物化与胶化相平衡课件(编辑修改稿)

物化与胶化相平衡课件(编辑修改稿)内容摘要：

2020/10/5 练习题 25℃ 时， A–B二组分气液平衡的压力一组成图。 若 1molA与 1molB混合，在压力等于 20kPa时，系统是几相平衡。 平衡各相的组成如何。 各项物 质的量为多少。 求平衡液相混 合物中 A和 B的活度因子（分别 以纯液体 A和 B为标准态） **BA3 0 . 2 , 5 . 9p k P a p k P a上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 练习题 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 练习题 系统的总组成为B 0 . 5x  如图所示，当 压力等于 20kPa 时，系统是 2 相平衡 ，此时 液相组成B ( ) 0 . 4xl ，气相组成B ( ) 0 . 7 6yg  0 . 5 0 . 4。 20 . 7 6 0 . 5ggllnn n m o ln  解得：0 . 5 6 , 1 . 4 4gln m o l n m o l 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 练习题 以纯液体为标准态，即应用拉乌尔定律计算混合物中 A和 B 的活度 *2 0 ( 1 . 0 0 . 7 6 )1 . 3 55 . 9 ( 1 . 0 0 . 4 )AAAApy k P afk P apx   *2 0 0 . 7 61 . 2 63 0 . 2 0 . 4BBBBpy k P afk P apx   上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 蒸馏（或精馏）原理 简单蒸馏 简单蒸馏只能把双液系中的 A和 B粗略分开。 在 A和 B的 Tx图上，纯 A的沸点高于纯 B的沸点，说明蒸馏时 气相中 B组分的含量较高 ，液相中 A组分的含量较高。 一次简单蒸馏，馏出物中B含量会显著增加，剩余液体中 A组分会增多。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 蒸馏（或精馏）原理 如有一组成为 x1的 A， B二组分溶液，加热到 T1时开始沸腾，与之平衡的气相组为 y1， 显然含 B量显著增加。 接收 间的馏出物，组成在 y1与 y2之间，剩余液组成为 x2， A含量增加。 这样，将 A与 B粗略分开。 21 TT  将组成为 y1的蒸气冷凝，液相中含 B量下降，组成沿OA线上升，沸点也升至 T2，这时对应的气相组成为 y2。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 蒸馏（或精馏）原理 精馏 精馏是多次简单蒸馏的组合。 精馏塔有多种类型，如图所示是泡罩式塔板状精馏塔的示意图。 精馏塔 底部是加热区 ，温度最高； 塔顶温度最低。 精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 蒸馏（或精馏）原理 用 A、 B二组分 Tx图表述精馏过程。 取组成为 x的混合物从精馏塔的半高处加入 ，这时温度为 T4，物系点为 O， 对应的液、气相组成分别为 x4和 y4。 组成为 y4的气相在塔中上升，温度降为 T3，有部分组成为 x3的液体凝聚，气相组成为 y3，含 B的量增多。 组成为 y3的气体在塔中继续上升，温度降为 T2，如此继续，到塔顶，温度为纯 B的沸点，蒸气冷凝物几乎是纯 B。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 蒸馏（或精馏）原理 组成为 的液相在塔板冷凝后滴下，温度上升为。 又有部分液体气化，气相组成为 ，剩余的组成为 的液体再流到下一层塔板，温度继续升高。 如此继续，在塔底几乎得到的是纯 A， 这时温度为 A的沸点。 4x5T5y5x 精馏塔中的必须塔板数可以从理论计算得到。 每一个塔板上都经历了一个热交换过程：蒸气中的高沸点物在塔板上凝聚，放出凝聚热后流到下一层塔板，液体中的低沸点物得到热量后升入上一层塔板。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 (1)对拉乌尔定律发生偏差 由于某一组分本身发生分子缔合或 A、 B组分混合时有相互作用，使体积改变或相互作用力改变，都会造成某一组分对拉乌尔定律发生偏差，这偏差可正可负。 如图所示，是对拉乌尔定律发生正偏差的情况，虚线为理论值，实线为实验值。 真实的蒸气压大于理论计算值。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 如果把它对应的气相组成线也画出来，分别得到对应的 px(y)图和 Tx(y)图，这时液相线已不再是直线。 发生负偏差的情况与之类似，只是真实的蒸气压小于理论计算值，液相线也不是直线。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 (2)正偏差在 px图上有最高点 由于 A， B二组分对拉乌尔定律的正偏差很大，在 px图上形成最高点，如左图。 在 px图上有最高点者，在 Tx图上就有最低点，这最低点称为最低恒沸点（ minimum azeotropic point） 计算出对应的气相的组成，分别画出 px(y)和 Tx(y)图，如 (b)， (c)所示。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 最低恒沸混合物 在 Tx（ y） 图上，处在最低恒沸点时的混合物称为 最低恒沸混合物 （ Lowboiling azeotrope）。 它 是混合物而不是化合物 ，它的组成在定压下有定值。 改变压力，最低恒沸点的温度也改变，它的组成也随之改变。 属于此类的体系有： 等。 在标准压力下， 的最低恒沸点温度为 ， 含乙醇 。 