制作李乃军(精)

C=S-R-R’
做题：① NH4Cl(s)分解为NH3(g)和HCl(g) [解]: C=S-R-R’=3-1-1 =1; f=C-Ф+2=1-2+2=1 ② NH4Cl(s),NH3(g)的体系 [解]: C=S-R-R’=3-1 =2（R’=0）; f=C-Ф+2=2-2+2=2
§5.4 The Diagram of One-Component System
二. Liver Rule *** 设：nA mol的A与 nB mol的B混合； ng-气相中的摩尔数 nl-液相中的摩尔数
n总XA= ngX2 +nlX1 =( nl+ ng)XA nlXA +ngXA = ngX2+ nlX1
nl(XA–X1) = ng(X2 –XA)
杠杆规则***
四. The real inter-soluble binary solution system
十. The diagram of a limited solid solution
§5.6 The Diagrams and Application of ThreeComponent System
一、等边三角形坐标表示法 C=3 fmax=3-1+2=4 f*=3 三度空间表示也很困难，所 以f**=3-1+0=2, 可以用平面图来表示。等边三角形坐标 实际上就是恒定T,P下的相图。 1. 表示法
2. Coacervation phase:
凝聚相，没有气相，只有液和固相。
H2O(g) H2O(l)
3. Variance(自由度)：
确定体系平衡态所需的最少强度变量数。 For example: 水-气平衡， T,P两者定一个，另一个就固定了。 自由度等于1。
§5.2 The general conditions of equilibrium in multiple-phases systems
2. 绘制方法：先配制成不同组成的样品，然后将其加热， 熔化，待其自然冷却，监测T-t的变化，绘制成图。 ①T-t图上出现拐点，表示温度随时间的变化率发生了改 变。 ②T-t图上出现平台，表明变化率等于零，相变热完全补 偿了体系的散热。 正是这些拐点和平台指示了相变的情况，我们才可以根 据这些拐点和平台来绘制相图。 现在以Cd-Bi体系为例来介绍如何绘制简单低共熔混合 物的相图：
Ideal- ideal solution obeys Raoul ’s Law. 1. Diagram of P-X 两种纯液体A and B 形成理想溶液，根据 PA= PA*XA, 则: PB= PB*XB= PB*(1-XA), 溶液的总蒸汽压 P总=PA+PB= PA*XA+ PB*(1-XA)= PB*+(PA*PB*)XA;以P对XA作图可得： 相图特点： ①P-XA，PA-XA, PB-XA都是直线。 ②PB* < P < PA*
Physical Chemistry
Chapter 5
制作：李乃军
Chapter 5 Phase Equilibrium
一、The main contents
1. The application of thermodynamics principle in multiple-components system
TB,b
Tb,H2O=373.15K, Tb,溴苯=429K, 通入水蒸气时， Tb=368.15K，而且溴苯和水互不相溶极易分离。
MA ***
c. 馏出物中，WB/WA= PB* MB/PA*
七. The phase diagram of simple eutectic mixture 1. The cooling curve (thermal analysis)
三角形坐标系的特点：
1. 如物系点位于平行某一边的直线上，则 顶角所代表组份的质量分数都相同。 2. 凡通过顶点的任一直线，则除顶角所代 表的组份外，B/C=常数。证明P352 3. 两个三组份体系组成新体系，新体系 的物系点一定位于原两体系的连线上， 可用杠杆 规则： W1· OD=W2· OE
理想的完全互溶双液系P-X相图
2. Diagram of T-X 化工生产和实验是研究中，蒸馏 (distillation)、精馏(rectification)和分馏 (fractional distillation)通常在恒压下进行， 所以T-X图用途更广泛。 A. The drawing of T-X diagram a.直接由试验测定Tb-X数据，绘制成图。 b.已知P-X图来画T-X图（P321） B. The use of T-X diagram a.解释相图的面、线。特别是两相区中 f*=1 Ф=2, 会找两相组成。 b. 解释T-P-X图（P322）
多相体系平衡的一般条件(heterogeneous)
The equilibrium of thermodynamics includes: thermal equilibrium; mechanical equilibrium; phase equilibrium; chemical equilibrium.
