33-二组分系统液液平衡相图课件.ppt

1、Physical Chemisty1.液态完全互溶系统的液态完全互溶系统的蒸气压蒸气压组成图组成图(1)无极值的蒸气压无极值的蒸气压组成图组成图 理想理想液态混合物系统的液态混合物系统的蒸气压蒸气压组成图组成图 重点回顾重点回顾*Bp*Apl(A+B)C6H5CH3(A)yB0.00.20.40.60.81.00.80.60.20.40.0g(A+B)t=79.7 l(A+B)lgp /102 kPaC6H6(B)真实液态混合物真实液态混合物系统的系统的蒸气压蒸气压组成图组成图0.240.180.060.120.300.00.20.40.60.81.0*Bp*Apt=25l(A+B)g(A+B

2、)l(A+B)g(A+B)(A)(B)yBp/102kPa(2)有极值的蒸气压有极值的蒸气压组成图组成图yB0.00.20.40.60.81.0*Bp*Apt=60l(A+B)g(A+B)lgH2O(A)C2H5OH(B)p/102kPa0.80.60.20.41.00.0yB=0.92xB=0.920.00.20.40.60.81.0*Bp*Apl(A+B)g(A+B)CHCl3(A)C3H6O(B)yBp/102kPa1.00.90.70.80.0t=55.1lglgxB0.00.20.40.60.81.0*Bt*Atl(A+B)C6H5CH3(A)C6H6(B)12010060800.0

3、t/g(A+B)p=101325Pal(A+B)g(A+B)(1)无极值的沸点无极值的沸点组成图组成图2.液态完全互溶系统的液态完全互溶系统的沸点沸点组成图组成图CH3Cl(A)C3H6O(B)0.00.20.40.60.81.0*Bt*Atl(A+B)g(A+B)xBt/70655560p=101325Pag(A+B)l(A+B)最高恒沸点最高恒沸点(2)有极值的沸点有极值的沸点组成图组成图0.00.20.40.60.81.0*Atg(A+B)H2O(A)C2H5OH(B)xByBt/12010060800.00.20.40.60.81.0p=101325Pa78.15l(A+B)*Bt最低

4、恒沸点最低恒沸点0.00.20.81.0*Bt*At (A)(B)xB12010060800.00.00.20.81.0t/p=101325Pa0.40.60.40.6（1 1）请写出绿线和）请写出绿线和红线的名称红线的名称（2 2）各相区的稳定）各相区的稳定相态，自由度数相态，自由度数（3 3）若进行精馏操）若进行精馏操作，则塔顶得到的作，则塔顶得到的是什么组分？是什么组分？（4 4）描述系统从状）描述系统从状态态a缓慢地变化到缓慢地变化到b状态相变化情况，状态相变化情况，第一滴液滴的组成？第一滴液滴的组成？最后一个气泡的组最后一个气泡的组成？成？a b 1.1.二组分二组分液态完全不互溶液

5、态完全不互溶系统系统沸点沸点组成图组成图p=p*A+p*B 蒸汽压与温度的关系蒸汽压与温度的关系若两种液体完全不互若两种液体完全不互溶溶,则一定的温度下则一定的温度下,有有p =p*A +p*B 这种关系这种关系与两液相的与两液相的相对量无关相对量无关.可知可知,在一定外压下在一定外压下,两两互不相溶液体的互不相溶液体的共沸点共沸点比比两纯液体的沸点都低两纯液体的沸点都低.333343353363373T/Kp/102 kPa2.21.41.00.20.61.8P*(H2O)P*(C6H6)P*(H2O)+P*(C6H6)水和苯的蒸气压与温度的关系水和苯的蒸气压与温度的关系水水-苯系统在苯系统

6、在 外压为外压为101.325kPa时时的沸点为的沸点为 t=69.9,该温度下苯和水该温度下苯和水的饱和蒸气为分别为的饱和蒸气为分别为73359.3Pa和和27965Pa,故气相组成为故气相组成为可知在可知在恒压恒压下下,该三相平衡系统的该三相平衡系统的自由度数为零自由度数为零.F=CP+1=23+1=0在共沸点受热时在共沸点受热时,水和苯以水和苯以0.276:0.724 的比例同时进入气相的比例同时进入气相.)724.0()1()1(21 苯苯苯苯水水xgxlxl 水水-苯不互溶系统的苯不互溶系统的 气气-液液-液液 三相平衡三相平衡苯苯 p T x苯苯=1水水 p T x水水=1g p