2 2 5 3 6 6H O C H O H , CH O H C H ,OHHCOH 5226652 HCOHHC上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 具有最低恒沸点的相图可以看作 由两个简单的 Tx（ y）图的组合。 在组成处于恒沸点之左，精馏结果只能得到纯 B和恒沸混合物。 组成处于恒沸点之右，精馏结果只能得到恒沸混合物和纯 A。 对于 体系，若乙醇的含量小于，无论如何精馏，都得不到无水乙醇。 只有加入 ，分子筛等吸水剂，使乙醇含量超过 ，再精馏可得无水乙醇。 OHHCOH 5222CaCl上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 （ 3） 负偏差在 px图上有最低点 由于 A， B二组分对拉乌尔定律的负偏差很大，在 px图上形成最低点，如图 (a)所示。 在 px图上有最低点，在 Tx图上就有最高点，这最高点称为 最高恒沸点 （ maximum azeotropic point） 计算出对应的气相组成，分别画出 px(y)图和 Tx(y)图。 如图(b)， (c)所示。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 最高恒沸点混合物 在 Tx(y)图上，处在最高恒沸点时的混合物称为 最高恒沸混合物 （ highboiling azeotrope）。 它 是混合物而不是化合物 ，它的组成在定压下有定值。 改变压力，最高恒沸点的温度会改变，其组成也随之改变。 属于此类的体系有： 等。 在标准压力下， 的最高恒沸点温度为 K， 含HCl ， 分析上常用来作为标准溶液。 H C lOH,H N OOH 232H C lOH 2上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 非理想的完全互溶双液系 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 物理化学电子教案 — 第四章 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 第四章 界面现象  表面吉布斯自由能和表面张力  弯曲表面下的附加压力和蒸气压  液体界面的性质  液 固界面现象  表面活性剂及其作用  固体表面的吸附 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 表面吉布斯自由能和表面张力 表面和界面 界面现象的本质 比表面 分散度与比表面 表面功 表面自由能 表面张力 界面张力与温度的关系 影响表面张力的因素 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 表面和界面 (surface and interface) 界面是指两相接触的约 几个分子厚度的过渡区 ，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 常见的界面有：气 液界面，气 固界面，液 液界面，液 固界面，固 固界面。 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 表面和界面 (surface and interface) 常见的界面有： 液界面 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 表面和界面 (surface and interface) 固界面 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 表面和界面 (surface and interface) 液界面 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 表面和界面 (surface and interface) 固界面 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 表面和界面 (surface and interface) 固界面 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 界面现象的本质 对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的 密度不同 ；对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。 表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。 体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是 对称的 ，各个方向的力彼此抵销； 但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其 作用力未必能相互抵销 ，因此，界面层会显示出一些独特的性质。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 界面现象的本质 最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。 液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低）， 所以表面分子受到被拉入体相的作用力。 这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质， 如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 界面现象的本质 上一内容 下一内容 回主目录 返回 2020/10/5 比表面（ specific surface area） 比表面通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表面积。 即： 00/ /S A m S A V 或式中， m和 V分别为固体的质。