第8节生成稳定化合物系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.8,生成化合物的二组分凝聚系统相图,生成稳定化合物系统,生成不稳定化合物系统,1.,生成稳定化合物系统,稳定化合物,，包括稳定的水合物，它们有自己 的熔点，在熔点时液相和固相的组成相同。属于这类系统的有：,的,4,种水合物,酚,-,苯酚,的,3,种水合物,生成,稳定化合物,的系统在相图上其组成处形成一个峰,该点温度为其,熔点,.,可视为由两个具有低共熔点的固态不互溶系统的相图组合而成,.,图中有两条三相线,.,分析相图,.,1.,生成稳定化合物系统,4,1.,生成稳定化合物系统,H,2,O,与,H,2,SO,4,能形成三种稳定的水合物，即,:,它们都有自己的熔点。,纯硫酸的熔点在,283,K,左右，而与一水化合物的低共熔点在,235 K,，所以在冬天用管道运送硫酸时应适当稀释，防止硫酸冻结。,这张相图可以看作,由,4,张简单的二元低共熔相图合并而成,。如需得到某一种水合物，溶液浓度必须控制在某一范围之内。,2.,生成不稳定化合物系统,不稳定化合物,，没有自己的熔点，在熔点温度以下就分解为与化合物组成不同的液相和固相。属于这类系统的有：,固体化合物,C,升温至某一温度时发生分解,达三相平衡,:,此时的温度称为,不相合熔点,或,转熔温度,F=,0.,分析相图,.,2.,生成不稳定化合物系统,由相图画步冷曲线,:,b,a,c,t,/,时间,步冷曲线,a,c,b,l,l+s(A)+s(C),l+s(C),l+s(C)+s(B),s(C)+s(B),l+s(A),2.,生成不稳定化合物系统,稳定化合物,例,铋和碲生成相合熔点化合物,Bi,2,Te,3,它在,600,熔化,.,纯,Bi,和纯,Te,的熔点分别为,300,和,450.,固体,Bi,2,Te,3,在全部温度范围内与固体,Bi,Te,不互溶,与,Bi,和,Te,的低共熔点分别为,270,和,415.,粗略画出,Bi-Te,相图并标出所有相区存在的相态及成分,.,稳定化合物,例,A,和,B,按等分子比形成相合熔点化合物,C.A,C,B,在固态时完全不互溶,熔点分别为,200,300,400,A,与,C,及,C,与,B,形成的两个低共熔点分别为,150,x,B,E,1,=0.2,和,250,x,B,E,2,=0.8,.(1),画出以上述系统的温度,-,组成,(,t,-,x,B,),图,;(2),画出,x,B,=0.4,及,x,B,=0.5,的系统从,400,冷却到,100,的步冷曲线,;(3)8 mol B,和,12 mol A,混合物冷却到无限接近,150,时,系统是哪几相平衡？各相的组成是什么？各相物质的量是多少？,(3),此时系统为,s(C),与,l(A+B),两相平衡,液相组成为,x,B,=0.2.,n,S,=13.3 mol,n,l,=6.67 mol,n,S,+,n,l,=20 mol,不稳定化合物系统,例,绘出生成不稳定化合物系统液,-,固平衡相图,(,见附图,),中状态点为,a,b,c,d,e,f,g,的样品的冷却曲线,.,d,f,A,B,C,温度,组成,题 图,a,b,c,d,e,f,g,a,b,c,e,g,时间,温度,冷却曲线,不稳定化合物,必须选定溶液的组成在含,CaCl,2,约为,x,(CaCl,2,)=0.60 0.75,之间,.,今假定选组成,a,之溶液,从,a,冷却下来与,LE,线相交,当越过,LE,线后便有固相,CaF,2,CaCl,2,析出,溶液组成沿,LE,线改变,待温度降到快达到三相线,CEB,时,将固体从溶液中分离,即可得到纯粹的,CaF,2,CaCl,2,结晶,.,例 已知,CaF,2,-CaCl,2,相图,欲从,CaF,2,-CaCl,2,系统中得到化合物,CaF,2,CaCl,2,的纯粹结晶,试述应采取什么措施和步骤,?,不稳定化合物系统,液相部分互溶,例 