第二章水盐体系
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无论从何处开始,体系点达到 共晶线，液相组成达到E点。
T W a1 a2 G E M S b1(T1) b2(T2) H 温度 TM 体系点 液相点 固相点 M M ——
TM →T1 M →a1 M→ a1
（ TM ）
b1
T1 →T2 a1 →m T2 →TE m →n T < TE n →
a1 →a2 b1→ b2 a 2 →E b 2 → H —— H →, G →
联线规则：两个分体系和总体系在一条联线上的规则叫做联线规则。 a：液相点→ xB(l) o：体系点→ xB(体) b ：气相点→xB(g)
no ng nl no xo ng xo nl xo no xo ng xg nl xl
（1） （2）
T TA* a o
g
b
（3）
ng ( xg xo ) nl ( xo xl ) （4）
T-p图 — 根据实验数据绘制
1． 点、线、面的意义 面：单相区，P=1；f =2 双变量区，
AOB：水蒸气稳定区 AOC：水稳定区 BOC：冰稳定区
p
C 水 R 冰 F O
A
水蒸气
B
T1 T2 T
线：两相平衡，为单变量系 — P =2 f =1 OA：液(水)-气(水蒸气)平衡线，水蒸气压曲线
OF ：过冷水-水蒸气平衡
p
C 水 冰 F
A
不稳定 OB：固(冰)-气(水蒸气)平衡 冰升华曲线 OC：固(冰)-液(水)平衡， 冰融化曲线
O
水蒸气
B
T
点： O点——三相点：单组分体系点 冰-水-气三相平衡→P =3 f = 0， TO =273.16K, （0.01℃） p C pO = 610.62Pa 水 冰点 ： p = 101325Pa 冰 T =273.15K, （0.00℃） O F 在大气中，结冰时的 B 体系点，液态是水溶液
ng
xo xl ao nl xg xo ob
l
TB* xB(l) A xB(o) xB→ xB(g) B
（5）
ng
ao nl ob ; no ab no ab
（6）
a nl
o
b ng
线段ao、bo和ab的长度可由a、o和b的 坐标求得，也可由直尺直接测量得到。
四、冷却过程分析
吉林树挂（雾凇） [ H2O (g) H2O (s) ]
第二节 二元系相图
一、二元系相律
C = 2 f = 2 –P +2 = 4 –P Pmin=1 fmax= 3 fmin= 0 Pmax= 4 实际中，采用平面图： 固定T →作 p- xi (蒸气压-组成)图 固定p →作 T- xi (沸点-组成)图 描述二元系需要三个独立变量(T，p，xi)
m n
A
xB→
B
TM →T1：随T下降，系统点垂直向下移动， 到达a1点时，B盐开始饱和。 T1 →TE： B盐单独析出，到达n时，水开始 结冰。 T < TE ：进入冰和盐的共晶区，此时没有 液相。 Wl ( a2 ) bm T2 : 2 WB(s ,b2 ) a2 m
Wl ( a2 ) WB(s ,b2 ) WM
A
水蒸气
T
2.三相点与冰点的区别
三相点是物质自身的特性，不能加 以改变，H2O的三相点: T = 273.16 K， p = 610.62 Pa 冰点是在大气压力下，水、冰、气 p C A 三相共存。当大气压力为105 Pa 时，冰 水 点温度为273.15 K，改变外压，冰点也 随之改变。 冰 冰点温度比三相点温度低0.01 K是 O F 水蒸 由两种因素造成的： 气 （1）因外压增加，使凝固点下降 B 0.00748 K； （2）因水中溶有空气，使凝固点下降 T 0.00241 K。
第一节 单元系相图
一．单元系相律
单元系 — 纯物质体系， C = N = 1, 则 f = C - P + n = 3 - P Pmin= 1 ，f = 2，单相，双变量系(T，p); P = 2 ，f = 1，两相共存，单变量系(T或p); Pmax= 3 ，f = 0，叁相共存，无变量系;
二．常压下水的相图
溶解度法是绘制水-盐体系相图的一种常用方法
下面对H2O(A)－(NH4)2SO4体系的液、固平衡相图的得来先进行定性解释。 160 t/℃ 120 80 40 0 - 40 L l(A+B)+s(A) l(A+B) l (A+B)+s (B) N （定量方面具体实验数据见上页表）
二、简单二元系水盐相图
1. 面：
单相区—— 液相线以上 f * = 2-1+1=2； 两相区——WGE，SHE 和 GHBA f * = 2-2+1=1； W T
l l + sA
S
2. 线：
A物液相线——W E， G
l + sB
E
H
B物液相线—— S E
液相线上，f * = 2-2+1=1； 共晶线——GEH 线，三相线， f * = 2-3+1=0； A水
s A + sB xB→
盐 B
3.点：
纯物质凝固点—— W 和 S ，f * = 0； T 共晶点——E，三相点， f E* = 2-3+1=0； W G S
共晶反应：
l(E)
冷却 加热 H
sA(G) + sB(H)
A 水
E
xB→
盐 B
三、杠杆规则
杠杆规则证明：
体系点：体系的总组成点 相 点：表示相组成和相态的点
wenku.baidu.com
六、溶解度法绘制水-盐体系相图
不同温度下(NH4)2SO4在水中的溶解度
温度 t / ℃ 0 -1.99 -5.28 -10.15 -13.99 -18.50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 108.50(沸点) 液相组成 w[（ NH4)2 SO4 ] 0 0.0652 0.1710 0.2897 0.3447 0.3975 0.4122 0.4211 0.4300 0.4387 0.4480 0.4575 0.4664 0.4754 0.4847 0.4944 0.5042 0.5153 固相 冰 冰 冰 冰 冰 冰+ （ NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4
