水鹽體系相圖及其應(yīng)用

關(guān)于水鹽體系相圖及其應(yīng)用第1頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一、分類和相律特征組分?jǐn)?shù)為3的體系是三元體系。1.由共同離子的兩種鹽和水構(gòu)成的體系——三元水鹽體系。如：AM-BM-H2O共同陰離子，或AX-AY-H2O共同陽離子2.一種鹽和兩種非電介質(zhì)組成的溶液。如：NaNO3－CH3OH－H2O3.一種酸性氧化物和一種堿性氧化物和水構(gòu)成的水鹽體系如：

4.固相有水合物或復(fù)鹽生成的三元水鹽體系稱為復(fù)雜三元水鹽體系。對三元水鹽體系，相律公式為

F=C-P+1=4-P當(dāng)P=1時，自由度最大為3。當(dāng)F=0時，最大相數(shù)為4。恒溫恒壓時，最大相數(shù)為3，自由度最大為2。OtBA第2頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月二、三元水鹽體系組成表示法

設(shè)有一個三元水鹽體系NaCl－KCl－H2O，如果用a％、b％、c％分別表示NaCl、KCl、H2O的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。則有以下關(guān)系：

a％+b％+c％=100%

在三元水鹽體系中，僅有兩個組分的濃度是獨立變數(shù)，另一組分濃度為非獨立變數(shù)。第3頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月二、三元水鹽體系組成表示法1.正三角形（以溶液為基準(zhǔn)）圖中M點，通過M點作DE、FG、HL線分別平行于三角形的三條邊。從圖中可看出以下的關(guān)系：

HC=EM=GM=GE=LB=a％

GC=DM=HM=HD=AF=b％

AD=FM=LM=BE=FL=c％這樣，可在△ABC任一邊上同時讀出系統(tǒng)M(M點)的組成。AFLC%BCGEHDa%b%圖3-1正三角形坐標(biāo)M第4頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月二、三元水鹽體系組成表示法2.直角等腰三角形（以溶液為基準(zhǔn)）這種坐標(biāo)的讀數(shù)方法和正三角形法相同。由于直角等腰三角形有斜邊，其刻度和直角邊上不同，因此，讀數(shù)時可只讀直角邊上的刻度。這種坐標(biāo)可以直接在直角坐標(biāo)紙上標(biāo)繪，十分方便，而且對于近水點處的圖形適當(dāng)?shù)胤糯?。系統(tǒng)M（M點）含B30%，含A為50%，水則自然為20%。WBAMM1M2（H2O）ba50%30%圖3-2直角等腰三角形坐標(biāo)第5頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月二、三元水鹽體系組成表示法3.其他坐標(biāo)（以局部物質(zhì)為基準(zhǔn)）（1）以水為基準(zhǔn)（2）以干鹽為基準(zhǔn)圖3-3兩種坐標(biāo)ABW1020304050601020304050abb‘a(chǎn)＇M1243（a）gA/100gH2OgB/100gH2OABW20406080100200300400500ab1243（b）gB/100gSgH2O/100gSNW第6頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月二、三元水鹽體系組成表示法

幾種常用坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可用圖3-4表示。在實際應(yīng)用上，是通過組成的換算，將有關(guān)圖形點標(biāo)在不同坐標(biāo)圖上的。ABA＇AAABBBEEEEA＇A＇A＇B＇B＇B＇B＇WWWWW將W打開改變W角將AB拉向∞圖3-4各種坐標(biāo)的關(guān)系第7頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月三、空間立體圖1.三棱柱坐標(biāo)系立體圖在平面組成坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，再把溫度坐標(biāo)加上去，就組成了三棱柱空間坐標(biāo)系，如圖3-5所示。

BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔ＂）圖3-5三元立體圖第8頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月三、空間立體圖2.直角坐標(biāo)系的立體圖圖3-8是簡單類型三元水鹽體系直角坐標(biāo)立體圖的橫向放置。純鹽A、B在無限遠處，故相應(yīng)的A＇、B＇、E3也在無限遠處。圖中兩個較大的曲面表示A鹽、B鹽的飽和溶液，較小的W＇E1E2W＇面是冰的飽和溶液面、E為低共熔點。A(g/100gH2O)2010304010203040圖3-8直角坐標(biāo)立體圖W＇B＇A＇EE2E1E3B(g/100gH2O)t第9頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖一．簡單三元水鹽體系等溫圖