某生成不稳定化合物的,A-B,二组分凝聚系统相图如附图,.,分析一下各相区的稳定相,.,C,B,A,t,x,B,l,l,1,+l,2,l,1,+C(s),C(s)+l,2,l,2,+B(s),C(s)+B(s),A(s)+C(s),A(s)+l,1,复杂二组分凝聚相图,A,B,C,1,C,2,t,D,E,F,G,H,I,J,K,L,例 指出附图中二组分凝聚系统相图内各相区的平衡相,.,指出三相线的相平衡关系,.,l,(,s),(,s)+C,1,(s),C,1,(s)+C,2,(s),C,2,(s)+B(s),(,s)+l,l+C,2,(s),l +C,2,(s),l +B(s),l+C,1,(s),三相线：,JKL,C,2,(s,J),+,B(s,L),=l(K),GHI,l(G)+,C,2,(s,I),=,C,1,(s,H),DEF,(s,D),+,C,1,(s,F),=l(E),不稳定化合物,P=1,l(A+B),F=2,P=2,s,(A),+s,(C),F=1,P=2,s,(A),+l(A+B),F=1,P=3,s,A,+l,E,+s,C,F=0,P=2,l(A+B),+s(B),F=1,P=2,l(A+B),+s(C),F=1,P=2,s,(C),+s,(B),F=1,b:,从液相中开始析出固体,B,；,c:,由固体,B,和溶液生 成化合物,C;,d:,固体,A,与固体,C,同时从液相中析出,;,e:,固体,A,与固体,C,共存,.,例 图为,A,B,二组分凝聚系统平衡相图,.(1),指出相图中各相区的相数、相态及成分、自由度数,;(2),系统点,a,降温经过,b,c,d,e,指出在,b,c,d,e,点系统相态发生的变化,.,(2)3,条水平线均为三相线,:,ME,2,N,:s,1,(Mg+Ag)+s,2,(Mg+Ag),l(E,2,),PQR,:l(Mg+Ag)+s,1,(Mg+Ag),s(Mg,m,Ag,n,),IE,1,J,:s(Mg)+s(Mg,m,Ag,n,),l(E,1,),t/,时间,复杂二组分凝聚相图,l(A+B),l,(A+B)+s(Mg),l(A+B)+,s,(A+B),s,1,(A+B),l(A+B),l+s(Mg,m,Ag,n,)+s(Mg),s(Mg,m,Ag,n,),开始析出,l,+s(Mg,m,Ag,n,),s(Mg),开始析出,s(Mg,m,Ag,n,)+s(Mg),l,消失,例 已知在大气压下,Mg-Ag,系统的温度组成图如下图,.(1),列表说明,1,2,3,4,5,6,相区存在的相态及成分,;(2),分析水平线上的相平衡状态并指明自由度数,.(3),绘出,a,点冷却到室温的步冷曲线,并在曲线的转折点处及各线段部位的系统的相态及成分的变化情况,.,s,2,(A+B),s,1,(A+B)+,s,2,(A+B),A,B,t,a,b,c,C,D,E,F,G,H,题图,(,s)+(s),l+,(s),l+,(s),(,s),+l,(,s),(,s),(,s),(,s)+(s),l,a,b,c,(s),析出,(,s),析出,液相消失,(s),析出,液相消失,(s),析出,液相消失,(s),析出,t,时间,冷却曲线,三相线,CDE,上有,(,s),(s),及低共熔液相三相平衡共存,:,(,s,C),+,(s,E),=l(D),三相线,FGH,上有,(,s),(s),及液相三相平衡共存,:,l(F)+,(s,H),=,(s,G),固态部分互溶,有低共溶点和转变温度,例 某,A-B,二组分凝聚系统相图如附图,.,(1),指出各相区稳定存在的相,;,(2),指出三相线上哪三个相成平衡,?,相平衡关系如何,?,(3),绘出图中,a,b,c,三个样品的冷却曲线,注明各阶段的相变化,.,固相完全不互溶,液相部分互溶,例,A-B,二组分液态部分互溶系统的液,-,固平衡相图如附图,试指出各个相区的相平衡关系,各条线所代表的意义,以及三相线所代表的相平衡关系,.,A,B,t,a,1,b,1,b,2,c,l,l,1,+l,2,l,2,+B(s),A(s)+B(s),b,3,a,2,E,1,c,1,E,2,A(s)+l,1,l,1,+B(s),a,1,E,1,