水盐体系相图及其应用参考文档
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第三章作业 水盐体系相图
第三章 三元水盐体系
3-1标绘NaCl-Na 2SO 4-H 2O 体系50℃等温图，注明各区域的意义。
NaCl-Na 2SO 4-H 2O 体系50℃数据
3-2用相图确定下列系统（总重量均为1000公斤）在50℃的状态，并计算固、液相重量。
（1）M ，含NaCl30.5%，Na 2SO 410.0%
，H 2O59.5%； （2）N ，含NaCl9.5%，Na 2SO 430.0%，H 2O60.5%； （3）P ，含NaCl48.0%，H 2O52.0%。
3-3试分析含NaCl 10%，Na 2SO 415%，H 2O75%的系统50℃等温蒸发过程。
3-4根据上图填空：固相 的溶解度随温度升高而加大，固相
的溶解度随温度升高而减小。
系统M 在60℃时状态为 ，冷却至40℃时有 析出，继续冷却至20℃时会有 析出。
3-5有含KCl 5%，K 2SO 45%，H 2O90%的体系在25℃等温蒸发，如果体系重100公斤，试计算：
（1） K 2SO 4 单独析出量最大时的蒸发水量，K 2SO 4析出量及析出率； （2） 蒸发水量为60公斤时K 2SO 4析出量及析出率；
（3） K
2SO
4
析出率为85%时的蒸发水量。
2-1水盐体系相图及其应用
BM盐的饱和溶解度曲线，即与
液相呈平衡的固相为BM盐。
a点代表AM-H2O二元体 系中AM盐的溶解度，b点代 表BM-H2O二元体系中BM的
溶解度，c点是ac和bc的交点，
代表AM和BM两种盐共同饱 和时的点（共饱和点），即 与液相呈平衡的固相为AM和 BM两种盐。
面积Aca代表AM盐与其饱 和溶液共存的两相区，面积 Bcb代表BM盐与其饱和溶液共
F =C-P=3-1=2
表示该不饱和区为双变量区。
——END Thank you
(2)独立组分
系统中每一个可以单独分离出来并能在体系外长
期存在的物质，称之为组分。组分是构成整个体系的化学物质， 物质间如果没有化学反应，则组分数与独立组分数相等，如物质 间有化学反应，则组分数减去独立化学反应数，即得独立组分数， (3)自由度 在体系中不致引起相的数目发生变化的条件下，可
以随意独立变动的可变因素（如温度、压力、浓度等）的数目。
存的两相区，面积AcB代表AM
盐和BM盐都与饱和溶液c共存 的三相区，面积Dacb代表单一 液相的不饱和区。
下面用相律分析相图中各点、线、面的意义。 对于相图中点a和点b：组分数为2，相数为2，由相律 公式知
F-C-P=2-2=0
自由度F为0，表示在一定温度条件下，这样的点为无 变量点，不论改变那个强度变量都会使体系发生相的变化。 对于c点，组分数为3，相数为3，则 F =C-P=3-3=0 也是无变量点。 对于ac和bc线上的任何点，组分数为3，相数为2，则
ac m bc n
2．三元体系直角等腰三角形 表示法 直角等腰三角形表示法如图2-4
所示。这种示法的优点是可
用普通方格纸作图。体系以l00g （或l00mol）为基准。横坐标表 示A盐的质量分数，纵坐标表示B 盐的质量分数，坐标原点为纯 水点。水的含量不能从图上直接读 出来，但显然是已知的了。如图
水盐体系相图及其应用(苍松书屋)
J值
Na2Cl2 49.34 116.9 0.422 57.89
MgSO4 30.58 120.4 0.254 34.84深层分析
MgCl2 5.09 95.21 0.053 7.27
H2O 14.99 18.02 0.832 114.1
总干盐
0.729
12
第一节 图形表示法
四、干基三角形和干基正方形
E1E——表示A、B盐的两盐共饱曲线；
E2E——表示B、C盐的两盐共饱曲线；
A
E3E——表示A、C盐的两盐共饱曲线；
F=C-P=4-3=1
W
A＇
C＇
E3
E1 B＇ E2
E C
B
深层分析
24
第一节 图形表示法
六、等温立体图的解剖
1．简单四元体系立体图的解剖图 3）空间点——三固相共饱溶液
