水盐体系相图及其应用2

16 B
F=2-P+1=3-P
P=1，F=2-1+1=2
250
15
封存区闭，区也BE称DB为是NNaaNNOO33的固结相晶与区其。饱和溶液共 200
14
封闭区AECA是冰与冰的饱和溶液共存区，
也称为冰的结晶区。
150
13
F=2-P+1=3-P P=2，F=2-2+1=1
未饱和溶液L
100
12
11
右纵轴为NaNO3一元体系， 其中B点为熔点，是液态 NaNO3与固相NaNO3处于平衡 的二相点。
F=1-P+1=2-P
对于A、B两点，P=2，F=2-2＝0
t（℃） 300 250
16 B 15
14 200
150
13
未饱和溶液L
100
12
11
10
50
9 NaNO3+L
12 A
0 C 冰+L
3
45
A1 0
①
6
F=2-P+1=3-P P=2，F=2-2+1=1 直线RE1K是固相冰、固相Mn(NO3)2·6H2O及 对冰与Mn(NO3)2·6H2O都饱和的液相，是三相共
-10 -20
2 3
②
③ S6 S3
存的三相线。 直线PE2H是固相 Mn(NO3)2·3H2O ,Mn(NO3)2·6H2O及共饱和溶液 共存，是三相共存的三相线。
二、复杂二元相图的标绘
（1）分析数据； （2）建立坐标系； （3）标出数据点，并编号标点； （4）连溶解度曲线； （5）确定有关固相的位置，根据水和盐的组成，在图中画一条竖线，
这条竖线叫固相组成竖直线； （6）划分相区。有以下三条原则：
①共饱点与平衡的两个固相点（共三点）连直线作为相区划分线； ②固相组成竖直线作为相区划分线； ③上述两条原则作出的相区划分线不得互相穿过，即只能成T字形相
65.6 76.8
ice ice ice ice+ Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O＋Mn(NO3)2·3H2O
Mn(NO3)2·3H2O Mn(NO3)2·3H2O
第二章 二元水盐体系相图
第一节 简单二元水盐体系相图 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
第一节 简单二元水盐体系相图
一、相律特征 二、坐标系 三、简单二元水盐相图的标绘 四、简单相图的点、线、面的意义
一、相律特征
组分数等于2的体系是二元体系。它是由一种单盐和水组成， 是水盐体系中最简单的类型。 例如， KCl－H2O体系或书写为 K＋//Cl-－H2O体系．
P=3，F=3-3=0
-30 R
-40 ④ （W）W 20
5
4
K
E1
40 60 80
Mn(NO3)2 100
Mn(NO3)2，%（wt）
图2-2 Mn(NO3)2—H2O体系相图
二、复杂二元相图的标绘
1.稳定水合盐相图实例
t（℃）
30
（2）点
E1它表示冰与Mn(NO3)2·6H2O两个 20
固相平衡的饱和溶液，是低共熔冰盐
t（℃） 300 250
16 B 15
14 200
150
13
未饱和溶液L
100
12
11
10
50
9 NaNO3+L
12 A
0 C 冰+L
3
78 45 6
E
-50 冰+ NaNO3
（W）W
20
40
60
80
NaNO3，%（wt） 图2-1 NaNO3—H2O体系相图
D 100 S（S）
三、简单二元水盐相图的标绘
长混合方共形存CD区SW，是是冰二与相纯区Na。NO3二种纯固相的 50
10 9 NaNO3+L
F=2-P+1=3-P P=2，F=2-2+1=1
12 A
0 C 冰+L
3
45
7
8 6
E
D
-50 冰+ NaNO3
（W）W
20
40
60
S（S） 80 100
NaNO3，%（wt） 图2-1 NaNO3—H2O体系相图
第二节 复杂二元水盐体系相图
一、稳定水合物和不稳定水合物 二、复杂二元相图的标绘 三、水合盐相图分析 四、转溶现象
一、稳定水合物和不稳定水合物
盐和水生成水合物，又叫水合盐。 1.稳定水合盐
