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二组分液液平衡系统相图
二组分液液平衡系统相图
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系统由浑浊变清?
水-正丁醇溶解度图
解析:(1) 系统为纯水;其物 系点为e,在20℃下滴加正丁 醇时,物系点沿ea线向a移动, 达a点时,正丁醇在水中达饱 和,稍微过量,系统因出现 了醇层会变浑浊,a点对应的 组成W醇%为7.81%,设加入正 丁醇的量为W醇克,则:
W醇 7.81% W醇 100.0
• l2 的组成向 B 方向移动。
一、部分互溶液体的相互溶解度
如果升温,苯酚在水中的溶解度沿AC 线向上变化,水在苯酚中的溶解度沿 BC线向上变化,彼此的溶解度都增加。 如继续升温,则两层的组成逐渐接近, 最后汇集到C点,此时两层的浓度一样 而成单相溶液; 以C点以上,溶液成单相,自由度
F K 1 2 11 2
实用物理化学
目录图第表二章 相平衡
1 相律和相平衡的基本概念 2 单组分系统相平衡相图 3 二组分固-液平衡系统相图 4 气-液平衡系统相图 35 二组分液-液平衡系统相图 6 三组分平衡系统相图(自学)
第五节 二组分液-液平衡系统相图
【知识与能力目标】 1、理解部分互溶双液体系的相图 2、掌握水蒸气消耗系数及其物理意义
H2O 质量分数
C6H5 NH2
H2O-C6H5 NH2的溶解度图
帽形区内两相共存
一、部分互溶液体的相互溶解度 2.具有最低临界溶解温度
水-三乙基胺的溶解
度图如图所示。
343
323
T/K
在 TB(约为291.2K)以下 303
,两者可以任意比例互溶,
升高温度,互溶度下降,出 TB
B
现分层。
等压 两相
f= C + 1 = 22 + 1 = 1 右图中即为水-酚体系在恒压下的温度-组成图。
一、部分互溶液体的相互溶解度
• 图中ACB曲线以外的区域是单 相区,只有一个液相,自由度: f = C +1 = 2 1 + 1 = 2
(黄色阴影面)
• 在ACB曲线以内的区域是两相区, • 在此区域内有两个相互平衡的
453
两液体完全互溶。 在这两个温度之间只能部分
413
等压
c'
两相
互溶,形成一个完全封闭的溶度曲 373
线,曲线之内是两液相共存区。
Tc
c
单相
特点:在高温或低温下,二组分可以 以任意比例混合而成单一液相,只是 在某一温度区间,二组分部分互溶而 分成共轭双层
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
水 质量分数
第五节 二组分液-液平衡系统相图
一、部分互溶液体的相互溶解度 二、部分互溶液体的蒸馏 三、不互溶的液-液系统—水蒸气蒸馏
第五节 二组分液-液平衡系统相图
一、部分互溶液体的相互溶解度
当两种液体性质上有明显的不同,体系的行 为比之理想溶液有很大的偏差时,会发生“部分互 溶”的现象,即一液体在另一液体中只有有限的溶 解ห้องสมุดไป่ตู้。
如果继续往此体系中加酚,则两个 液相的组成仍然为 X1 和 X2,但这 两个液相的互比量变化。随着酚的
不断加入,l1 相会减少,l2 相的量
会增加。当总组成为 X 时 :
• 当体系的总组成为 X2 时,l1 相恰好消失。
• 如果继续加酚至组成为 b 时,则体系中只有一个水在酚 中的不饱和溶液相了。
5
甲醇-环己烷
49.1
29
水-酚
65.9
66
甲醇-二硫化碳 40.5
20
水-苯胺
167.0
15
一、部分互溶液体的相互溶解度
根据两组分的性质及互溶程度可分为四类: 1、具有最高临界溶解温度 2、具有最低临界溶解温度 3、同时具有最高和最低临界溶解温度 4、不具有临界溶解温度
一、部分互溶液体的相互溶解度
(1) 在20℃下往100.0g水中慢慢滴加正丁 醇,当系统开始变浑浊时,加入正丁醇 的量是多少?