1．等溫圖的標(biāo)繪（1）數(shù)據(jù)分析主要分析出現(xiàn)的固相是單鹽、水合物、復(fù)鹽、水合復(fù)鹽或固體溶液，并查取或計算出它們的組成。（2）確定坐標(biāo)系用正三角形或直角等腰三角形坐標(biāo)系。在坐標(biāo)圖上標(biāo)出各組分及各固相的位置，并將復(fù)鹽的組成點與表示水的W點用點劃線相連，這條線叫“復(fù)鹽射線”，它是判斷復(fù)鹽性質(zhì)的重要依據(jù)。（3）標(biāo)點按序號將液相組成點逐一標(biāo)于圖中，同時編號，以免混亂。（4）連接溶解度曲線連線原則：具有一個共同平衡固相的液相點可連，如果可連的點只有兩個，則只能連成直線，如可連的點有三個以上，則應(yīng)連成圓滑的曲線。第10頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖一．簡單三元水鹽體系等溫圖1．等溫圖的標(biāo)繪（5）劃分相區(qū)①共飽溶液點與平衡的兩個固相點分別連直線作為相區(qū)劃分線，通常每個共飽點能夠而且必須引出二條相區(qū)劃分線，這種連線是主要的相區(qū)劃分線。②任意二個固相點的連線均可作為相區(qū)劃分線。③依上述二條原則作出的相區(qū)劃分線不得相互穿過。第11頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖表3-1NaCl－KCl－H2O體系20℃溶解度序號液相組成平衡固相符號%（wt）g/100gH2Og/100gSNaClKClNaClKClNaClH2O126.4035.90100279NaClA＇223.75.033.27.082.6248NaCl320.710.430.215.266.6222NaCl+KClE415.013.8521.119.552.0247KCl55.021.36.828.919.0280KCl6025.55034.30291KClB＇第12頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖2．點線面的意義（1）點：E點是NaCl、KCl與兩個固相平衡的飽和溶液，兩鹽共飽點。P=3，C=3，F(xiàn)=C-P=0B＇點—B-H2O二元體系中B鹽的溶解度；A＇點—A-H2O二元體系中A鹽的溶解度；P=2，C=2，F(xiàn)=C-P=2-2=0BAWB＇A＇652L413KClNaClNaCl+KCl+LEKCl+LNaCl+LE1234圖3-10NaCl－KCl－H2O體系20℃相圖E第13頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖（2）線：EB＇是KCl的溶解度曲線，它表示KCl的飽和溶液。EA＇是NaCl的溶解度曲線，它表示NaCl的飽和溶液。

P=2，C=3，

F=C-P=3-2=1BAWB＇A＇652L413PKClNaClNaCl+KCl+LEKCl+LNaCl+LE1234圖3-10NaCl－KCl－H2O體系20℃相圖E第14頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖（3）面：BEB＇是B鹽與其飽和溶液共存的兩相區(qū)；AEA＇是A鹽與其飽和溶液共存的兩相區(qū)；P=2，C=3，F(xiàn)=C-P=3-2=1WB＇EA＇是單一液相的不飽和區(qū)；P=1，C=3，F(xiàn)=C-P=2BEA是A鹽、B鹽與它們的共飽和溶液共存的三相區(qū)。P=3，C=3，F(xiàn)=C-P=0BAWB＇A＇652L413PKClNaClNaCl+KCl+LEKCl+LNaCl+LE1234圖3-10NaCl－KCl－H2O體系20℃相圖E第15頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖小結(jié)：（1）凡有一條溶解度曲線就有一個相應(yīng)的兩相區(qū)。溶解度曲線越長，兩相區(qū)（即結(jié)晶區(qū)）越大，說明其溶解度越小，（易結(jié)晶）；溶解度曲線越短，兩相區(qū)（即結(jié)晶區(qū)）越小，說明其溶解度越大，（難結(jié)晶）。（2）凡有一個共飽點（兩鹽）就有一個相應(yīng)的三相區(qū)；BAWB＇A＇652L413PKClNaClNaCl+KCl+LEKCl+LNaCl+LE1234圖3-10NaCl－KCl－H2O體系20℃相圖E第16頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖二．三棱柱坐標(biāo)系立體圖（1）三條棱WW＇、AA＇、BB＇分別代表水、A鹽、B鹽三個純組分。（2）三個側(cè)面，表示三個二元體系，每個側(cè)面是一個二元體系，其中W－A，W－B是水鹽體系，A－B是鹽鹽體系。BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖３-5三元立體圖第17頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖二．三棱柱坐標(biāo)系立體圖（3）面：三個空間曲面，分別是三個單固相的溶解度曲面，即單固相的飽和面。A鹽的飽和溶液面是A'E1EE3A'；B鹽的飽和面是B＇E2EE3B＇；冰的飽和面為W＇E1EE2W＇。

