河北科技大學教案用紙河北科技大學大學英語課

1、第 20次課 2 學時上次課復習：回憶§ 6.4二組分理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖；§ 6.5二組分真實液態(tài)混合物的氣-液平衡 相圖；§ 6.7二組分液態(tài)局部互溶系統(tǒng)及完全不互溶系統(tǒng)主要內(nèi)容講解上節(jié)課局部疑難習題本次課題或; 互溶系統(tǒng)液-固教材章節(jié)題目：§ 6.8 二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖；§ 6.9二組分固態(tài)呈平衡相圖；§6.10生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖教學要求：掌握1二組分固態(tài)系統(tǒng)典型相圖重點：二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液 -固平衡相圖；生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖難點：二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液 -固平衡相圖；生成化合物的

2、二組分凝聚系統(tǒng)相圖教學手段及教具：多媒體結(jié)合板書講授內(nèi)容及時間分配：§ 6.8二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖0.5學時§ 6.9二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖0.7學時§ 6.10生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖0.8學時課后作業(yè)6.16; 6.19; 6.23參考資料物理化學第四版，南京大學傅獻彩等著物理化學解題指導河北科技大學物理化學教研室編注：本頁為每次課教案首頁§ 6.8二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖相圖的分析熱分法溶解度法1相圖的分析固態(tài)完全不互溶系統(tǒng)相圖典型相圖2.熱分析法重點掌握首先標出純Bi和純Cd的熔點。將100- Bi的試管加

3、熱熔化，記錄步冷曲 線，如a所示。在546K時出現(xiàn)水平線段，這時有Bi(s)出現(xiàn)，凝固熱抵消 了自然散熱，系統(tǒng)溫度不變，這時條件自由度 F、C-P胡辺/丸當熔液全部凝固，p =1,F* =1，溫度繼續(xù)下降。所以546 K是Bi的熔點同理，在步冷曲線e 上, 596 K是純Cd的熔點。分別標在T-x圖上。0Cd-Bi尢相昂的繪制(1)作含20 Cd, 80 Bi的步冷曲線Cd-Bi二無相圖的*1(2)將混合物加熱熔化，記錄步冷曲線如 b所示。在C點，曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折，有Bi(s)析出，降溫速度變慢；F 二C -P 1 = 2-2 1 = 1至D點，Cd(s)也開始析出，溫度不變；廠=2-31=0至D

4、 '點,熔液全部凝結(jié)為Bi(s)和Cd(s)，溫度又開始下降；F亠2 - 2 1 = 1含70 Cd的步冷曲線d情況類似，只是轉(zhuǎn)折點F處先析出Cd(s)。將轉(zhuǎn)折 點分別標在T-x圖上。4仃譏上0 仆空 D.4 Uii D.8 ICd-Bi二元相圖的絵制(3)作含40： Cd的步冷曲線。將含40： Cd，60 Bi的系統(tǒng)加熱熔化，記錄步 冷曲線如C所示。開始，溫度下降均勻，到達 E點時，Bi(s)，Cd(s)同時 析出，出現(xiàn)水平線段。F、C -P V =2-3 V =0 ,當熔液全部凝固，溫度又繼續(xù)下降，F(xiàn)* =2 -2 1 =1，將E點標在T-x圖上完成Bi-Cd T-x相圖將A,C,

5、E點連接，得到Bi(s)與熔液兩相共存的液相組成線；將H,F,E點連接，得到Cd(s)與熔液兩相共存的液相組成線；將D,E,G點連接，得到Bi(s),Cd(s)與熔液共存的三相線；熔液的組成由 E 點表示。這樣就得到了 Bi-Cd的T-x圖。3.溶解度法般了解溶解度法繪制水-鹽相圖譎砂hQ的財料* 砂脣6(NH4hSOrH?0 的相圖以H2O-(NH4)2SO4系統(tǒng)為例，在不同溫度下測定鹽的溶解度，根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)，繪制出水-鹽的T-x圖。圖中有四個相區(qū):LAN以上，溶液單相區(qū)LAB之內(nèi)，冰+溶液兩相區(qū)NAC以上，(NH4)2SO4(s)和溶液兩相區(qū)BAC線以下，冰與(NH4LSO4(s)兩相