7、T x苯苯(G)724.0)HC()OH()HC()HC(66*2*66*66 pppyyBE图 3-18 H2O(A)-C6H6(B)系统的 沸点-组成图0.00.20.40.60.81.0*Bt*Atl(A)+l(B)g(A+B)g(A+B)l(A)H2O(A)C6H6(B)xBt/1008040600.00.20.40.60.81.0p=101 325Pag(A+B)l(B)CD69.9f=1f=2E E点点共沸点共沸点在共沸点受热蒸发在共沸点受热蒸发,两纯液体将同时消失两纯液体将同时消失.点点 线线 水平线水平线 CED三相线三相线l(A)+l(B)=gE(A+B)加热冷却f=0 系统

8、点位于线上任一位系统点位于线上任一位置置(除两端点除两端点)以两纯液相以两纯液相和气相共存和气相共存.C,E和和 D分别是三个相分别是三个相点点.yBE图 3-18 H2O(A)-C6H6(B)系统的 沸点-组成图0.00.20.40.60.81.0*Bt*Atl(A)+l(B)H2O(A)C6H6(B)xBt/1008040600.00.20.40.60.81.0p=101 325PayB=0.724CD69.9 a b M N 2、二组分、二组分液态部分互溶液态部分互溶系统系统（1）液、液平衡（溶解度图）液、液平衡（溶解度图）实验实验随随T，溶解度增大；，溶解度增大；至某温度以上，二者又可

9、完至某温度以上，二者又可完全互溶全互溶 两个液层两个液层（苯胺层和水层（苯胺层和水层）再加再加B 完全溶解，均一液相；完全溶解，均一液相；定压，恒温下，定压，恒温下，再加再加B B在水中的饱和溶液；在水中的饱和溶液；少量苯胺少量苯胺B投入水中投入水中0.00.20.40.60.81.0l(A+B)l (A+B)l (A+B)H2O(A)C6H5NH2(B)wBt/1601204080p=常数CKGFab167图图3-19 H2O(A)-C6H5NH2(B)系统的溶解度图系统的溶解度图线线FKG点：点：K点点临界会溶点临界会溶点 对应对应 t临界会溶温度临界会溶温度f =C-+1 不包括气相不包

10、括气相；f =1f =2各相区的稳定各相区的稳定相态？相态？f？0.00.20.40.60.81.0l(A+B)l(A+B)l(A+B)H2O(A)C6H5NH2(B)wBt/1601204080p=常数CKllGFab图图3-19 H2O(A)-C6H5NH2(B)系统的溶解度图系统的溶解度图o系统点系统点o点的组成点的组成 l(A+B)、l(A+B)共轭溶液共轭溶液 杠杆规则杠杆规则aoobmm)l()l(图 3-20 H2O(A)-n-C4H9OH(B)系统的液、液、气平衡相图0.00.20.40.60.81.0*Bt*AtH2O(A)n-C4H9OH(B)wBt/12010060800

11、.00.20.40.60.81.0p1=常数GFCED0.00.20.40.60.81.0H2O(A)n-C4H9OH(B)l(A+B)l(A+B)l(A+B)wBt/1201006080p2=常数CKGF124.75H2O(A)-n-C4H9OH(B)系统的溶解度图wB0.00.20.40.60.81.0（2）二组分二组分液态部分互溶液态部分互溶系统的系统的液、液、气平衡相图液、液、气平衡相图H2O(A)C2H5OH(B)图图 2-22 H2O(A)-C2H5OH(B)系统的系统的 沸点沸点-组成图组成图0.00.20.40.60.81.0*AtxBt/12010060800.00.20.4

12、0.60.81.0p=101325Pa*Bt图 3-20 H2O(A)-n-C4H9OH(B)系统的液、液、气平衡相图0.00.20.40.60.81.0*Bt*AtH2O(A)n-C4H9OH(B)wBt/12010060800.00.20.40.60.81.0p1=常数GFCED0.00.20.40.60.81.0*Bt*Atg(A+B)H2O(A)n-C4H9OH(B)wBwBt/12010060800.00.20.40.60.81.0l(A+B)l(A+B)p=常数wB=0.58l(A+B)l(A+B)GFCEDg(A+B)l(A+B)g(A+B)l(A+B)图 3-18 H2O(A)