P=2，C=3，F(xiàn)=C-P+1=3-2+1=2溫度te時的三角形平面，如圖3-5中的tete‘te“它表示三個固相A鹽、B鹽、冰和它們的共飽和液共存，其共飽點處在此平面上，溫度比冰鹽合晶溫度（A鹽與B鹽的兩個）都低，已經(jīng)低到足以使冰和二個鹽都析出的程度，如E點是三元體系低共熔點。BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖3-5三元立體圖第18頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖二．三棱柱坐標(biāo)系立體圖(4）線：三條空間曲線，分別為三組雙固相的共飽溶液線，其中E1E是冰加A鹽的，E2E是冰加B鹽的，E3E是A鹽加B鹽的，E1、E2、E3是二元體系中相應(yīng)的共飽點，在三元相圖中，共飽點已由二元體系的點擴展成三元體系的線了。P=3，C=3，F(xiàn)=C-P+1=3-3+1=1BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖３-5三元立體圖第19頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖（5）點：E點，是三條空間曲線的交點，表示三個固相（冰、A鹽、B鹽的共飽溶液，它是三元體系中新出現(xiàn)的。

P=4，C=3，F(xiàn)=C-P+1=3-4+1=0BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖３-5三元立體圖第20頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖（6）體：三個空間曲面上方的空間體表示不飽和溶液。BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖３-5三元立體圖第21頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）體三個五面體，由五個平面構(gòu)成，表示A鹽與其飽和溶液的共存的五面體如圖3-6(見教材42頁)所示。它是有兩個平面，即A't1E1A'及A't3E3A'，一個A鹽的飽和曲面A＇E1EE3A＇，和曲面t1E1EDt1以及t3E3EDt3所組成。系統(tǒng)落入該區(qū)后，則固相點在A'D線上，液相點在A鹽飽和溶液面上。依此類推，另兩個五面體表示B鹽和冰與飽和溶液共存區(qū)。

P=2，C=3，F(xiàn)=C-P+1=3-2+1=2BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖3-5三元立體圖第22頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）體三個四面體，它們均有四個面構(gòu)成，表示兩個固相和它們的共飽溶液共存的空間區(qū)（三相區(qū)）。如對A鹽、B鹽共飽和四面體見圖3-7，是由兩個曲面t3E3Etet3和t3'E3Ete＇t3＇及一個長方形t3t3＇te＇te平面，一個三角形teEte＇共同圍成，系統(tǒng)落入該區(qū)內(nèi)時處于相應(yīng)狀態(tài)，液相點在共飽線E3E上，總固相點在長方形平面上。依此類推，還有類似的另外兩個四面體。

P=3，C=3，F(xiàn)=C-P+1=3-3+1=1BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖３-5三元立體圖第23頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）體