6、區(qū)圖中有三條曲線:LA線 冰+溶液兩相共存時，溶液的組成曲線，也稱為冰點下降曲線。AN線(NH4)2SO4(s) +溶液兩相共存時，溶液的組成曲線，也稱為鹽的飽和溶解度曲線。BAC線 冰+ (NH 4)2SO4(s) +溶液三相共存線。圖中有兩個特殊點:L點 冰的熔點。鹽的熔點極高，受溶解度和水的沸點限制，在圖上無 法標出。A點 冰+ (NH 4)2SO4(s) +溶液三相共存點。溶液組成在A點以左者冷卻,先析出冰；在A點以右者冷卻，先析出(NH4)2SO4(s)水-鹽冷凍液在化工生產(chǎn)和科學研究中常要用到低溫浴，配制適宜的水-鹽系統(tǒng)，可以 在冬天，為防止路面結(jié)冰，撒上鹽，實際用的就是冰點下降原

7、理。得到不同的低溫冷凍液例如:水鹽系統(tǒng)低共熔溫度H2O-NaCI(s)252 KH2O-CaCI2(s)218 KH2O-KCIG)262.5 KH2O-NH4CI(s)257.8 K結(jié)晶法精制鹽類例如，將粗NH42SO4鹽精制。首先將粗鹽溶解，加溫至 353 K，濾去不 溶性雜質(zhì)，設這時物系點為S。冷卻至Q點，有精鹽析出。繼續(xù)降溫至 R 點R點盡可能接近三相線，但要防止冰同時析出，過濾，得到純NH42SO4晶體，濾液濃度相當于y點。再升溫至O點，參加粗鹽，濾去 固體雜質(zhì)，使物系點移到S點，再冷卻，如此重復，將粗鹽精制成精鹽。 母液中的可溶性雜質(zhì)過一段時間要作處理，或換新溶劑。§ 6

8、.9二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖固態(tài)完全互溶系統(tǒng)固態(tài)局部互溶系統(tǒng)1.固態(tài)完全互溶系統(tǒng)典型相圖沒有蠱需、就低.&的老全互藩si涿體的舞晶連程兩個組分在固態(tài)和液態(tài)時能彼此按任意比例互溶而不生成化合物，也沒有低共熔點，稱為完全互溶固溶體。Au-Ag, Cu-Ni，Co-Ni系統(tǒng)屬于這種類 型。以Au-Ag相圖為例，梭形區(qū)之上是熔液單相區(qū)，之下是固體溶液簡稱固 溶體單相區(qū)，梭形區(qū)內(nèi)是固-液兩相共存，上面是液相組成線，下面是 固相組成線。完全互溶固溶體出現(xiàn)最低點或最高點當兩種組分的粒子大小和晶體結(jié)構(gòu)不完全相同時，它們的T-x圖上會出現(xiàn)最低點或最咼點。例如：Na2CO3-K2CO3,KCI-K

9、Br,Ag-Sb,Cu-Au等系統(tǒng)會出現(xiàn)最低點但出現(xiàn)最高點的系統(tǒng)較少343|：|口 2OJ H60810薄CMTiWm .kCiHuhJ 口HAB席配羸點的老全里雜團暑障附構(gòu)出疥最低羸憐屯全互垛厠母律的利凹MBiJ2.固態(tài)局部互溶系統(tǒng)典型相圖兩個組分在液態(tài)可無限混溶，而在固態(tài)只能局部互溶，形成類似于局部互 溶雙液系的帽形區(qū)。在帽形區(qū)外，是固溶體單相，在帽形區(qū)內(nèi)，是兩種固 溶體兩相共存。屬于這種類型的相圖形狀各異，現(xiàn)介紹兩種類型：(1)有一低共熔點，(2)有一轉(zhuǎn)熔溫度。(1)系統(tǒng)有一低共熔點在相圖上有三個單相區(qū)：AEB線以上，熔化物(L)AJF以左，固溶體(1)BCG以右，固溶體(2)； 有三個

