果代表两个三个组分 系统的D点和E点,混合成新 系统的物系点O必定落在DE 连线上。
哪个物系含量多,O点 就靠近那个物系点。 O点的位置可用杠杆规则求 算。用 mD , mE 分别代表D和E的 质量,则有:
三组分液液平衡相图与萃取
+
v
⎟⎟⎠⎞
=
n⎜⎜⎝⎛
v K Dc,A l
+
v
⎟⎞2 ⎟⎠
(25-13)
依此类推,若每次用体积为 l 的萃取剂连续 m 次萃取,则萃余液中残留的 A 的物质的量 应降为
4
nm
=
n⎜⎜⎝⎛
v K Dc,Al
+
v
⎟⎞m ⎟⎠
(25-14)
或
nm n
=
⎜⎜⎝⎛
v K Dc,Al
+
v
⎟⎞m ⎟⎠
(25-15)
大的结果,图中三角形 αβγ 区域是三相共存区。
A
A
A
A
α
β
γ
B
CB
CB
CB
C
(a)
(b)
(c)
(d)
图 25-6 其它类型的三组分液液部分互溶恒温相图
3. Nernst 分配定律
在明了三组分部分互溶相图后,便可对液液萃取进行讨论。首先,从热力学的角度,不 难了解,当萃取达到平衡时,被萃取物质在萃余液和萃取液中必定有一个平衡分配。若用 A 表示被萃取物质,萃余液用 R 表示,萃取液用 E 表示,则萃取达到平衡时,
n(F ) = CO1 n(C) FO1
(25-16)
萃取的结果使系统分成平衡的两相,其中一相为萃取液,以 E1 代表,它含有较多的芳香烃 A 和萃取剂 C。另一相为萃余液,以 R1 代表,它含有比进料 F 更多的非芳香烃 B,这相当 于图 25-7 中一级萃取所得的结果。其中萃余液与萃取液物质的量之比为
n ( R1 ) = E1O1 n ( E1 ) R1O1
(25-17)
物理化学相平衡三组分总结
3.温度对相平衡影响的表示法
B´´
若A、B 间原来为部分互溶,但随 A´´ 温度升高,溶解度增加,变为完全互
溶,则其立体相图如左。
C´´
图中AA´´B ´´ B平面上的L1KL2曲
t
K
线为A- B两组分部分互溶系统温度组
成图。如下图:
B ´ L2´
B L2
t´ k´
t C´ k
L1´ A´ L1 A
B
水
分系统。AL1范围表示水在
氯仿中的不饱和溶液,L2B范围表示氯仿在水中的不饱和溶液
L1 ´´´ k L1´´´ L1´
A
L1 e
氯仿
C 醋酸
L1L2 范围表示液-液两相平衡,两种共 轭溶液的相点分别为 L1与L2 ,L1为水 在氯仿中的饱和溶液, L2为氯仿在水 中的饱和溶液(水层)。
L2 ´´´ d´´ d´
C´´
同温度的溶解度在同一平面上用等
温线表示,所代表的温度注明于线
K
上,即得下图。。
t´ k´
t C´ k
L1´ A´ L1 A
L2 L´ B
t´
t
K L1´ L1
k´
A
k
C
C
C
L1´´´k LL1´1´´
A
L1 e
L2´´´ d´´
d d´
wB
L2´´
L2´
L2
B
第六章 相平衡总结
1 相律—相平衡系统所共同遵循的规律,即: 多相系统的状态如何随温度、压力、 组成等强度性质变化而变化的规律。
④①能相够图描的述结系构统特的点强和度规状律态发 生的②变聚相化集图时态的,、演系系变统统和的 的组相 总合数 组、 成相 或 相组成的变化情况(例如用 步冷曲线表达这种变化);
三组分体系等温相图的绘制
实验9 三组分体系等温相图的绘制实验目的1.绘制苯-乙酸-水三组分体系的相图。
2.学会用韦氏天平测密度的方法。
实验原理对于三组分体系的自由度φφφ-=+-=+-=5232k f ,体系中相数最小是1,则最大自由度4=f ,即温度,压力和两个浓度。