13、-n-C4H9OH(B)系统的液、液、气平衡相图 线线 点：点：各相区的稳定各相区的稳定相态？相态？f？水平线水平线 CED三相平衡线三相平衡线二组分二组分液态部分互溶液态部分互溶系统的系统的液、液、气平衡相图液、液、气平衡相图l(A+B)+l (A+B)+gE(A+B)0.00.20.40.60.81.0*Bt*Atg(A+B)H2O(A)n-C4H9OH(B)wBwBt/12010060800.00.20.40.60.81.0l(A+B)l(A+B)p=常数wB=0.58l(A+B)l(A+B)GFCEDg(A+B)l(A+B)g(A+B)l(A+B)图 3-18 H2O(A)-n-C4H

14、9OH(B)系统的液、液、气平衡相图a例例1 A，B二组分液态部分互二组分液态部分互溶系统的气溶系统的气液平衡相图如下：液平衡相图如下：（1）标明各区域中的稳定）标明各区域中的稳定相；相；（2）将）将14.4kg纯纯A液体和液体和9.6kg纯纯B液体混合后加热，当液体混合后加热，当温度温度t无限接近无限接近t1(t=t1-dt)时，时，有哪几个相平衡共存？各相的有哪几个相平衡共存？各相的质量是多少？当温度质量是多少？当温度t刚刚离刚刚离开开t1(t=t1+dt)时有哪几个相平衡时有哪几个相平衡共存共存?各相的质量各是多少？各相的质量各是多少？解：解：（1）相区）相区，相态及成分分别为相态及成分

15、分别为g(A+B)，l1(A+B)，g+l，g+l，l2(A+B)，l1+l2 40.0246.9Bw当当t无限接近无限接近t1时时，有两液相共存有两液相共存，设含组分设含组分A较多的较多的相的质量为相的质量为mA，另一相质量为另一相质量为mB由杠杆规则由杠杆规则mA(0.400.20)=mB(0.800.40)mA=16kg mB=8kg 当当t=t1+dt时时，含含B B较多的液相消失较多的液相消失，产生最低共产生最低共沸点的气相沸点的气相，则气、液两相质量各为则气、液两相质量各为12kg。已知已知A液体的沸点比液体的沸点比B液体高液体高,且两者能形成低共沸混合物且两者能形成低共沸混合物E

16、.将任意比例的将任意比例的A和和B进行蒸馏进行蒸馏,塔顶馏出物应是塔顶馏出物应是_.A.纯纯A B.纯纯B C.E D.B+E6-11 已知温度为已知温度为T时时,液体液体A的蒸气压为的蒸气压为13330Pa,液体液体B的蒸气的蒸气压为压为6665Pa.若若A与与B形成理想液态混合物形成理想液态混合物,则当则当A在液相在液相中的摩尔分数为中的摩尔分数为0.5时时,其在气相中的摩尔分数为其在气相中的摩尔分数为_.A.1/3 B.1/2 C.2/3 D.3/46-1 只受环境温度和压力影响的二组分平衡系统只受环境温度和压力影响的二组分平衡系统,可能出现的可能出现的最多相数为最多相数为 _.A.2

17、B.3 C.4 D.56-2 酚与水混合形成相互饱和的两个液层酚与水混合形成相互饱和的两个液层,该平衡系统的独立该平衡系统的独立组分数组分数 C=_,相数相数 P=_,自由度数自由度数 F=_.6-4 如果完全互溶的二组分液体混合物对拉乌尔定律有较大如果完全互溶的二组分液体混合物对拉乌尔定律有较大的正偏差的正偏差,在在T-x 相图中就有一个相图中就有一个 ,此点组成的混此点组成的混合物称为合物称为 ,具有具有 相等和相等和 恒恒定的特征。定的特征。单组分系统相图单组分系统相图1.1.液态完全互溶系统的液态完全互溶系统的蒸气压蒸气压组成图组成图(1)(1)无极值的蒸气压无极值的蒸气压组成图组成图(2)(2)有极值的蒸气压有极值的蒸气压组成图组成图2.2.液态完全互溶系统的液态完全互溶系统的沸点沸点组成图组成图(1)(1)无极值的沸点无极值的沸点组成图组成图(2)(2)有极值的沸点有极值的沸点组成图组成图3.3.二组分二组分液态完全不互溶液态完全不互溶系统系统沸点沸点组成图组成图4 4、二组分、二组分液态部分互溶液态部分互溶系统系统（2 2）二组分）二组分液态部分互溶液态部分互溶系统的系统的液、液、气平衡相图液、液、气平衡相图（1 1）液、液平衡（溶解度图）液、液平衡（溶解度图）