(2) 计算正丁醇的加入量为25.0g时,一 对共轭溶液的组成及数量。
(3) 至少应加入多少正丁醇才使水层消失? (4) 将100g水和25g正丁醇的混合液加热
至80℃时,两共轭溶液的数量比为多少? (5) 将上述混合物加热,将在什么温度下
(3)相变曲线。
区:帽形区外,溶液为单一液 相,帽形区内,溶液分为两 点相:。临界溶解温度C
临界溶解温度的高低反映了一对液体间的互溶能力, 可以用来选择合适的萃取剂。
2020/2/26
常见的部分互溶双液体系的临界溶解温度 及相应的组成表
体系A-B 临界溶解温度(C) 百分组成 WA%
苯胺-己烷
59.6
71.2%<wB<100%
水的酚溶液
62.0%<wB<100% 50.0%<wB<100%
第五节 二组分液-液平衡系统相图
一、部分互溶液体的相互溶解度
共轭溶液: T一定时,部分互溶的溶液浓度超过
一定范围,体系分层形成两个液相,当溶解达到 平衡时,这对彼此互相饱和的两个溶液。
◦ ① 酚在水中的饱和溶液; ◦ ② 水在酚中的饱和溶液。
烟碱
水-烟碱的溶解度图
一、部分互溶液体的相互溶解度 (4) 不具有临界溶解温度
一对液体在它们存在的温度范围内,不论以何种比例混 合,一直是彼此部分互溶,不具有会溶温度。
乙醚与水组成的双液 系,在它们能以液相存在 的温度区间内,一直是彼 此部分互溶,不具有临界 溶解温度 。
实例解析
实例: 在加压容器内测定、绘制的水-正丁醇溶解度图如 下,试回答下列问题:
2.若某温度时有一组成为 d 的溶液,其状态点在ACB曲 线的外面,故此时只有一 个液相存在。
• 如果将此溶液冷却,则当温度降 低到 50C时,体系的状态点正
好落在ACB曲线的 l1 上,此时体 系即将出现另一液相 l 2;
温度继续降低,共轭溶液的组成会随之变改:
• l1 的组成向 A 方向移动;
例如水(A)-苯酚(B): 在23.9℃及标准压力下,往水中逐渐加苯酚。
7.5%
0
7.5%
23.9 ℃ 0<wB<7.5%
酚的水溶液
50 ℃ 0<wB<11.5%
65 ℃ 0<wB<18.5%
71.2% 7.5%
71.2% 7.5%
71.2% 7.5%
7.5%<wB<71.2%
共轭溶液
11.5%<wB<62.0% 18.5%<wB<50.0%
7.5%
71.2% 7.5%
71.2% 7.5%
71.2% 7.5%
一、部分互溶液体的相互溶解度
部分互溶液体的温度-组成图 • 根据相律,在温度和压力一定的情
况下,共轭溶液的组成是确定的。 因为这时自由度: f= C + 0 = 22 + 0 = 0 • 而在压力一定的条件下,共轭溶液 的组成将随温度的不同而改变,因 为这时,自由度:
表示在此温度以上,水与苯酚可以任意比例混溶而不分层,则C 点称为临界点,C点所对应的温度称为“最高临界溶解温度” 。
从上述图中可以看出:AC线相当于苯酚在水中的溶解度曲 线,BC线相当于水在苯酚的溶解度曲线
一、部分互溶液体的相互溶解度
水-苯酚系统溶解度图
线:(1)溶解度曲线;
(2)共轭相相点曲线;
W水
W醇
db
da 79.9 20.0 59.9 4.91 20.0 7.81 12.19
水-正丁醇溶解度图
而W水+W醇=125.0(g) 计算可得:W水=103.9(g), W醇=21.1(g)
(3)向系统继续滴加正丁 醇时,系统的物系点由d 向b移动,共轭溶液的组 成不变,数量比不断变化,
A. 系统在M点是2个部分互溶的液相 B. 系统在N点是2个部分互溶的液相
C. 系统在M点是单一液相,f=1 D. 系统在N点是单一液相,f=2
2.A和B形成部分互溶体系,如图所示。在帽形区外点M和
帽形区内点N,它们的自由度正确的是( C )。
A. M=1, N=1
B. M=1, N=2
C. M=2, N=1
或 :Wl 1 Xl2 Wl 2 Xl1
讨论
1. 在 50C 时,组成为 a 的溶液是酚在水中的不 饱和溶液。
• 如果在恒温度下往此溶液中加酚, 则体系的状态点(物系点) 将沿 a b 线向右移动;
当体系的总组成恰好落在ACB曲线上(即l1)时,体系中即 将出现组成为 X2 的另一液相 l2。
• 连接 l1 和 l2 的线就是“结线”。
• 当体系的总组成(物系点)落在结线上时,体系两相共存。 • 且这两相的互比量(质量比)应遵守杠杆规则。