对于凝聚体系,压力对平衡的影响不大,可视压力恒定不变。
若固定温度,则此时自由度2=f ,用平面图即可表示。
通常所用的平面图是一个等边三角形。
如图9-1所示,三角形的三个顶点A ,B ,C 分别表示三个纯组分。
三条边AB ,BC ,C A 分别表示A 和B ,B 和C ,C 和A 所组成的二组分体系,在每条边的任一点表示相应的二组分体系的组成。
在三角形内任意一点表示三组分体系的组成。
如图中的P 点的组成可以通过P 点作平行于三条边的直线,分别交三条边于a ,b ,c 三点,Ac 的长度代表P 点的B 组分含量,Ba 的长度代表P 点C 组分的含量,Cb 的长度代表P 点A 组分的含量。
P 点各组分的百分含量分别为W A %=Cb ,W B %=Ac ,W C %=Ba 。
图9-1 用等边三角形表示三元相图 图9-2 共轭溶液的三元相图对于部分互溶的三种液体所组成的体系,三种液体之间互溶的情况可分为三类:① 一对液体部分互溶,② 两对液体部分互溶,③ 三对液体部分互溶。
苯-乙酸-水为一对液体部分互溶体系,其相图如图9-2所示。
即A ,B ,C 三个组分中B 和C 部分互溶,而A 和B 及A 和C 则是完全互溶。
若B 和C 所组成溶液的浓度在BE 和FC 之间时,这两个组分是可以完全互溶的。
组成在E 、F 之间时溶液分为两层,一层是苯在水中的饱和溶液(E 点),另一层是水在苯中的饱和溶液(F 点),这对溶液称为共轭溶液。
如果在E 、F 之间取任意一组成(注意此时体系分为二层),然后往此体系中逐渐滴加HAc ,由于醋酸在两层中分配的量不等,因此代表两层浓度的点的连线不一定和底边平行,如K 1L 1,K 2L 2等等;将这些连线称为连结线。
三元相图
§5.6 三组分体系的相图及其应用等边三角形坐标表示法三组分体系C=3,f+Φ=5,体系最多可能有四个自由度(即温度、压力和两个浓度项),用三度空间的立体模型已不足以表示这种相图。
若维持压力不变,f*+Φ=4,f*最多等于3,其相图可用立体模型表示。
若压力、温度同时固定,则f**十Φ=3,f**最多为2,可用平面图来表示。
通常在平面图上是用等边三角形(对于水盐体系也有用直角坐标表示者)来表示各组分的浓度。
如图5.33,等边三角形的三个顶点分别代表纯组分A、B和C。
AB线上的点代表A和B所形成的二组分体系,BC线上的点、AC线上的点分别代表B和C,A和C所形成的二组分体系。
三角形内任一点都代表三组分体系。
将三角形的每一边分为0—1之间10份。
通过三角形内任一点O,引平行于各边的平行线,根据几何学的知识可知,a,b及c的长度之和应等于三角形一边之长,即a+b+c= AB=BC=CA=1,或a'+b'+c'=任一边的长=1。
因此O点的组成可由这些平行线在各边上的截距a',b',c' 来表示。
通常是沿着反时针的方向(但也有用顺时针方向者)在三角形的三边上标出A、B、C三个组分的质量分数(即从O 点作与BC的平行线,在AC线上得长度a',即为A的质量分数;从O点作AC 的平行线,在AB线上得长度b',即为B的质量分数;从O点作AB的平行线,在BC线上得长度C',即为C的质量分数)。
图5.33 图5.34 用等边三角形表示组成,有下列几个特点:(1)如果有一组体系,其组成位于平行于三角形某一边的直线上,则这一组体系所含由顶角所代表的组分的质量分数都相等。
例如图5.34中,代表三个不同的体系的d,e,.f三点都位于平行于底边BC的线上,这些体系中所含A的质量分数都相同。
