第4 5 节：二组分理想液态混合物的气液平衡相图

t/ ℃ 110.62 108.75 104.87 103.00 101.52 97.76 95.01 92.79 90.76 88.63 86.41 84.10 81.99 80.10
xB(l) 0
0.042 0.132 0.183 0.219 0.325 0.467 0.483 0.551 0.628 0.712 0.810 0.900 1.000
在气相线之下，系统 压力低于任一混合物的 饱和蒸气压，液相无法 存在，是气相区。
在液相线和气相线之间 的梭形区内，是气-液两 相平衡。
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压力-组成图
➢ 压力 p 与气相组成 yB 的关系: 可由式 p = pA* + (pB* pA* ) xB 和式 yB = pB*xB /p 联解
得到. 以 p 对 yB 作图, 即压力-组成图上的气相线.
1
压力-组成 (p-x) 图
设组分A和B形成理想液态混合物, 一定温度下达气液平衡.
➢ 压力p与液相组成xB的关系: pA pA xA pA (1 xB ), pB pB xB p pA pB pA (1 xB ) pB xB
p pA ( pB pA )xB f ( xB )
p l
t =const.
pB
a
L1
l+g
L3 L2
M
G1 G2
pA
b G3
g
0 A xL xM xG xB
C6H5CH3(A) - C6H6(B)
1B
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压力-组成图
到达L1后，液相开始蒸发， 最初形成的蒸气相的状态为 G1所示，系统进入平衡区。
在此区内，压力继续降 低，液相蒸发为蒸气。当系 统点为M点时，两相平衡的 液相点为L2，气相点为G2， 这两点均为相点。两个平衡 相点的连接线称为结线。
T一定
gp yA yB pA pB
以 p 对 xB 作图得一直线, 即压力-组成图上的 液相线. 仅对理想液态混合物, 液相线为直线.
xA xB l
•理想液态混合物的 气 - 液平衡
A 和 B 均满足
pB = p*B2xB
1. 1压. 压力力--组组成成图 图
P-x-y图：这是 p-x 图的一种，把液相组成 x 和气相 组成 y 画在同一张图上。液相蒸气总压与蒸气组成关
系线称作气相线。
yA
pA p
pA* xA p
Q pB* p pA*
pA* p
1
yA xA
如果
p* A
p* B
，则 yA xA ，即易挥发的组分在气
相中的成分大于液相中的组分，反之亦然。 3
1. 1压. 压力力--组组成成图 图
在等温条件下，p-x-y 图分为三个区域。在液相线
之上，系统压力高于任一混合物的饱和蒸气压，气相 无法存在，是液相区。
• 相点: 表示各个相的状态的 点. P = 1, 系统点与相点重 合, P = 2 时, 两个相点位于 系统点两侧的相线上, 且 3 点处于一水平线(结线)上 (因3 个状态点的压力等同).
• 分析相图.
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压力-组成图
应用相图可以了解指 定系统在外界条件改变时 的相变化情况。
若在一个带活塞的导热 气缸中有总组成为xB(M) (简写为xM)的 A，B二组分 系统，将气缸置于100°C 恒温槽中。起始系统压力 pa，系统的状态点相当于 右图中的 a 点。 当压力缓慢降低时，系统 点沿恒组成线垂直向下移 动。在到达L1 前,一直是单 一的液相。
0.8179
77.22
0.7327
0.8782
83.31
0.8243
0.9240
89.07
0.9189
0.9672
98.45
0.9565
0.9827
91.79
5
1.000
1.000
99.82
压力-组成图
• 系统点: 相图上表示系统总 状态的点. 系统变压(或变 温)时, 系统点总是垂直于 组成坐标而移动.
xB(g) 0
0.089
0.2ຫໍສະໝຸດ Baidu7
0.384
0.395
0.530
0.619
0.688
0.742
0.800
0.853
0.911
0.958
1.000
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温度-组成图
• 系统点和相点的含义 同 P-x 图
• 与纯物质不同, 由于气化时 液相组成不断变化(剩余难 挥发组分愈来愈多), 相变温 度不断升高. 两相的相对量 按杠杆规则变化.
溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的温 度称为沸点。某组成的蒸气压越高，其沸点越低， 反之亦然。
T-x图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常 在等压下进行。T-x图可以从实验数据直接绘制。 也可以从已知的p-x图求得。
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温度-组成图
• 甲苯(A) - 苯(B)系统在 p = 101.325 Pa下温度与两相组成的关系
压力继续降低，系统点到 达G3时，液相全部蒸发为蒸 气，最后消失的一滴液相的 状态点为 L3 。
p l
t=const.
pB
a
L1
l+g
L3 L2
M
G1 G2
pA
b G3
g
0 A xL xM xG
1
xB
B
C6H5CH3(A) - C6H6(B)
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2. 温度2.-温组度成-组图成图(T-x)图
T-x图 亦称为沸点-组成图。若外压为大气压力，当
恒压降温，t2是该气相的露
§6.4 二组分理想液态混合物的气-液平衡相图
对于二组分系统，C=2，F=4–P。 P 至少为1，则
F最多为3。这三个变量通常是T，p 和组成 x。所以
要表示二组分系统状态图，需用三个坐标的立体图 表示。
保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。 （1） 保持温度不变，得 p-x 图 较常用 （2） 保持压力不变，得 T-x 图 常用 （3） 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。
• 泡点: 液相升温至开始起泡 沸腾的温度; 露点: 气相降 温至开始凝结的温度. 两点 之间为相变温度区间, 与系 统总组成有关.
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温度-组成图
若有状态为 a 的液态混 t
合物恒压升温， t1 是该液相
的泡点。液相线表示了液相
tA
组成与泡点关系，所以也叫 t2 泡点线。
若将状态为 b 的的蒸气 t1
• 79.7 ℃下苯和甲苯理想液态混合物系统的实测 压力-组成 数据
xB 0 0.1161 0.2271 0.3383
yB 0 0.2530 0.4295 0.5667
p / kPa 38.46 45.53 52.25 59.07
0.4532
0.6656
66.50
0.5451
0.7574
71.66
0.6344