这种水合盐加热至熔点熔化时，固相和液相有相同的组成，即水合盐无论 在固态或熔化后的液态中，都有相同的组成，都能稳定的存在而不分解， 因此，又称为有相合熔点的化合物，或称为同成分水合盐。 2.不稳定水合盐 这种水合盐加热至一定温度时，不是简单的熔化，而是生成无水盐或含水 少的水合盐及同时生成较水合盐含水量多的溶液，因而造成固液两相组成 不一致。这个温度就是固液异组成物的“熔点”，或叫不相称熔点。这个 温度实际上也是水合盐的分解温度，故称这种水合盐为异成分水合盐或不 相称水合盐。 3.判断 稳定水合盐和不稳定水合盐的区别主要在于它们受热时呈现的不同现象。 确定某一水合盐是否稳定，要通过实验来判定。
10 A
①
合晶点（低共熔点），也是无变量点。
1 0
E2它表示Mn(NO3)2·6H2O与 Mn(NO3)2·3H2O两个固相平衡的饱和
溶液，两盐共饱点。
2 -10
3 -20 ②
⑥ 10
F 11
B8 ⑤
P 9H E2
7⑦
6
③ S6 S3
P=3，F=3-3=0
-30 R
-40 ④ （W）W 20
5
4
K
17
125
29.0
18
200
31.5
平衡固相
ice ice ice ice ice+NaCl·2H2O NaCl·2H2O NaCl·2H2O NaCl·2H2O NaCl·2H2O＋NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl
NaCl
NaCl
H
t（℃）
180
160
7
8 6
E
-50 冰+ NaNO3
（W）W
20
40
60
80
NaNO3，%（wt） 图2-1 NaNO3—H2O体系相图
D
S（S） 100
四、简单相图的点、线、面的意义
t（℃）
（2）线
16 B
曲线BE是NaNO3在水中的溶解度曲 300
线，它表示NaNO3的饱和溶液。
250
15
曲线AE是NaNO3溶液的结冰线，也 称为冰的溶解度曲线。
点、线、面的意义
（1）线 曲线0E 是NaCl溶液的结冰线，也称为冰的溶解度曲线。 曲线EQ 是NaCl·2H2O在水中的溶解度曲线，它表示
NaCl·2H2O饱和溶液。 曲线QH 是NaCl在水中的溶解度曲线，它表示NaCl的饱和溶液。 直线FED是固相冰、固相NaCl·2H2O及对NaCl·2H2O与冰都饱
交。
二、复杂二元相图的标绘
1.稳定水合盐相图实例
表2－2 Mn(NO3)2—H2O体系相平衡数据
编号
符号
温度
液相组成Mn(NO3)2，％（wt）
平衡固相
1
A
0
2
-10
3
-20
4
E1
-36
5
-29
6ຫໍສະໝຸດ Baidu
0
7
11
8
B
25.8
9
E2
23.5
10
27
11
F
35.5
0 21.3 33.0 40.5 24.3 50.5 54.6 62.3 64.6
200
14
F=2-P+1=3-P P=2，F=2-2+1=1
150
未饱和溶液L 100
13
12 11
直线CED是固相冰、固相NaNO3及对 冰与NaNO3都饱和的液相，是三相 共存的三相线。
10
50
9 NaNO3+L
12 A
0 C 冰+L
3
45
7
8 6
E
P=3，F=3-3=0
-50 冰+ NaNO3
和的液相，是三相共存的三相线。
直线QGH是固相NaCl·2H2O、固相NaCl及对NaCl·2H2O与 NaCl都饱和的液相，是三相共存的三相线。
（2）点 E点 表示冰与NaCl·2H2O两个固相平衡的饱和溶液，是低共熔冰
NaNO3 NaNO3 NaNO3
三、简单二元水盐相图的标绘
（2）相图的标绘完全符合连续原 理和相应原理。 ①分析相平衡数据。 ②建立坐标系。 ③标出数据点，并编号标点。 ④连溶解度曲线。 ⑤确定有关固相的位置。 ⑥划分相区。
t（℃） 300 250
16 B 15
14 200
150
13
未饱和溶液L
13
未饱和溶液L
100
12
11
10
50
9 NaNO3+L
12 A
0 C 冰+L
3
45
7
8 6
E
-50 冰+ NaNO3
（W）W
20
40
60
80
NaNO3，%（wt） 图2-1 NaNO3—H2O体系相图
D S（S）
100
四、简单相图的点、线、面的意义
（4）区域
t（℃）
AEB曲线上方的区域表示不饱和相区 。 300
二元水盐体系相律公式为： F=2-P+1=3-P 可见，在二元体系中，处于平衡状态的相最多有3个，因相数
最少为1，故体系中可以自由变动的变量有2个，即温度和溶液的 浓度。浓度变量亦可以称为内部变量。