(2)凡位于通过顶点A的任一直线上的体系(例如图5.34中D和D',两点所代表的体系),其中A的含量不同(D中含A比D’中少),但其它两组分B和C的质量分数之比相同。
第11节:三组分系统的相图
l(E) + s(B) + s(A)
A
xB
B
3
• NaCl(A)-KCl(B)- H2O(C) 系统液-固相图Leabharlann Cat M c
C
A B
1
A
b
wB
B
• 三组分系统相图的坐标
三组分系统一对液体部分互溶的恒温液-液相图
• 苯(A)-水(B)-醋酸(C) 系统 在25℃时的溶解度 苯层 水层 C
x水
x醋酸
x水
x醋酸
k a5 d5 b5 b4 b3 b2 b1
0.0005 0.00195 0.9858 0.0141 0.020 0.034 0.091 0.216 0.184 0.270 0.386 0.487 0.663 0.565 0.373 0.216 0.320 0.399 0.501 0.487 A a1
a4
a2
d4
d3 d2 d1 d xB
a3
B
• 苯(A)-水(B)-醋酸(C)液-液平衡相图 “三组分简单液液相图”动画 2
三组分盐-水系统的恒温固-液相图
C l P E L Q
• 共饱点: E点, 对A和 B均饱和的液相点. • 杠杆规则:
M
n(s, B) LM n(l , L) MB
“三组分简单液固相图”动画
三组分系统的图解表示法
• 对三组分系统, F = 3-P + 2 = 5 -P, 1 P 5 , 0 F 4, 4 个独立变量分别是T, p 及两个组成变量 (wA, wB ). • 当压力恒定时, 则有T - wA, wB图; 若再固定温度, 就可用平 面坐标图 等边三角形, 直角三角形或直角坐标描述.
三组分体系相图
三组分体系等温相图的绘制、实验原理三组分体系C=3,当体系处于恒温恒压条件,根据相律,体系的条件自由度f*为f* = 3 - Φ (1)式中,Φ为体系的相数。
体系最大条件自由度f*max =3-1=2,因此,浓度变量最多只有两个可用平面图表示体系状态和组成间的关系,称为三元相图。
通常用等边三角形坐标表示,见图所示。
等边三角形顶点分别表示纯物A、B、C,AB、BC、CA三条边分别表示A和B、B和C、C和A 所组成的二组分体系的组成,三角形内任何一点都表示三组分体系的组成。
图中的P点,其组成表示如下:经P点作平行于三角形三边的直线,并交三边于a、b、c三点。
若将三边均分成100等分,则P点的A、B、C组成分别为:A%=Pa=Cb,B%=Pb=Ac,C%=Pc=Ba。
本实验讨论的苯—醋酸—水体系属于具有一对共轭溶液的三液体体系,即三组分中二对液体A和B,A和C完全互溶,而另一对B和C只能有限度的混溶,见图所示。
图中,E、K2、K1、P、L1、L2、F点构成溶解度曲线,K1L1、K2L2等是连结线。
溶解度曲线内是两相区,即一层是苯在水中的饱和溶液,另一层是水在苯中的饱和溶液。
曲线外是单相区。
因此,利用体系在相变化时清浊现象的出现,可以判断体系中各组分间互溶度的大小。
本实验是向均相的苯—醋酸体系滴加水使之变成二相混合物的方法,确定二相间的相互溶解度。
仪器药品1、仪器带塞锥形瓶(100mL) 2只,带塞锥形瓶(25mL) 4只,酸式滴定管(50mL) 1只,碱式滴定管(50mL) 1只,移液管(1mL、2mL) 各1只,刻度移液管(10mL、20mL) 各1只,锥形瓶(150mL)4只2、药品冰醋酸(分析纯),苯(分析纯),标准NaOH溶液(0.25mo1/l),酚酞指示剂。
