第六章相平衡一.基本要求1.掌握相平衡的一些基本概念,会熟练运用相律来判断系统的组分数、相数与自由度数。2.能瞧懂单组分系统的相图,理解相图中的点、线与面的含义及自由度,知道相图中两相平衡线的斜率就是如何用Clapeyron方程与Clausius-Clapeyron方程确定的,了解三相点与凝固点的区别。3.能瞧懂二组分液态混合物的相图,会在两相区使用杠杆规则,了解蒸馏与精馏的原理,知道最低与最高恒沸混合物产生的原因。4.了解部分互溶双液系与完全不互溶双液系相图的特点,掌握水蒸汽蒸馏的原理。5.掌握如何用热分析法绘制相图,会分析低共熔相图上的相区、平衡线与特殊点所包含的相数、相的状态与自由度,会从相图上的任意点绘制冷却时的步冷曲线。了解二组分低共熔相图与水盐相图在湿法冶金、分离与提纯等方面的应用。6.了解生成稳定化合物、不稳定化合物与形成固溶体相图的特点,知道如何利用相图来提纯物质。二.把握学习要点的建议相律就是本章的重要内容之一,不一定要详细了解相律的推导,而必须理解相律中各个物理量的意义以及如何求算组分数,并能熟练地运用相律。水的相图就是最简单也就是最基本的相图,要把图中的点、线、面的含义搞清楚,知道确定两相平衡线的斜率,学会进行自由度的分析,了解三相点与凝固点的区别,为以后瞧懂相图与分析相图打好基础。超临界流体目前就是分离与反应领域中的一个研究热点,了解一些二氧化碳超临界流体在萃取方面的应用例子,可以扩展自己的知识面,提高学习兴趣。二组分理想液态混合物的相图就是二组分系统中最基本的相图,要根据纵坐标就是压力还就是温度来确定气相区与液相区的位置,理解气相与液相组成为什么会随着压力或温度的改变而改变,了解各区的条件自由度(在二组分相图上都就是条件自由度),为以后瞧懂复杂的二组分相图打下基础。最高(或最低)恒沸混合物不就是化合物,就是混合物,这混合物与化合物的最根本的区别在于,恒沸混合物含有两种化合物的分子,恒沸点的温度会随着外压的改变而改变,而且两种分子在气相与液相中的比例也会随之而改变,即恒沸混合物的组成也会随着外压的改变而改变,这与化合物有本质的区别。杠杆规则可以在任何两相区使用,但也只能在两相区使用,在三相区与在三相平衡线上就是不能使用杠杆规则的。从具有最高会溶温度的相图,要认清帽形区的特点,就是两液相的平衡共存区,这对今后理解两个固溶体也会形成帽形区很有帮助。在学习用热分析法绘制二组分低共熔相图时,首先要理解在步冷曲线上为什么会出现转折点与水平线段,这一方面要从散热与释放出的凝固热进行补偿的角度理解,另一方面要从自由度的变化来理解。理解了步冷曲线上自由度的变化情况,对相图中的自由度就容易理解。要花较多的精力掌握简单的二组分低共熔相图,要进行相区、两相平衡线、三相平衡线与特殊点的自由度分析,这样今后就容易瞧懂与理解复杂相图,因为复杂相图一般就是简单相图的组合。低共熔混合物到底有几个相？这个问题初学时容易混淆,答案当然就是两相,不过这就是两种固体以微小的结晶均匀混合的物系,纵然在金相显微镜中瞧起来也很均匀,但小晶体都保留着原有固体的物理与化学性质,所以仍就是两相。低共熔点的温度与组成都会随着外压的改变而改变,所以低共熔混合物也不就是化合物。对于形成稳定化合物与不稳定化合物的相图,要抓住相图的特点,了解稳定化合物的熔点与不稳定化合物的转熔温度之间的差别,比较一般的三相线与不稳定化合物转熔时的三相线有何不同？要注意表示液相组成点的位置有什么不同,这样在分析复杂相图时,很容易将稳定化合物与不稳定化合物区别开来。固溶体就是固体溶液的简称,固溶体中的“溶”就是溶液的“溶”,所以不要把“溶”字误写为“熔”字。既然固溶体就是溶液的一种,实际就是混合物的一种(即固体混合物),所以固溶体就是单相,它的组成线与液态溶液的组成线一样,组成会随着温度的改变而改变。在相图上,固溶体总就是处在由两根曲线封闭的两相区的下面。在分析复杂相图,首先要能正确认出固溶体或帽形区的位置,则其她相区的分析就变得简单了。三.思考题参考答案1.硫氢化铵4NHHS(s)的分解反应:①在真空容器中分解;②在充有一定3NH(g)的容器中分解,两种...