为,A,的凝固点降低曲线,;,c,1,E,1,为,B,的凝固点降低曲线,;,c,1,cE,2,为两液体的溶解度曲线,;,b,1,E,2,为,B,的凝固点降低曲线,;,a,2,E,1,b,3,为,A(s),B(s),和组成为,E,1,的液态低共溶混合物的三相平衡线,:A(s)+B(s)=l(,E,1,),c,1,E,2,b,2,为两共轭溶液与,B(s),的三相平衡线,:,l(c,1,)+B(s)=l(E,2,),复杂二组分凝聚相图,例,A,B,二组分凝聚系统相图如下,图中,C,D,为,A,B,所形成的化合物,组成,w,B,分别为,0.52,及,0.69,A,B,的摩尔质量分别为,108 gmol,1,和,119 gmol,1,.(1),标出,1,2,3,4,5,6,各区的相态及成分；,(2),确定在,C,D,点形成化合物的分子式；,(3),作,a,b,组成点的步冷曲线并标出自由度数及相变化。,(4),将,1 kg,w,A,=0.60,的熔融体冷却,可得何种纯固体物质？计算最大值,反应控制在什么温度？,(2),在,C,D,点形成的化合物分别为,AB,和,AB,2,.,t,/,时间,l(A+B),l,(A+B)+s(C),s,(C)+,s,(D),s(D)+,s,(A+B),l(A+B)+s,(D),l,l+s(C),0,s(C),1,a,l,l,1,+l,2,1,l,1,+l,2,+s(D),0,l+s(D),1,l+s(D)+s(C),0,s(D)+s(C),1,b,(4),纯,C(AB),固体,反应接近,350,m,(AB)(0.52,0.40)=,m,(l)(0.40,0.24),解得,m,(AB)=0.57 kg,l(A+B),1,+l(A+B),2,复杂二组分凝聚相图,l(A+B),l,1,(A+B)+l,2,(A+B),s,2,(A+B),l,(A+B)+s,2,(A+B),l(A+B)+s,1,(A+B),l,(A+B)+s,1,(A+B),s,1,(A+B)+,s,2,(A+B),s,1,(A+B),t,/,时间,l(A+B),s,2,(A+B),开始析出,l,+s,2,l,2,(A+B),开始出现,s,1,l,1,消失,s,1,(A+B),开始析出,l,+s,2,+s,1,s,2,消失,l,+s,1,l,1,+s,1,+,l,2,s,1,+,l,2,l,2,消失,例,A,B,二组分凝聚系统相图如右图所示,:(1),标明图中各相区的相态及成分,;(2),绘出样品,a,冷却至,b,的步冷曲线,并在曲线的转折处及各段上注明系统的相态及成分的变化情况,.,t/,时间,复杂二组分凝聚相图,l(A+B),l(A+B)+s(C),s,1,(A+B),l,1,(A+B)+l,2,(A+B),l,(A+B)+s,1,(A+B),l,(A+B)+,s,(B),s,(B)+s(C),l,(A+B)+s(C),s,1,(A+B)+s(C),l(A+B),s(C),开始析出,l,+s(C),s,1,s,1,(A+B),开始析出,l,+s(C)+s,1,s(C),消失,l,+s,1,l,消失,例,A,B,二组分凝聚系统相图如下,.(1),标明各区存在的相态及成分,;(2),用步冷曲线标明图中,a,b,两点所代表的系统在冷却过程中,(,转折点及各线段,),的相态及成分的变化,.,复杂二组分凝聚相图,l,1,(A+B)+l,2,(A+B),s(A+B)+l(A+B),l,(A+B)+,s,(B),l,(A+B)+s(C),(2)3,条水平线均为三相线,:,PQR,:l(A+B)+s(B),l(Q),ME,2,N,:s(C)+s(B),l(E,2,),IE,1,J,:s(A+B)+s(C),l(E,1,),(3),系统状态处于这,3,点位置时,自由度数均为零,.,例 下图为二组分凝聚系统相图,:(1),指出图中,(1),(2),(3),(4),四个相区的相态及成分,;(2),在,IE,1,J,ME,2,N,PQR,三条水平线上,存在哪些平衡相,;(3)E,1,F,G,各点的自由度数是多少,?,