试验步骤1、测定互溶度曲线(1)、在洁净的酸式滴定管内装水,用移液管取10.00mL苯及4.00mL醋酸于干燥的100mL 具塞锥形瓶中,然后慢慢滴加水,同时不停摇动,至溶液由清变浑,即为终点,记下水的体积。
三组分相图.doc
(三组分相图的制备)实验报告实验日期:成绩:班级:学号:姓名:教师:同组者:三组分体系相图的制备一、实验目的制备等温、等压下苯—水—乙醇三组分体系相图。
二、实验原理三组分体系的组成可用等边三角坐标表示。
等边三角形三个顶点分别代表纯组分A、B和C,则AB线上各点相当于A和B组分的混合体系,BC线上各点相当于B和C组分的混合体系。
AC线上各点相当于A和C组分的混合体系.在苯—水—乙醇三组分体系中,苯与水是部分互溶的,而乙醇和苯、乙醇和水都是完全互溶的。
设由一定量的苯和水组成一个体系,其组成为K,此体系分为两相:一相为水相,另一相为苯相。
当在体系中加入乙醇时,体系的总组成沿AK移至N点。
此时乙醇溶于水相及苯相,同时乙醇促使苯与水互溶,故此体系由两个分别含有三个组分的溶液组成,但这两个液相的组成不同。
若分别用b1、c1这两个平衡的液相的组成,此两点的连线成为联系线,这两个溶液称为共轭溶液。
代表液—液平衡体系中所有共轭液相组成点的连线称为溶解度曲线(如图1—1)。
曲线以下区域为两相共存区,其余部分为均相区。
此图称为含一对部分互溶组分的三组分体系液—液平衡相图。
图1-1 三组分体系液液平衡相按照相律,三组分相图要画在平面上,必须规定两个独立变量。
本试验中,它们分别是温度(为室温)和压力(为大气压)。
三、实验仪器与药品1.仪器25ml酸式滴定管2支,5ml移液管1支,50ml带盖锥形瓶8个。
2.药品苯(分析纯),无水乙醇(分析纯),蒸馏水。
四、实验步骤1.取8个干燥的50ml带盖锥形瓶,按照记录表格中规定体积用滴定管及移液管配置6种不同浓度的苯—乙醇溶液,及里两种不同浓度的水—乙醇溶液。
2.用滴定管向已配好的水—乙醇溶液中滴苯、向苯—乙醇溶液中滴水至清液变浊,记录所滴苯、水的体积。
滴定时必须充分摇荡,同时注意动作迅速,尽量避免由于苯、乙醇的挥发而引入的误差。
3.读取室温。
4.记录表格。
五、数据处理根据附录,在室温t=23℃下,水的密度d(水)=0.99756g/cm3,又d=A+Bt+Ct2+Dt3,对于苯A=0.90005,B=-1.0636×103-,C=-0.0376×106-D=-2.213×109-,得d(苯)=0.87554 g/cm3,同理可得d(乙醇)=0.78687 g/cm3。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
由混合物P,通过加水的方法可以
得到的纯物质为复盐D.
A
溶液l ,单相区 E
B(s)+l,f=1
F
H
D(s)+l
G C(s)+l
B
NH4NO3
B(s)+D(s)+l,f=0
D(s)+C(s)+l,f=0
D
P
(NH4NO3.AgNO3)
C
AgNO3
三组分相图(例1)
例: x,y,z 分别代表不同的三元体系,在该温度 下恒温蒸发,分别最先析出何种晶体?
有KNO3,NaNO3混合物,物系点为x,利 用相图可找到合理的提纯工艺路线.
在298K下加水使物系点进入BFH两相
区,过滤可得纯KNO3.
滤液组成为H,在373K下等温蒸发,使
物系点到M,过滤可得纯NaNO3.
向母液O中加入原料x,物系点
D
达到N,在298K加水使物系点
移动至P,过滤得纯B.