te以下的空間，如圖3-6中底部的三棱柱，它表示全固相區(qū)。系統(tǒng)點落入該區(qū)，則由A鹽、B鹽和冰三個固相組成，液相完全消失。

P=3，C=3，F(xiàn)=C-P+1=3-3+1=1BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖３-5三元立體圖第24頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）體BＡ＇ＷＢ＇Ｗ＇Ｅ３Ｅ２Ｅ１ＥＭ＇ＡＦ（ｔ３）Ｄ（ｔｅ）（ｔｅ＇）Ｋ（ｔ；＇）ＨＨ（ｔe＂）圖3-5三元立體圖第25頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)簡單三元水鹽體系相圖三．多溫立體相圖在組成面上的投影圖——簡稱投影圖其特點是：（1）能清楚地看出溶解度曲線隨溫度變化的規(guī)律；（2）實際使用上比多溫立體圖方便的多；圖3-7三元體系投影圖第26頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖一、復(fù)雜三元相圖分類復(fù)雜三元相圖可分為五類：水合物Ⅰ型、水合物Ⅱ型、同成分復(fù)鹽、異成分復(fù)鹽、固體溶液。第27頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖二、水合鹽存在的二種情況1．水合鹽在坐標(biāo)上的確定三元體系中，兩種鹽都有可能與水反應(yīng)，生成一種或多種水合鹽。因水合鹽只含一種鹽和水，故它們在三角坐標(biāo)上的位置應(yīng)在水和鹽的連線上，根據(jù)二者的質(zhì)量百分組成可確定水合鹽在坐標(biāo)上的位置。第28頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖二、水合鹽存在的二種情況2．水合物Ⅰ型和水合物Ⅱ型（1）水合物Ⅰ型如Na+//Cl-、SO42-－H2O體系15℃相圖，見圖3-20。其特點是：圖中沒有相應(yīng)無水鹽的溶解度曲線，只有水合鹽的溶解度曲線。W（H2O），A（NaCl），B（Na2SO4）W（H2O）B＇A＇圖3-20水合物Ⅰ型ES10ABNaClNa2SO4第29頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖二、水合鹽存在的二種情況2．水合物Ⅰ型和水合物Ⅱ型(2)水合物Ⅱ型，如Na+//Cl-、SO42-－H2O體系25℃相圖，見圖3-21。其特點是：圖中有相應(yīng)無水鹽的溶解度曲線，也有水合鹽的溶解度曲線。W（H2O）A（NaCl）B（Na2SO4）A＇B＇QES10圖3-21水合物Ⅱ型第30頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖三、兩種復(fù)鹽1．復(fù)鹽在坐標(biāo)中的確定和表示復(fù)鹽的組成是指復(fù)鹽中各種組分的含量，可以用質(zhì)量百分組成或其他組成表示方式來表示。復(fù)鹽的組成可根據(jù)它的分子式計算。如圖3-11所示的光鹵石KCl·MgCl2·6H2O，由其中各組分的分子量占復(fù)鹽總分子量的百分比可知，含KCl占26.74%，MgCl234.27%，H2O38.99%。（a）MgCl2KClH2O34.2726.74CarMgSO4NaSO4H2OVan（b）42.4735.99圖3-11復(fù)鹽在坐標(biāo)中的位置Ast第31頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖三、兩種復(fù)鹽2．復(fù)鹽射線三角形中，連接H2O頂點與復(fù)鹽組成點的直線叫做“復(fù)鹽射線”。3．同成分復(fù)鹽和異成分復(fù)鹽（相稱復(fù)鹽和不相稱復(fù)鹽）復(fù)鹽按其加水時發(fā)生的反應(yīng)不同分為兩種。一種復(fù)鹽在加水時只溶解而不分解，即在加水過程中取液相（不管是否飽和）和未溶完的固相分析時，發(fā)現(xiàn)液相中的兩鹽含量之比與固相復(fù)鹽中兩鹽含量之比全然相同，固相始終是原來的復(fù)鹽，沒有發(fā)生其他變化。這種復(fù)鹽叫穩(wěn)定復(fù)鹽或相稱復(fù)鹽、同成分復(fù)鹽，如白鈉鎂礬。