由三条空间曲线交汇而得的 空间点，表示对三个固相共 饱的溶液，简单四元体系中 有一个。 E点——表示A、B、C盐的三盐共饱 A 点。
（3）点的确定 确定系统点在坐标上的位置时，可根据正四面体性质（1）用等高法， 或根据性质（2）用截面法。但最方便的是使用向量和法，如图4-4 中的三个首尾相接的箭头所示。
深层分析
19
第一节 图形表示法
五、等温立体坐标图
2．正四棱锥
（1）组分与几何关系
交互四元体系可用正八面体的一半 表示。锥顶表示水，底面正方形底 四个顶点为AX、BY、AY、BX四种盐。 按干基正方形规定的位置摆放，四 条棱线表示四个二元水盐体系，四 条边线表示四个盐盐二元体系，四 个正三角形表示四个三元水盐体系， 底面正方形表示三元交互盐盐体系， 正四棱锥内部的点才代表真正的四 元水盐体系的点。
Na2Cl2 49.34 116.9 0.422 57.89
MgSO4 30.58 120.4 0.254 34.84深层分析
MgCl2 5.09 95.21 0.053 7.27
H2O 14.99 18.02 0.832 114.1
总干盐
0.729
12
第一节 图形表示法
四、干基三角形和干基正方形
E1E——表示A、B盐的两盐共饱曲线；
E2E——表示B、C盐的两盐共饱曲线；
A
E3E——表示A、C盐的两盐共饱曲线；
F=C-P=4-3=1
W
A＇
C＇
E3
E1 B＇ E2
E C
B
深层分析
24
第一节 图形表示法
六、等温立体图的解剖
1．简单四元体系立体图的解剖图 3）空间点——三固相共饱溶液
由三条空间曲线交汇而得的 空间点，表示对三个固相共 饱的溶液，简单四元体系中 有一个。 E点——表示A、B、C盐的三盐共饱 A 点。
（3）点的确定 确定系统点在坐标上的位置时，可根据正四面体性质（1）用等高法， 或根据性质（2）用截面法。但最方便的是使用向量和法，如图4-4 中的三个首尾相接的箭头所示。
深层分析
19
第一节 图形表示法
五、等温立体坐标图
2．正四棱锥
（1）组分与几何关系
交互四元体系可用正八面体的一半 表示。锥顶表示水，底面正方形底 四个顶点为AX、BY、AY、BX四种盐。 按干基正方形规定的位置摆放，四 条棱线表示四个二元水盐体系，四 条边线表示四个盐盐二元体系，四 个正三角形表示四个三元水盐体系， 底面正方形表示三元交互盐盐体系， 正四棱锥内部的点才代表真正的四 元水盐体系的点。
2-1水盐体系相图及其应用
(2)独立组分
系统中每一个可以单独分离出来并能在体系外长
期存在的物质，称之为组分。组分是构成整个体系的化学物质， 物质间如果没有化学反应，则组分数与独立组分数相等，如物质 间有化学反应，则组分数减去独立化学反应数，即得独立组分数， (3)自由度 在体系中不致引起相的数目发生变化的条件下，可
以随意独立变动的可变因素（如温度、压力、浓度等）的数目。
存的两相区，面积AcB代表AM
盐和BM盐都与饱和溶液c共存 的三相区，面积Dacb代表单一 液相的不饱和区。
下面用相律分析相图中各点、线、面的意义。 对于相图中点a和点b：组分数为2，相数为2，由相律 公式知
F-C-P=2-2=0
自由度F为0，表示在一定温度条件下，这样的点为无 变量点，不论改变那个强度变量都会使体系发生相的变化。 对于c点，组分数为3，相数为3，则 F =C-P=3-3=0 也是无变量点。 对于ac和bc线上的任何点，组分数为3，相数为2，则
对于三元体系，组分数c=3，由相律公式得到自由度为 F=C-P+2=3+2-P=5-P 如不考虑气相存在时，压力影响因素不计，上式变为
F=4-P
因为自由度不能为负值，而三元体系中相数最少为1，最多 为4，则自由度最小值为零。当P=l时，自由度最大即F=4-1=3。 自由度为3表示必须同时指定三个独立变量才能确定体系的 平衡状态。这三个独立变量即是温度和两种盐的组成。因此要全 面表达该体系相平衡的变化规律，必须用三维坐标的立体图来表 示，三个坐标轴分别表示温度和两种盐的组成。但立体图形在绘
F=C-P=3-2=1