10、兩相區(qū)：AEJ 區(qū)，L +( 1)； BEC 區(qū)，L + (2)； FJECG 區(qū)，(1) + (2)；AE，BE是液相組成線；AJ，BC是固溶體組成線；JEC線為三相共存線， 即、和組成為E的熔液三相共存，E點為、(2)的低共熔點。兩個 固溶體彼此互溶的程度從JF和CG線上讀出。三條步冷曲線預示的相變化為：1從a點開始冷卻，到b點有組成為C的固溶體(1)析出，繼續(xù)冷卻至 d以下，全部凝固為固溶體(1)。2從e點開始冷卻，依次析出的物質(zhì)為：熔液L > L + (1) > (1) (1) + (2)3 從j點開始，那么依次析出物質(zhì)為：L > L + (1)?(1) + (2)

11、+L (組 成為E)?(1) + (2)熔化宙申相?曲常14H單相GI L- I I k .1h? H L .f00.2Q.4D.6Q.51.0Hg Cdffifll U 譏& cdHg-Cde 爼今減團態(tài)祁分互泳"弄有i曲津鍛度2系統(tǒng)有一轉(zhuǎn)熔溫度 相圖上有三個單相區(qū)： BCA線以左，熔化物L ADF區(qū)， 固溶體1BEG以右， 固溶體2有三個兩相區(qū)BCEL+ 2ACDL+ 1FDEG1 + 2因這種平衡組成曲線實驗較難測定，故用虛線表示條三相線CDE是三相線：1熔液組成為C,2固溶體1組成為D3固溶體2組成為E三相共存。CDE對應的溫度稱為轉(zhuǎn)熔溫度，溫度升到 455K時，固溶

12、體1消失, 轉(zhuǎn)化為組成為C的熔液和組成為E的固溶體2。§ 6.10生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖生成穩(wěn)定化合物系統(tǒng)生成不穩(wěn)定化合物系統(tǒng)典型相圖1. 生成穩(wěn)定化合物系統(tǒng)穩(wěn)定化合物，包括穩(wěn)定的水合物，它們有自己的熔點，在熔點時液相和固 相的組成相同。屬于這類系統(tǒng)的有：CuCIs-FeCI3sAu(s)-2Fe(s)CuCJ -KCI酚-苯酚FeCb-HzO 的4種水合物H2SO4 -出0的3種水合物典型相圖1.生成穩(wěn)定化合物系統(tǒng)CuCI(A)與FeCIa(B)可形成化合物C，H是C的熔點，在C中參加A或B組分都會導致熔點的降低。這張相圖可以看作A與C和C與B的兩張簡單的低共熔相圖合并而成

13、， 所有的相圖分析與簡單的二元低共熔相圖類似。II心-H點a的柯國H2O與H2SO4能形成三種穩(wěn)定的水合物，即H2SO4 H2O (C3),H2SO4 2H2O (C2),H2SO4 4H2O (G)，它們都有自己的熔點。這張相圖可以看作由4張簡單的二元低共熔相圖合并而成。 如需得到某一 種水合物，溶液濃度必須控制在某一范圍之內(nèi)。純硫酸的熔點在283 K左右，而與一水化合物的低共熔點在 235 K，所以 在冬天用管道運送硫酸時應適當稀釋，防止硫酸凍結(jié)。典型相圖2. 生成不穩(wěn)定化合物系統(tǒng)不穩(wěn)定化合物，沒有自己的熔點，在熔點溫度以下就分解為與化合物組成不同的液相和固相。屬于這類系統(tǒng)的有：CaF2 - CaCI?Au-Sb22KCI-CuCI 2K-Na在CaF2(A)與CaCl2(B)相圖上,C是A和B生成的不穩(wěn)定化合物。因為C沒有自己的熔點，將C加熱，到O點溫度時分解成CaF(s)和組成為N的熔液，所以將O點的溫度稱為轉(zhuǎn)熔溫度(peritectic temperatu©。FON線也稱為三相線，由A(s)，C(s)和組成為N的熔液三相共存，與一般三相線不同的是：組成為N的熔液在端點，而不是在中間相區(qū)分析與簡單二元相圖類似，在OIDN范圍內(nèi)是C(s)與熔液(L)兩相共存。分別從a，b，d三個物系點冷卻熔液，與線相交就有相變，依次變