另一種復(fù)鹽加水時不但溶解，而且發(fā)生分解，一般是分析復(fù)鹽中溶解度較小的單鹽。在溶解過程中，液相中的二鹽之比與原固相中兩鹽之比大不相同，這類復(fù)鹽稱為不穩(wěn)定復(fù)鹽、不相稱復(fù)鹽或異成分復(fù)鹽，如光鹵石。第32頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖三、兩種復(fù)鹽3．同成分復(fù)鹽和異成分復(fù)鹽（相稱復(fù)鹽和不相稱復(fù)鹽）（1）同成分復(fù)鹽其特點是：復(fù)鹽射線與復(fù)鹽自身的溶解度曲線相交。（2）異成分復(fù)鹽其特點是：復(fù)鹽射線與復(fù)鹽自身的溶解度曲線不相交。B（K2SO4）A（Na2SO4）W（H2O）A＇B＇EPGla1234561＇2＇3＇4＇圖3-23異成分復(fù)鹽圖3-22同成分復(fù)鹽A（Na2CO3）B（Na2SO4）W（H2O）A＇B＇E1E2FG第33頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖四、固體溶液少數(shù)具有一個共同離子的二種鹽以固體形成了以原子、離子或分子分散的均勻混合結(jié)晶體，即生成一個或幾個組成可變的固相，稱為混合晶或固體溶液。固體溶液的特點是：與液相平衡的固相，不是一個組成恒定的鹽或二個鹽的混合物，而且是一個在組成上隨平衡液相組成的不同而改變的固相，互成平衡的固液相之間必須用平衡結(jié)線聯(lián)結(jié)圖3-24固體溶液相圖A（RbCl）B（KCl）W（H2O）A＇B＇SLL1＇2＇3＇4＇123456S＇L＇第34頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖五、復(fù)雜三元等溫圖的標(biāo)繪和認(rèn)識1.標(biāo)繪方法復(fù)雜三元等溫圖大體同簡單三元等溫圖，只是增加了水合物、復(fù)鹽及固體溶液，要標(biāo)出水合物、復(fù)鹽在相圖中的位置。2.復(fù)雜三元相圖點、線、面的意義構(gòu)成復(fù)雜三元相圖的要素除簡單三元等溫圖中講過的外，又出現(xiàn)了以下新的特點。（1）水合物、復(fù)鹽或固體溶液的溶解度曲線。（2）出現(xiàn)相應(yīng)水合鹽、復(fù)鹽、固溶體的一固一液平衡區(qū)。有水合物、復(fù)鹽及固溶體參與的二固一液平衡區(qū)。（3）出現(xiàn)了由幾個固相點構(gòu)成全固相區(qū)，該相區(qū)全部由固相構(gòu)成，沒有液相。第35頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月表3-KCl-MgCl2-H2O體系實驗數(shù)據(jù)表3-KCl-MgCl2-H2O體系實驗數(shù)據(jù)溫度t℃液相固相重量Mol鹽：100molH2OKClMgCl2K2Cl2MgCl22526.4043.30KCl20.35.032.812.6KCl14.910.024.025.2KCl10.515.017.038.1KCl6.720.011.051.6KCl4.125.07.066.7KCl3.426.95.973.0KCl+KCl·MgCl2·6H2O1.130.01.982.4KCl·MgCl2·6H2O0.135.00.2102.0KCl·MgCl2·6H2O0.235.00.4104.7KCl·MgCl2·6H2O+MgCl2·6H2O035.60104.6MgCl2·6H2O10035.9067.60KCl29.85.055.214.5KCl24.010.043.928.7KCl18.815.043.342.8KCl14.320.026.357.6KCl10.625.019.573.4KCl6.431.312.595.1KCl+KCl·MgCl2·6H2O3.635.07.1107.8KCl·MgCl2·6H2O1.140.02.2128.5KCl·MgCl2·6H2O0.542.01.0138.2KCl·MgCl2·6H2O+MgCl2·6H2O042.20138.1MgCl2·6H2O第36頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月五、復(fù)雜三元等溫圖的標(biāo)繪和認(rèn)識