表示可以自由改变一个强度变量（组成）而不会引起 相的变化。
对于两相区Aca和Bcb组分数为3，相数为2，则 F=C-P-=3-2=1
水盐体系相图及其应用6
++
固相 Cl2= 100 0 17.0 H2O 691 150 325 Na2Cl2+K2Cl2 Na2（NO3）2+K2（NO3）2 Na2（NO3）2+Na2SO4+Na2Cl2
SO4= 0 0 3.0
（NO3）2= 0 100 80.0
45.0 46.2 0
B3
C3 D3 E3 F3 H3 I3
2． 线： （2）三盐共饱线： （三个单固相饱和溶液几何体 的交线，表示三种固相平衡的溶液，共十条） F=5-4=1 H RO1是AM、CM、BM三盐共饱线； SO2是BN、AN、CN三盐共饱线； R PO1是AM、BM、AN三盐共饱线； AM VO3是BM、BN、CM三盐共饱线。 G O3W是BM、BN、AN三盐共饱线； UO2是BN、CN、CM三盐共饱线； QO1是QM、CM、AN三盐共饱线； ZO2是AN、CM、CN三盐共饱线； O3O2是BN、AN、CM三盐共饱线； O1O3是BM、CM、AN三盐共饱线。
第六章 五元水盐体系相图
第一节 交互五元体系图形表示方法
第二节 交互五元体系相图的运用
第三节 简单五元体系相图
第六章 五元水盐体系相图
（1）简单五元水盐体系： 具有共同离子的四种盐和水构成的体系。如：Na+，K+，Mg++， Ca++//Cl-—H2O体系 Na+// Cl-，SO42-，HCO3-，CO3-—H2O体系 这类体系可认为由共同离子的多种无水单盐和水组成，在单盐间不存在 复分解反应。 （2）具有三个相互盐对的五元体系： 由组成三个交互盐对的六种盐和水构成的体系。 如： Na+，K+，Mg++ //Cl-，SO42-—H2O体系； Na+，NH4+// Cl-，OH-， HCO3-—H2O体系 这类体系的单盐间存在着一系列复分解反应。
固相 Cl2= 100 0 17.0 H2O 691 150 325 Na2Cl2+K2Cl2 Na2（NO3）2+K2（NO3）2 Na2（NO3）2+Na2SO4+Na2Cl2
SO4= 0 0 3.0
（NO3）2= 0 100 80.0
45.0 46.2 0
B3
C3 D3 E3 F3 H3 I3
2． 线： （2）三盐共饱线： （三个单固相饱和溶液几何体 的交线，表示三种固相平衡的溶液，共十条） F=5-4=1 H RO1是AM、CM、BM三盐共饱线； SO2是BN、AN、CN三盐共饱线； R PO1是AM、BM、AN三盐共饱线； AM VO3是BM、BN、CM三盐共饱线。 G O3W是BM、BN、AN三盐共饱线； UO2是BN、CN、CM三盐共饱线； QO1是QM、CM、AN三盐共饱线； ZO2是AN、CM、CN三盐共饱线； O3O2是BN、AN、CM三盐共饱线； O1O3是BM、CM、AN三盐共饱线。
第六章 五元水盐体系相图
第一节 交互五元体系图形表示方法
第二节 交互五元体系相图的运用
第三节 简单五元体系相图
第六章 五元水盐体系相图
（1）简单五元水盐体系： 具有共同离子的四种盐和水构成的体系。如：Na+，K+，Mg++， Ca++//Cl-—H2O体系 Na+// Cl-，SO42-，HCO3-，CO3-—H2O体系 这类体系可认为由共同离子的多种无水单盐和水组成，在单盐间不存在 复分解反应。 （2）具有三个相互盐对的五元体系： 由组成三个交互盐对的六种盐和水构成的体系。 如： Na+，K+，Mg++ //Cl-，SO42-—H2O体系； Na+，NH4+// Cl-，OH-， HCO3-—H2O体系 这类体系的单盐间存在着一系列复分解反应。
三组分体系的相图及其应用
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2021/4/3
等边三角形表示法的特点：
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2021/4/3
等边三角形表示法的特点：