二、坐标系
横坐标来表示组 成；纵坐标来表 示温度，温度用 ℃表示。
横轴为一定长度， 等分为100份，左 端点W表示纯水， 右端点S（或用其 他符号）表示纯 盐，见图2－1。
2.不稳定水合盐相图实例 表2－3 NaCl—H2O体系相图数据
编号
符号
温度(℃)
液相组成NaCl，％（wt）
1
A
2
3
4
5
E
6
7
8
9
Q
10
11 12 13
14 15
16
0 -5 -10 -15 -21.1 -15 -10 -5 0.15 10 20 25 40 50 75 100
0 7.9 14.0 18.9 23.3 24.2 24.0 25.6 26.3 26.3 26.4 26.45 26.7 26.9 27.45 28.25
34.0
ice
12 100
63.8
平衡固相
NaNO3 NaNO3 NaNO3 NaNO3
5 -17.7
38.0
ice+ NaNO3 13 150
73.7
NaNO3
6 -10
7
0
8
20
39.7 42.1 44.4
NaNO3 NaNO3 NaNO3
14 200 15 250 16 300
83.2 92.0 100.0
（W）W
20
40
60
80
D S（S）
100
NaNO3，%（wt） 图2-1 NaNO3—H2O体系相图
四、简单相图的点、线、面的意义
t（℃）
（3）E点
它表示冰与NaNO3两个固相平 衡的饱和溶液，是低共熔冰 盐合晶点，也是无变量点。
P=3，F=3-3=0
16 B 300
250
15
14 200
150
二、复杂二元相图的标绘
1.稳定水合盐相图实例
t（℃）
（1）线
F 11
曲线AE1是Mn(NO3)2溶液的结冰线，也称为冰 30 的溶解度曲线。
曲线E1BE2是Mn(NO3)2·6H2O在水中的溶解度 20
B 810⑤ P 9H
E2
曲线，它表示Mn(NO3)2·6H2O的饱和溶液。
10
7⑥
曲线E2F是Mn(NO3)2·3H2O在水中的溶解度曲 线，它表示Mn(NO3)2·3H2O的饱和溶液。
（1）应从溶解度手册中查出该体系的相平衡数据。
编号 温度
1
0
2 -5
3 -10
4 -15
表2-1 NaNO3—H2O体系相平衡数据
液相组成 NaNO3,%(wt)
平衡固相 编号 温度 液相组成NaNO3,%(wt)
0
ice
9 40
51.2
13.5
ice
10 60
55.5
25.0
ice
11 80
59.8
140
120
S
W
RL
100
80
60
A
M
40
N1
20
N2
Q 0
C
B
原
盐
组
成
G
线
H1
-20F N3
（-4W0
10
）
W
D E
20
30
40
50
60
70 80
90
NaCl,%
图2-3 NaCl—H2O体系相图
10NS0 （aCSl ）
图中有一种水合盐NaCl·2H2O生成，水合盐的组成含盐61.86%， 有两个零变点E、Q，数据完整，覆盖了整个体系的图面。
共存区，也称为Mn(NO3)2·3H2O的结晶区。 封闭区AE1R→冰与冰的饱和溶液共存区，也称为冰的
结晶区。
长方形RKS6W→冰与Mn(NO3)2·6H2O二种纯固相的 混合共存区，是二相区。
长方形PHS3S6→ Mn(NO3)2·6H2O与 Mn(NO3)2·3H2O二固相的混合共存区，是二相区。
100
12
11
10
50
9 NaNO3+L
12 A
0 C 冰+L
3
45
7
8 6
E
-50 冰+ NaNO3
（W）W
20
40
60
80
NaNO3，%（wt） 图2-1 NaNO3—H2O体系相图
D S（S）
100
四、简单相图的点、线、面的意义
（1）纵轴
左纵轴为纯水一元体系， 其中A点为冰点，是液相水 与固相冰处于相平衡状态 的二相点。
E1
40 60 80
Mn(NO3)2 100
Mn(NO3)2，%（wt）
图2-2 Mn(NO3)2—H2O体系相图
（3）面
AE1BE2 F曲线上方的区域→不饱和相区。 封闭区E1BE2PK → Mn(NO3)2·6H2O固相与其饱和
溶液共存区，也称为Mn(NO3)2·6H2O的结晶区。 封闭区E2FH → Mn(NO3)2·3H2O固相与其饱和溶液