一、部分互溶液体的相互溶解度 •比如体系的总组成为 X 时,共轭溶液的组成分 别 为 X1 和 X2 , 而 这 两 个 相的互比量为:
Wl1 l1X Wl2 l2X
【教学重点】 1. 部分互溶双液系统的相图
【教学难点】 1.水蒸气蒸馏原理
第四节 二组分气-液平衡系统相图
一、 拉乌尔定律及理想溶液 二、 气相组成与液相组成 三、 非理想溶液对理想溶液的偏差 四、 蒸馏与精馏原理
第五节 二组分液-液平衡系统相图
一、部分互溶液体的相互溶解度
当两种液体的性质差别较大时,可发生部分互 溶的现象,即在某温度范围内,两种液体的相互 溶解度都不大, 只有当一种液体的量很少,另一 种液体的量相对较多时,才能形成均匀的一相, 而在其它配比下,系统将分层而呈两个液相平衡 共存。此时将这两液相称为共轭溶液。
液相存在; • 自由度: f * = C +1 = 2 2 +1 = 1
(曲线ACB)
一、部分互溶液体的相互溶解度
在 50C 时,这两个相互 平衡的液相(即共轭溶液)
为l1 和 l2 ,其组成分别
为 X1 和 X2。
– X1 是酚在水中的饱和溶液组成;
– X2 是水在酚中的饱和溶液的组成。
W醇 8.47(g)
水-正丁醇溶解度图
(2)当正丁醇的加入量为 25.0g时,系统的总组成为:
W醇 %
25.0 25.0 100.0
20%
此时系统的物系点为d,在液-
液两相平衡共存区内,共轭两
液相的相点为a和b,它们的组
成是水层中W醇%=7.81%;醇层 中W醇% =79.9%,由杠杆规则:
由杠杆规则:
W水 W醇 gb/
ga/ 73.5 20.0 4.08 20.0 6.89
(5)继续升温,系统的物系点垂直向
上移动达k点时,醇层消失,系统 由浑浊变清,k点对应的温度是
124.5℃。
水-正丁醇溶解度图
课堂练习
1.二种液体A和B形成部分互溶系统,如图所示。在帽形 区外点M和帽形区内点N,它们的状态正确的是( B )
D. M=2, N=2
课堂练习
3.苯酚和水是部分互溶的,在20℃时两共轭 液层的组成分别为含苯酚8.4%和72.2%(质 量百分数)。今有含50%苯酚的样品5kg,求 每一层(中酚层苯含酚酚的:量2.3。5kg,水层含酚:0.146kg)
二、部分互溶液体的蒸馏
两种液体的性质差别较大 时,A-A分子和B-B分子间的 引力必定会比A-B分子间的引 力大得多,所以A、B二组分 溶液的蒸气压曲线上会出现 最高点,而在沸点-组成图上 会出现最低恒沸点。并且在 常温下呈液态部分互溶而分 为两液层。
p 影响不大,通常是T-x图——溶解度曲线
第五节 二组分液-液平衡系统相图
一、部分互溶液体的相互溶解度
例如
在通常温度下将少量的酚加入水中时,开始酚是 完全溶解的。
如果继续往水里加酚,在浓度超过一定数值以后, 就不再溶解。
这时溶液中出现两个液层,这两个液层是部分互 溶的饱和溶液,即:
一、部分互溶液体的相互溶解度
达b点时水层消失,设此 时加入正丁醇量为W醇, 则:
W醇
W醇
100.0
79.9
W醇 397 .(5 g)
水-正丁醇溶解度图
(4)将100.0g水和25.0g正丁醇混合 加热时,系统的物系点由d垂直向 上移动达g点,共轭两液相的相点
为a′和b′。它们的组成是水层 中W醇%=6.89%,醇层中W醇%=73.5%,
1.具有最高临界溶解温度
D点:苯胺在水中的饱和溶解度 E点:水在苯胺中的饱和溶解度
温度升高,互溶程度增加
B点:水与苯胺完全互溶
TB 是最高临界溶解温度
DB线是苯胺在水中的溶解度曲线 EB线是水在苯胺中的溶解度曲线
T/K
453
单相
TB
B 等压
373 A'
An
A"
T1
两相
313 D
C
E
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
单相
TB 以下是单一液相区,
以上是两相区。
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
水
质量分数
三乙基胺
水-三乙基胺的溶解度图
一、部分互溶液体的相互溶解度
3.同时具有最高、最低临界溶解温度
水和烟碱的溶解度图:
Tc'在最低临界溶解温度
Tc'
(约334 K)以下和在最高临界
473
T/K
溶解温度 Tc(约481K)以上,
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