二組分氣液平衡20160407123

1、實(shí) 用 物 理 化 學(xué)化學(xué)教研室 陳先玉電話; QQ：460066952; 郵箱：目錄圖表相律和相平衡的基本概念1單組分系統(tǒng)相平衡相圖 2二組分固-液平衡系統(tǒng)相圖3 3第二章 相平衡氣-液平衡系統(tǒng)相圖 4二組分液-液平衡系統(tǒng)相圖3 5三組分平衡系統(tǒng)相圖（自學(xué)）6【知識(shí)與能力目標(biāo)】 1.掌握拉烏爾定律 2.熟悉二組分理想溶液的氣-液平衡相圖； 3.理解實(shí)際溶液對(duì)理想溶液的偏差，熟悉最高恒沸點(diǎn)與最低恒沸點(diǎn)。 4.理解蒸餾與精餾的原理。【教學(xué)重點(diǎn)】 1.理想溶液與非理想溶液的氣-液平衡相圖【教學(xué)難點(diǎn)】 1.蒸餾與精餾分析第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖一、 拉烏爾定律及理想溶

2、液二、 氣相組成與液相組成第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖四、 蒸餾與精餾原理三、 非理想溶液對(duì)理想溶液的偏差 對(duì)于二組分體系，f 最多為3。這三個(gè)變量通常是T，p 和組成 x。所以要表示二組分體系狀態(tài)圖，需用三個(gè)坐標(biāo)的立體圖表示。保持一個(gè)變量為常量，從立體圖上得到平面截面圖。（1） 保持溫度不變，得 p-x 圖 較常用（3） 保持組成不變，得 T-p 圖 不常用。（2） 保持壓力不變，得 T-x 圖 常用f f=2=22 24 4，1 1，f f3 32 2，f f2 23 3，f f1 14 4，f f0 0 第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖二組分液-液系統(tǒng)液態(tài)完全互溶液態(tài)完全不互溶液態(tài)部分互

3、溶一個(gè)液相（液態(tài)混合物）兩個(gè)液相（純A+純B）兩個(gè)液相（l1+l2）第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖 液體蒸氣壓示意圖 在一定溫度下，當(dāng)液相蒸發(fā)速率與氣相凝結(jié)速率相等時(shí)，液相和氣相達(dá)到平衡，此時(shí)蒸氣所具有的壓力稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓，符號(hào)p* 。一、 拉烏爾定律及理想溶液第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖 稀溶液在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，液面上方溶劑分子的數(shù)目比純?nèi)軇┮好嫔戏降纳?，稀溶液的蒸氣壓要比純?nèi)軇┑牡?。 在一定的溫度及壓力下，稀溶液中溶劑的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶劑在溶液中摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。用數(shù)學(xué)式可表示為：AAAxpp一、 拉烏爾定律及理想溶液（一） 拉烏爾定律第四節(jié)二

4、組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖拉烏爾定律:理想溶液： 在一定的溫度及壓力下，溶液中任意組分在全部濃度范圍內(nèi)均遵守拉烏爾定律的溶液。一、 拉烏爾定律及理想溶液（二）理想溶液第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖總蒸氣壓(p)為二者分壓之和,即:第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖（一）理想溶液氣相組成與液相組成的關(guān)系二、 氣相組成與液相組成1BAxx液相線液相線氣相組成氣相組成? ?第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖（一）理想溶液氣相組成與液相組成的關(guān)系二、 氣相組成與液相組成（1）理想溶液的蒸氣總壓與液相組成成直線關(guān)系；（2）理想溶液的蒸氣總壓總是介于兩純液體的飽和蒸氣壓之間，即PA* p PB* 。若pA p pB

5、, 即 pA / p 1，故yA1，yB xB結(jié)論：易揮發(fā)組分在氣相中的相對(duì)含量大于它在液相中的含量。根據(jù)道爾頓分壓定律有: 第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖（一）理想溶液氣相組成與液相組成的關(guān)系二、 氣相組成與液相組成BpAp（一）理想溶液氣相組成與液相組成的關(guān)系二、 氣相組成與液相組成第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖1BAyy液相線氣相線理想溶液的p-x(y)圖xByB第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖二、 氣相組成與液相組成（二）理想溶液的蒸氣壓-組成式pA p xBlgg-l第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖二、 氣相組成與液相組成（二）理想溶液的蒸氣壓-組成式p-x（ y）相圖分析兩條線：液相線