(6) 设S为三组分液相体系， 当S中析出A组分，剩余液相 组成沿AS延长线变化，设到 达b 。析出A的质量可以用 杠杆规则求算：
一定与底边平行。
继续加醋酸，使B，C两组分互溶度增加，连结线 缩短，最后缩为一点，O点称为等温会溶点（isothermal consolute point），这时两层溶液界面消失，成单相。 组成帽形区的aob曲线称为双结线（binoal curve）。
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萃余相组成为 x1 ，蒸去S，物系点沿 Sx1 移动，到达
H点，含烷烃量比F点高。
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2021/4/3
二次萃取
在萃余相 x1 中再加萃取剂，物系点沿 x1S 方
向移动，设到达O’点，再摇动分层，萃取相组成
为y2 ，蒸去萃取剂，芳烃含量更高。萃余相组成
为 x2 ，含烷烃则更多。重复多次，可得纯的芳烃
2021/4/3
T - x1，x2 图
将三液体中有一对部分互 溶的体系画成正三棱柱形立体 图，纵坐标为温度，每个水平 截面为正三角形组成图。
温度不断升高，互溶程度 加大，两液相共存的帽形区逐 渐缩小，最后到达K点，成均 一单相。将所有等温下的双结 线连成一个曲面，在这曲面之 内是两相区。
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BDC区是B(s)，D(s)和 C(s)的三固相共存区。 属于这种体系的有Na 2SO 4 NaCl - H2O ，水合物为大
水盐体系相图及其应用参考文档
改变W角
将AB拉向∞
A＇
E
B＇
A＇ E B＇
A＇
E
A＇ E
A
B
A
B
W
B＇
B
W
B＇ B
图3-4 各种坐标的关系
三、空间立体图
Ｂ＇
1.三棱柱坐标系立体图
在平面组成坐标 （ｔ；＇）Ｈ Ｍ＇ 的基础上，再把温
Ｅ２
度坐标加上去，就 （ｔｅ＇）Ｋ
Ｅ３ Ｗ＇
Ｅ１
组成了三棱柱空间
Ｅ
坐标系，如图3-5所
B
Ｈ（ｔ＂）
图3-5 三元立体图
点。
Ａ＇ Ｆ（ｔ３） Ｄ（ｔｅ） Ａ
第二节 简单三元水盐体系相图
二．三棱柱坐标系立体图
Ｂ＇
(4）线：三条空间曲线，分别为
Ａ＇
三组双固相的共饱溶液线， 其中 E1E是冰加A盐的，
（ｔ；＇）Ｈ Ｍ＇
Ｅ３ Ｗ＇
Ｆ（ｔ３）
E2E是冰加B盐的，
Ｅ２
E3E是A盐加B盐的，
（ｔｅ＇）Ｋ
E1、共E2、饱E点3是，二在元三体元系相中图相中应，的共
第二节 简单三元水盐体系相图
三．多温立体相图在组成面上
的投影图——简称投影图
其特点是：
B
（1）能清楚地看出溶解度曲
b3 b2
线随温度变化的规律；
b1
b0
（2）实际使用上比多温立体
图方便的多；
30.2
15.2
66.6
222
NaCl+
E
KCl
4
15.0
13.85
21.1
19.5
52.0
247
KCl
5
水盐体系相图及应用百度云
水盐体系相图及应用百度云水盐体系相图是描述水和盐溶液在不同温度和浓度条件下相态变化的图表。
水盐体系的相图主要包括盐的溶解度曲线和盐的结晶曲线。
盐的溶解度曲线是描述在特定温度下盐在水中的溶解度随盐的质量分数变化的曲线。
溶解度曲线可以反映盐的溶解度与温度和质量分数之间的关系。
在溶解度曲线上，存在一条最高溶解度的曲线，该曲线划分了溶液和饱和溶液的区域。
当溶质在溶剂中溶解的质量达到最高溶解度时，溶液即为饱和溶液。
通过溶解度曲线，可以确定在特定温度下最大可溶解的盐的质量。
盐的结晶曲线是描述在特定温度下盐溶液中盐的结晶质量分数随时间变化的曲线。
结晶曲线可以反映盐在饱和溶液中的结晶速度与温度和质量分数之间的关系。
在结晶曲线上，存在一条最低质量分数的曲线，该曲线划分了结晶和溶解的区域。
当溶液中溶质的质量分数低于最低结晶质量分数时，溶液会发生结晶现象。
通过结晶曲线，可以确定在特定温度下最低结晶质量分数的盐的质量。