单组分体系：C=1 f=C-Ф+2=1-Ф+2=3-Ф, Фmax=3, fmax=3-1=2 平面。 ① 简介坐标、面、线、点 ② 由相律详细讲面、线、点
§5.5 The Diagrams and Application of Two-Components System
(两组分体系的相图及其应用)
单元系、双元系和三元系相图及其应用
2. The Use
①冶金提炼过程：如何提纯和改善合金性能； ②提纯物质（盐类，乙醇等），蒸馏，精馏，结晶， 萃取等原理必须用相平衡知识。 本章要求：P370
二、The Conceptions
1. Phase
(体系内部物理性质和化学性质完全均匀一致的部分) Gaseous phase: 一般为一相； Liquid phase: 不分层为一相，分几层为几相； Solid phase: 有一种固体为一相。
5.15)
特点： a. TC‘<T<Tc为一相 b. TC‘,TC为最低和最高会溶温度 c. 两相区可用杠杆规则
六. The insoluble binary system--vapor distillation
特点：a. P = PA*+ PB* PA* < P > PB* b. ∵ PA* < P > PB* ∴ TA,b > Tb <
C=2, f=4-Ф, fmax=3；Фmax=4 Main Content:
①完全互溶杠杆规则，精馏原理 双液系 ②部分互溶 ③完全不互溶 ①Eutectic mixture（简单低共熔） 固-液系 ②有化合物生成体系 ③Solid solution(固溶体)
一、The Ideal inter-soluble binary Solution system
二、部分互溶的液体体系
三、二固体和一液体的水盐体系
热力学平衡包括：热平衡；力平衡；向平衡；化学平衡
1. The conditions of thermal equilibri Tα = Tβ 2. The conditions of mechanical equilibrium： Pα = Pβ
§5.3 Phase Rule (相律) 自由度（variance） f= C-Ф+2 ***
3. The method of solubility (溶解度法) The diagram for salt-water system
类似的体系很多：NaCl- H2O(-21.1℃); KClH2O(-11.5℃); CaCl2- H2O(-55℃);可以配制冷 冻循环液，物美价廉。 (NH4)2SO4的提纯问题：提纯(NH4)2SO4（S） 或精制粗盐。 首先蒸发，使物系点右移，然后升温，调物 系点至S点。 降温至R点，分离析出的盐，再将溶液升温 并调至物系点S,再进行循环。
三. The principle of distillation and rectification 工业生产中，用精馏来分离组分。 请看图：江琳才P324 工业用精馏塔示意图 （精馏原理）
3. 负偏差很大，在P-X图上产生最低点的体系 The maximum boiling azeotrope (最高恒沸混合物)： H2O-HCl的最高恒沸点在P0时为381.65K, 恒沸组成为：HCl 20.24%(6.1mol/L）
八. The system forming compound 1. The system forming stable compound
2. The system forming u of a solid solution
处理原则：与完全互溶双液系相似 用途： 金属的热处理
五. The partial inter-soluble binary solution syst ①The diagram with maximum consolute tem 特点： a. T>TB为一相 b. TB为会溶温度 c. 两相区可用杠杆规则 ②The diagram with minimum consolute tempe 特点： a. T<TB为一相 b. TB为会溶温度 c. 两相区可用杠杆规则 ③The diagram with maximum and minimum c
实际体系大多数是非理想体系，对Raoul’s Law 有偏 差。具体可分为正负偏差。 1. 偏差（正负）都不是很大的体系 P326 图a. b. c. 原因：①缔合分子离解，正偏差。 ②生成化合物，分子数降低，负偏差。 ③分子间引力发生变化引起偏差。 2. 正偏差很大，在P-X图上产生最高点的体系 （P327 图5.11） ①The minimum boiling azeotrope(最低恒沸混合物) ②The rectification of alcohol(乙醇精馏)***