6、，氣相線三個(gè)區(qū)：液相區(qū)，氣相區(qū)，氣液兩相平衡共存區(qū)兩個(gè)點(diǎn)：純A，純B f=2122+1=1 在氣-液兩相平衡區(qū)只有一個(gè)自由度，若指定壓力，平衡時(shí)氣、液相組成也就隨之確定了。目標(biāo)檢測(cè)1二組分理想溶液與之平衡的蒸氣總壓大小，下面哪種說法是正確的 ( ) A 與溶液的組成無(wú)關(guān) B 大于任一組分的飽和蒸氣壓 C 小于任一組分的飽和蒸氣壓 D 介于二組分蒸氣壓之間D2.A和B形成理想溶液，已知在一定溫度下， pA pB 在液相中分別為xA和xB，與之平衡的氣相組成分別為yA和yB，它們正確的關(guān)系是（ ）。A xA=yA B xAyA D無(wú)法固定關(guān)系B 對(duì)理想液態(tài)混合物，若已知兩個(gè)純液體在不同溫度下的蒸氣

7、壓數(shù)據(jù)，則可通過計(jì)算得出其溫度-組成圖。表示兩組分系統(tǒng)的沸點(diǎn)與組成關(guān)系的相圖叫沸點(diǎn)-組成圖,簡(jiǎn)稱T-x（y）圖。（三）理想溶液的沸點(diǎn)-組成T-x(y)圖在討論蒸餾或精餾時(shí)T-x圖十分有用，因?yàn)檎麴s通常在等壓下進(jìn)行。BBAABBBxpxpxpy第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖二、 氣相組成與液相組成實(shí)驗(yàn)繪制 T-x 圖BTATBA/KT定壓定壓1xBxDEglg-l1T2x第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖（三）理想溶液的沸點(diǎn)-組成T-x(y)圖二、 氣相組成與液相組成 (1) (1) 在T-x圖上，氣相線在上，液相線在下，梭形區(qū)是氣-液兩相區(qū)。 (2)(2)溶液區(qū)別于純液體，其沸點(diǎn)在定壓下并非恒定，

8、存在沸騰溫度區(qū)間。（三）理想溶液的沸點(diǎn)-組成T-x(y)圖二、 氣相組成與液相組成T-x（ y）相圖分析：兩條線，三個(gè)區(qū)，兩個(gè)點(diǎn)：第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖(3)(3) px圖與Tx圖相比飽和蒸氣壓大的組分沸點(diǎn)低，飽和蒸氣壓大的組分沸點(diǎn)低，飽和蒸氣壓小的組分沸點(diǎn)高。飽和蒸氣壓小的組分沸點(diǎn)高。物系點(diǎn)：表示系統(tǒng)的溫度、壓力及總組成在相圖中的狀態(tài)點(diǎn)。相點(diǎn)：相線上的點(diǎn)，相圖中表示某個(gè)平衡組成的點(diǎn)。x1x3x4x2x0第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖二、 氣相組成與液相組成目標(biāo)檢測(cè)3A和B形成理想溶液，已知純態(tài)時(shí)的沸點(diǎn)TA TB，在液相中的組成分別為 xA和 xB，在平衡的氣相中為 yA和 yB，其關(guān)

9、系正確的是 ( ) A xA = yA B xA yA D 關(guān)系不能確定C 4.A和B二組分氣液相圖(見下圖)。當(dāng)系統(tǒng)分別處于M點(diǎn)和N點(diǎn)時(shí)，它們的狀態(tài)正確的是( )。A.系統(tǒng)在M點(diǎn)是氣、液兩相，T=400K;B.系統(tǒng)在N點(diǎn)是氣、液兩相， xB = 0.7;C.系統(tǒng)在M點(diǎn)氣相，T=400K;D.系統(tǒng)在N點(diǎn)是液相，xB = 0.7。A正偏差: pA pA*xA pB pB*xA負(fù)偏差: pA pA*xA pB T TB B，恒沸物為恒沸物為C C ，最后的殘留物是，最后的殘留物是 ( ) ( ) A 接近純 A B 接近純 B C 恒沸物C D 不能確定D第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖 f = 2

10、 - - + 1（T 或或 P）1. 相圖：相圖：組成、性質(zhì)間關(guān)系的圖組成、性質(zhì)間關(guān)系的圖 T一定，一定，P-x 圖圖 P一定，一定，T-x 圖圖2. 理想溶液：理想溶液：BABABBBABABABBBAAAxPPPPxPxPPPPxxxPPxPP)()1(1,*PAB0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 xBT一定l相xByBg相P = PA + PBPA0PB0P-x圖二組分理想溶液，gl 平衡小結(jié)px圖與Tx圖相比液相線和氣相線的位置；相區(qū)位置；飽和蒸氣壓大的組分沸點(diǎn)低，飽和蒸氣壓大的組分沸點(diǎn)低，飽和蒸氣壓小的沸點(diǎn)高飽和蒸氣壓小的沸點(diǎn)高。比較理想液態(tài)混合物與一般正負(fù)偏差的px與tx圖除理想液態(tài)混合物的px圖中液相線為直線外，它們具有以下共同特征：*BAppp *BATTT 易揮發(fā)組分在氣相中的組成大于在液相中的組成第四節(jié)二組分氣-液平衡系統(tǒng)相圖第四節(jié)二