T W a1 a2 G E M S b1(T1) b2(T2) H 温度 TM 体系点 液相点 固相点 M M ——
TM →T1 M →a1 M→ a1
（ TM ）
b1
T1 →T2 a1 →m T2 →TE m →n T < TE n →
a1 →a2 b1→ b2 a 2 →E b 2 → H —— H →, G →
联线规则：两个分体系和总体系在一条联线上的规则叫做联线规则。 a：液相点→ xB(l) o：体系点→ xB(体) b ：气相点→xB(g)
no ng nl no xo ng xo nl xo no xo ng xg nl xl
（1） （2）
T TA* a o
g
b
（3）
ng ( xg xo ) nl ( xo xl ) （4）
T-p图 — 根据实验数据绘制
1． 点、线、面的意义 面：单相区，P=1；f =2 双变量区，
AOB：水蒸气稳定区 AOC：水稳定区 BOC：冰稳定区
p
C 水 R 冰 F O
A
水蒸气
B
T1 T2 T
线：两相平衡，为单变量系 — P =2 f =1 OA：液(水)-气(水蒸气)平衡线，水蒸气压曲线
OF ：过冷水-水蒸气平衡
p
C 水 冰 F
A
不稳定 OB：固(冰)-气(水蒸气)平衡 冰升华曲线 OC：固(冰)-液(水)平衡， 冰融化曲线
O
水蒸气
B
T
点： O点——三相点：单组分体系点 冰-水-气三相平衡→P =3 f = 0， TO =273.16K, （0.01℃） p C pO = 610.62Pa 水 冰点 ： p = 101325Pa 冰 T =273.15K, （0.00℃） O F 在大气中，结冰时的 B 体系点，液态是水溶液
ng
xo xl ao nl xg xo ob
l
TB* xB(l) A xB(o) xB→ xB(g) B
（5）
ng
ao nl ob ; no ab no ab
（6）
a nl
o
b ng
线段ao、bo和ab的长度可由a、o和b的 坐标求得，也可由直尺直接测量得到。
四、冷却过程分析
吉林树挂（雾凇） [ H2O (g) H2O (s) ]
第二节 二元系相图
一、二元系相律
C = 2 f = 2 –P +2 = 4 –P Pmin=1 fmax= 3 fmin= 0 Pmax= 4 实际中，采用平面图： 固定T →作 p- xi (蒸气压-组成)图 固定p →作 T- xi (沸点-组成)图 描述二元系需要三个独立变量(T，p，xi)
m n
A
xB→
B
TM →T1：随T下降，系统点垂直向下移动， 到达a1点时，B盐开始饱和。 T1 →TE： B盐单独析出，到达n时，水开始 结冰。 T < TE ：进入冰和盐的共晶区，此时没有 液相。 Wl ( a2 ) bm T2 : 2 WB(s ,b2 ) a2 m
Wl ( a2 ) WB(s ,b2 ) WM
A
水蒸气
T
2.三相点与冰点的区别
三相点是物质自身的特性，不能加 以改变，H2O的三相点: T = 273.16 K， p = 610.62 Pa 冰点是在大气压力下，水、冰、气 p C A 三相共存。当大气压力为105 Pa 时，冰 水 点温度为273.15 K，改变外压，冰点也 随之改变。 冰 冰点温度比三相点温度低0.01 K是 O F 水蒸 由两种因素造成的： 气 （1）因外压增加，使凝固点下降 B 0.00748 K； （2）因水中溶有空气，使凝固点下降 T 0.00241 K。
第一节 单元系相图
一．单元系相律
单元系 — 纯物质体系， C = N = 1, 则 f = C - P + n = 3 - P Pmin= 1 ，f = 2，单相，双变量系(T，p); P = 2 ，f = 1，两相共存，单变量系(T或p); Pmax= 3 ，f = 0，叁相共存，无变量系;
二．常压下水的相图
溶解度法是绘制水-盐体系相图的一种常用方法
下面对H2O(A)－(NH4)2SO4体系的液、固平衡相图的得来先进行定性解释。 160 t/℃ 120 80 40 0 - 40 L l(A+B)+s(A) l(A+B) l (A+B)+s (B) N （定量方面具体实验数据见上页表）
二、简单二元系水盐相图
1. 面：
单相区—— 液相线以上 f * = 2-1+1=2； 两相区——WGE，SHE 和 GHBA f * = 2-2+1=1； W T
l l + sA
S
2. 线：
A物液相线——W E， G
l + sB
E
H
B物液相线—— S E
液相线上，f * = 2-2+1=1； 共晶线——GEH 线，三相线， f * = 2-3+1=0； A水
s A + sB xB→
盐 B
3.点：
纯物质凝固点—— W 和 S ，f * = 0； T 共晶点——E，三相点， f E* = 2-3+1=0； W G S
共晶反应：
l(E)
冷却 加热 H
sA(G) + sB(H)
A 水
E
xB→
盐 B
三、杠杆规则
杠杆规则证明：
体系点：体系的总组成点 相 点：表示相组成和相态的点
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六、溶解度法绘制水-盐体系相图
不同温度下(NH4)2SO4在水中的溶解度
温度 t / ℃ 0 -1.99 -5.28 -10.15 -13.99 -18.50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 108.50(沸点) 液相组成 w[（ NH4)2 SO4 ] 0 0.0652 0.1710 0.2897 0.3447 0.3975 0.4122 0.4211 0.4300 0.4387 0.4480 0.4575 0.4664 0.4754 0.4847 0.4944 0.5042 0.5153 固相 冰 冰 冰 冰 冰 冰+ （ NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4 （NH4)2 SO4