例圖：KCl-MgCl2-H2O體系1）數(shù)據(jù)分析水合物MgCl2·6H2O（Bis）中MgCl2：41.8%，H2O：58.2%，在圖中繪出其組成點M。水合復(fù)鹽KCl·MgCl2·6H2O（Car）中KCl：26.9%，MgCl2：34.3%，H2O：38.8%，同樣根據(jù)其組成繪出組成點D。2）確定坐標(biāo)系在坐標(biāo)圖上標(biāo)出各組分及各固相的位置。3)標(biāo)點4)連接溶解度曲線5）連線原則：具有一個共同平衡固相的液相點可連。

bE是KCl的溶解度曲線；EE1是Car的溶解度曲線；E1a是Bis的溶解度曲線。6）劃分相區(qū)

圖3-第37頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月五、復(fù)雜三元等溫圖的標(biāo)繪和認(rèn)識表3-點、線、面意義點EB+DE1D+M線bEBEE1DE1aM面三相區(qū)BEDLB+D+B+DDE1MLD+M+D+M兩相區(qū)BbELB+BDEE1LD+DME1aLM+M圖3-例圖：KCl-MgCl2-H2O體系：點、線、面意義第38頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運用一、直線杠桿規(guī)則有兩個不同組成的系統(tǒng)，在相圖上以P、Q點表示，當(dāng)這兩個系統(tǒng)混合成為一個新系統(tǒng)M時，則M必落在PQ聯(lián)線上。第一種：總?cè)芤簽榛鶞?zhǔn)，M與P、Q距離與系統(tǒng)的總量成反比；P與M所含總量之比等于MQ與PQ線段長度之比。第二種：M與P、Q距離與系統(tǒng)的總水量成反比；P與M所含總水量之比等于MQ與PQ線段長度之比。第三種：M與P、Q距離與系統(tǒng)的總鹽量成反比；P與M所含總鹽量之比等于MQ與PQ線段長度之比。BAWPMQ（b）PMQABW（c）PMQB（d）AWWAB（a）PMQ圖3-13%第39頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運用二、等含量規(guī)則在三角形中，平行于三角形一條邊的直線上所有的各點，均含有相等的對應(yīng)頂點表示的組成。如圖3-14（a）所示，因DE//AB故DE線上的M1、M2、M3······各點均含有等量的C（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。A+CEDB-CM1M2M3M（a）FASRB（b）a＇b＇baPQKLCC圖3-14（a）向背規(guī)則、等含量規(guī)則（b）定比例規(guī)則第40頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運用三、向背規(guī)則從某一混合物中不斷析出某個組分時，則剩余物質(zhì)的組成的改變方向是沿著混合物組成點和析出組分點的連線，向著背離析出組分的方向運動。

A+CEDB-CM1M2M3M（a）FASRB（b）a＇b＇baPQKLCC圖3-14（a）向背規(guī)則、等含量規(guī)則（b）定比例規(guī)則第41頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運用四、定比例規(guī)則從三角形的某一頂點向?qū)呑魅我恢本€，則在此直線上的任一點上，所表示的對邊上的兩組分含量之比不變，而頂點組分的含量則隨著遠離頂點而降低。A+CEDB-CM1M2M3M（a）FASRB（b）a＇b＇baPQKLCC圖3-14（a）向背規(guī)則、等含量規(guī)則（b）定比例規(guī)則D第42頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運用五、交叉位置規(guī)則如圖所示，物料N、P、R、Q間存在著N+P→Q+R的關(guān)系時，則N點和P點的連線與Q點、R點連線一定相交，故稱交叉位置規(guī)則。設(shè)M為其交點，則其中杠桿關(guān)系也是明顯的。即N+P→M，M→Q+R

如果移項則為N→Q+R-PBACQPMNR

圖3-15交叉規(guī)則

第43頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運用六、共軛位置規(guī)則如果從M中減去N和P兩部分，得到余下部分Q，即M-N-P=Q，那么Q的圖形點一定處于相對N點、P點來說是與M點共軛的位置，故稱共軛位置規(guī)則。這一過程是一種多次分離過程，是由M中分離出N后，再分離出P后得到Q這部分的過程，見圖3-16。BACQPMN

圖3-16共軛規(guī)則第44頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運用七、重心位置規(guī)則這是一種多次混合過程，而多種過程可認(rèn)為是單一過程的連續(xù)。實質(zhì)上是杠桿法則多次應(yīng)用。圖3-17中，系統(tǒng)可分成三個部分，或由三個部分合成一個系統(tǒng)：

M→N+P+Q

系統(tǒng)點一定處在三個部分點組成的三角形NPQ內(nèi)，且一定是三個部分質(zhì)量合起來的力學(xué)重心位置上，故稱重心位置規(guī)則。由圖可見，重心規(guī)則實質(zhì)上相當(dāng)于二次應(yīng)用了杠桿規(guī)則，即N+P→R,R+Q→MBAC圖3-17重心位置規(guī)則RPNMQ第45頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月[例3-1]根據(jù)上述所學(xué)規(guī)則，試判斷圖3-18中下列過程是否可以實現(xiàn)？（1）D(D點)+W→A+B（2）C(C點)-W→B+E(E點)（3）F(F點)-B→A+D+W（4）E-W→B+D