F E
P
b P’
b’ P’’
P’’’ a’’
B
甲苯
b’’
C
水
三元液体体系相图
由A(乙烯腈),B(水)和C(乙醇)组成的三元 体系,因为水与乙烯腈;乙醇与乙烯腈都不 完全互溶,故在相图中有两个帽形区.
A(乙烯腈)
TT12
当体系的温度降低时,溶解度一 般会降低,相图中的帽形区将逐 步增大,达到一定程度时,两个帽 形区会互相重叠,形成一个大的 两相区,其它区域则为单相区.
P点在单相区,若使体系的物系点沿AP移动, 当进入帽形区后,体系则会分为两相.
如移动到P’,P’’,P’’’点时,体系分为两相,相 的组成分别为:a与b;a’与b’;a’’与b’’.
a,b分别为甲苯层和水层,此两相平衡共存
a
的液层称为共轭溶液(conjugate solution).
a’
A(HAc)
两相区,f=1单相区,f=2两相区,f=1B
C
水
乙醇
三元液体体系相图
由A(乙烯腈),B(水)和C(乙醚)组成的三元 体系,三者相互之间都不完全互溶,故在相 图中有三个帽形区.
A(乙烯腈)
当体系的温度降低时,溶解度降低, 相图中的帽形区将逐步增大,达到 一定程度时,三个帽形区会互相重 叠,相图中将出现三相区.
B,C混合物的组成为P时,用加水的 方法,物系点将进入扇形区EFG,过
A
滤可以获得纯的水合物D,但无法
得到纯盐C.
溶液l ,单相区 F
G
B(s)+l,f=1
D(s)+l
E
H
D B(s)+D(s)+l,f=0
B(s)+D(s)+C(s),f=0
B
C
P
生成复盐的体系
水(A),NH4NO3(B),AgNO3(C)三元体系相图. 有复盐D(NH4NO3.AgNO3)生成.
三组分相图
第六节 三组分相图
• 三组分体系的相律为:
• f = 3-+2 = 5- (1)
• 要完全地描述三元体系,需要4个独立变量, 要用4维空间才能完全描述,这在现实世界 是无法做到的.
•
f=0,
max=5,
• 三元体系最多可以有5相共存.
生成水合物的体系
水(A),NaCl(B),Na2SO4(C)三元体系相图. 有水合物D(Na2SO4.10H2O)生成.
H2O
Na2SO410H2O
P
NaNO3
P点为含水复盐 有4个三相区; 4个两相区; 1个单相区.
Na2SO4
三 组 分 相 图
三 组 分 相 图
三 组 分 相 图
三 组 分 相 图
三元液体体系相图
三元液体体系的相图有多中类型.
图中所示为HAc,H2O,甲苯三元相图.
水与甲苯不完全互溶,故有分层现象出现.图中 的帽形区是两相区,偏C一方者为水层,偏B一方 者为甲苯层.物系点落在帽形区内时,体系将为 两相共存.
H G
P
O M
重复以上操作可以分离混
B
合盐,得到纯B和纯C.
N x
C
解: 连接Ax,Ay,Az,并将其延长, 其延长线分别进入扇形区BEF, DFH和CHG,故:
x: 首先析出B(NH4NO3);
y: 首先析出D(NH4NO3.AgNO3);
z: 首先析出C(AgNO3).
A
y
x
z
E
G
F
H
B
NH4NO3
D (NH4NO3.AgNO3)
C
AgNO3
三组分相图( 例2 )
物系点落在三相区时,三液相共存, 在表观上,将会出现互不相溶的3 个液层.
目前,尚未发现4液相共存的现象.
B 水
l
两相区,f=1 E
三相区,f=0
两相区,f=1
D
F
l
两相区,f=1
l
C 乙醚
三元相图的应用
A:H2O; B: KNO3; C:NaNO3.
A
蓝色:298K的相图;
紫红色:373K的相图.