注：各物料量均不為零。答：（1）不符合向背規(guī)則，不能實現(xiàn)。（2）符合重心規(guī)則，可以實現(xiàn)。（3）符合向背法則和重心規(guī)則，可以實現(xiàn)。（4）不符合重心規(guī)則，不能實現(xiàn)。圖3-18[例3-1]附圖BACPWDFE第46頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析1）蒸干：指系統(tǒng)經(jīng)蒸發(fā)失水至全部成為固相的操作。此時系統(tǒng)中已看不到液相，但水分仍可能以結(jié)晶水的形式存在于固相的水合鹽、水合復(fù)鹽或固體溶液中。2）干點：指蒸干時瞬間消失的液相點。通常作為干點的都是液相點，偶爾可能在系統(tǒng)點上。一般說在某點蒸干，即指干點。3）蒸發(fā)射線：連接水頂點W與被蒸發(fā)系統(tǒng)點的射線，其方向是背離水的頂點的。用于表示系統(tǒng)的蒸發(fā)過程。反之加水時叫稀釋線。4）結(jié)晶線：一般指在一固一液或二固一液平衡區(qū)中，連接液相點和其平衡固相點之間的連線。它表達了結(jié)晶過程中液相的變化及與之相對應(yīng)的固相的組成情況。5）操作線：一般指進行某種化工操作時其操作過程中系統(tǒng)點移動的軌跡方向和路線，一般是一條或幾條線，如升、降溫，等溫蒸發(fā)，混合配料等操作時操作所作的線段。在二至五元體系相圖的變溫過程中，又常將某液相點叫操作點。第47頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析一、各類相圖的等溫蒸發(fā)過程1．簡單三元水鹽體系蒸發(fā)過程分析階段一二三過程情況濃縮階段KCl析出KCl+NaCl共析系統(tǒng)點M→NN→QQ→S液相點M→NN→EE（干點）固相點——BB→SW（H2O）B＇A＇圖3-19簡單相圖PEDSA（NaCl）B（KCl）LNMQR第48頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析一、各類相圖的等溫蒸發(fā)過程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過程分析（1）水合物Ⅰ型階段一二三四過程情況濃縮階段S10析出S10+NaCl共析S10脫水Na2SO4析出系統(tǒng)點1→22→33→44→5液相點1→22→EE（干點）——固相點——S10S10→44→5W（H2O）B＇A＇圖3-20水合物Ⅰ型123M4N5ES10DFA（NaCl）B（Na2SO4）第49頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析一、各類相圖的等溫蒸發(fā)過程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過程分析（2）水合物Ⅱ型階段一二三四五過程情況濃縮階段S10析出S10脫水轉(zhuǎn)溶為Na2SO4析出Na2SO4析出Na2SO4+NaCl共析系統(tǒng)點1→22→33→44→55→6液相點1→22→QQ（不是干點）Q→EE（干點）固相點——S10S10→BBB→6W（H2O）A（NaCl）B（Na2SO4）A＇B＇QE234561S10圖3-21水合物Ⅱ型第50頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析一、各類相圖的等溫蒸發(fā)過程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過程分析（3）同成分復(fù)鹽型階段一二過程情況濃縮階段復(fù)鹽G析出系統(tǒng)點M→FF→G液相點M→FF（干點）固相點——G圖3-22同成分復(fù)鹽A（Na2CO3）B（Na2SO4）W（H2O）A＇B＇E1E2FG第51頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析一、各類相圖的等溫蒸發(fā)過程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過程分析（4）異成分復(fù)鹽型（系統(tǒng)點1的蒸發(fā)過程）B（K2SO4）A（Na2SO4）W（H2O）A＇B＇EPG1234561＇2＇3＇4＇圖3-23異成分復(fù)鹽階段一二三四五過程情況濃縮階段K2SO4析出K2SO4溶解+Gla析出Gla析出Na2SO4+Gla共析系統(tǒng)點1→22→33→44→55→6液相點1→22→PP（不是干點）P→EE（干點）固相點——BB→GGG→6第52頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析一、各類相圖的等溫蒸發(fā)過程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過程分析（5）固體溶液型階段一二過程情況濃縮階段Gla析出系統(tǒng)點1＇→2＇2＇→4＇液相點1＇→2＇2＇→L＇（干點）固相點——S＇→4＇圖3-24固體溶液相圖A（RbCl）B（KCl）W（H2O）A＇B＇SLL1＇2＇3＇4＇123456S＇L＇第53頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析一、各類相圖的等溫蒸發(fā)過程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過程分析（5）固體溶液型圖3-24固體溶液相圖A（RbCl）B（KCl）W（H2O）A＇B＇SLL1＇2＇3＇4＇123456S＇L＇階段一二過程情況濃縮階段Gla析出系統(tǒng)點1→22→6液相點1→22→L（干點）固相點——S→6第54頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析一、各類相圖的等溫蒸發(fā)過程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過程分析（6）復(fù)雜相圖W（H2O）B＇A＇（a）PA（Na2SO4）B（MgSO4）A1M7HE1E2（b）W（H2O）B＇A＇A（NiCl2）B（NH4Cl）NiCl2·2H2O2145E1E2a＇b＇cde3圖3-25復(fù)雜相圖兩例第55頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析二、共飽點性質(zhì)的判斷共飽點名稱相稱共飽點不相稱共飽點（1）不相稱共飽點（2）幾何位置特征在相應(yīng)三角形內(nèi)（包括三角形邊上）在相應(yīng)三角形之外在退化為直線的三角形之外在二固一液區(qū)內(nèi)蒸發(fā)時不變?nèi)绻滔嗟牧可僖合嘟M成改變變固相析出情況，是否干點固相都析出，是絕對干點發(fā)生固相轉(zhuǎn)溶，是條件干點水合物轉(zhuǎn)溶，絕不是干點例除右邊的兩情況異成分復(fù)鹽水合物Ⅱ型第56頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)等溫蒸發(fā)過程分析三、變溫過程分析MW（H2O）圖3-26變溫蒸發(fā)過程K100B（NaNO3）A（KNO3）K75K25N25N75N100E75E25E10010020406080t（℃）WB（NaNO3）A（KNO3）E100E75ExE25E25ExE75E100圖3-27同插法圖例第57頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)三元水鹽體系相圖的應(yīng)用一、鉀石鹽分離制取氯化鉀相圖分析例題：設(shè)鉀石鹽中含70%NaCl、30%KCl，試確定其分離流程及產(chǎn)率。解：原料鉀石鹽的組成點位于圖中K點L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）第58頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）第59頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例題：設(shè)鉀石鹽中含70%NaCl、30%KCl，試確定其分離流程及產(chǎn)率。

（一）工藝過程分析1.溶解：先加100℃的熱水到一定量的原料——鉀石鹽中，隨著水份的加入新系統(tǒng)點應(yīng)沿著KA連線向A的方向移動（連線規(guī)則）為使產(chǎn)品的產(chǎn)率最大，加水量應(yīng)控制在新系統(tǒng)組成點達到AK與BE100的交點L處。此時KCl完全溶解，NaCl溶解一部分，這是在100℃時KCl完全溶解得到NaCl單獨結(jié)晶量最大的極限點。NaCl（產(chǎn)品）、E100（母液）2.過濾：3.冷卻：將母液E100冷卻到25℃，此點對25℃來說處于KCl結(jié)晶區(qū)，其對應(yīng)的液相組成點應(yīng)位于CE100的延長線與25℃的溶解度曲線的交點的M25處。L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）NaCl（產(chǎn)品）E100（母液）第60頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例題：設(shè)鉀石鹽中含70%NaCl、30%KCl，試確定其分離流程及產(chǎn)率。

（一）工藝過程分析4.過濾：

重復(fù)前過程按M25NE100這個三角形循環(huán)，原料鉀石鹽就能分離成NaCl（副產(chǎn)品）和KCl（產(chǎn)品）。L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）去溶解鉀石鹽KCl（產(chǎn)品）母液M25