水盐体系相图的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用领域：1. 化学工业：水盐体系相图可以用于盐的制备和提纯过程的控制。
通过控制盐的溶解度和结晶性能，可以提高盐的纯度。
2. 医药行业：水盐体系相图可以用于药物的溶解性和结晶性能的预测。
这对于药物的生产和制剂过程非常重要。
3. 环境科学：水盐体系相图可以用于研究海水淡化和盐湖水处理等领域。
通过了解盐的溶解度和结晶性能，可以制定合理的海水淡化方案和盐湖水处理方案。
4. 地质学：水盐体系相图可以用于地下水和盐岩地层中盐的溶解和析出现象的研究。
这对于地下水资源的开发和盐岩地层的稳定性评价非常重要。
总之，水盐体系相图在多个领域中具有重要的应用价值。
通过了解盐的溶解度和结晶性能，可以优化工业生产过程，改善环境治理方案，以及深入研究地质和生物过程。
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A＇
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A＇ E B＇
A＇
E
A＇ E
A
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A
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W
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B
W
B＇ B
图3-4 各种坐标的关系
三、空间立体图
Ｂ＇
1.三棱柱坐标系立体图
在平面组成坐标 （ｔ；＇）Ｈ Ｍ＇ 的基础上，再把温
Ｅ２
度坐标加上去，就 （ｔｅ＇）Ｋ
Ｅ３ Ｗ＇
Ｅ１
组成了三棱柱空间
Ｅ
坐标系，如图3-5所
B
Ｈ（ｔ＂）
a％+b％+c％=100% 在三元水盐体系中，仅有两个组分的浓 度是独立变数，另一组分浓度为非独立变数。
二、三元水盐体系组成表示法
1.正三角形（以溶液为基准）
图中M点，通过M点作DE、
FG、HL线分别平行于三角形
C
的三条边。从图中可看出以
H
下的关系： HC=EM=GM=GE=LB= a％ GC=DM=HM=HD=AF= b％
b% D
G a%
M E
AD=FM=LM=BE=FL= c％ A
这样，可在△ABC任一边上 同时读出系统M(M点)的组成。
B
F
L
C%
图3-1 正三角形坐标
二、三元水盐体系组成表示法
2.直角等腰三角形（以溶液为基准）
这种坐标的读数方 法和正三角形法相同。 由于直角等腰三角形有 斜边，其刻度和直角边 上不同，因此，读数时 可只读直角边上的刻度。 这种坐标可以直接在直 角坐标纸上标绘，十分 方便，而且对于近水点 处的图形适当地放大。 系统M（M点）含B30%， 含A为50%，水则自然为 20%。
置，并将复盐的组成点与表示水的W点用点划线相连，这条线叫“复盐 射线”，它是判断复盐性质的重要依据。 （3）标点 按序号将液相组成点逐一标于图中，同时编号，以免混乱。 （4）连接溶解度曲线 连线原则：具有一个共同平衡固相的液相点可连，如果可连的点只有两个， 则 只能连成直线，如可连的点有三个以上，则应连成圆滑的曲线。
第二节 简单三元水盐体系相图
一．简单三元水盐体系等温图 1．等温图的标绘
（5）划分相区
①共饱溶液点与平衡的两个固相点分别连直线作为相 区划分线，通常每个共饱点能够而且必须引出二条 相区划分线，这种连线是主要的相区划分线。
②任意二个固相点的连线均可作为相区划分线。 ③依上述二条原则作出的相区划分线不得相互穿过。
对三元水盐体系，相律公式为
B
F=C-P+1=4-P
当P=1时，自由度最大为3。当F=0时，最大相数为4。
恒温恒压时，最大相数为3，自由度最大为2。
O
A
t
二、三元水盐体系组成表示法
设有一个三元水盐体系NaCl－KCl－H2O， 如果用a％、b％、c％分别表示NaCl、KCl、 H2O的质量百分数。则有以下关系：
30.2
15.2
66.6
222
NaCl+
E
KCl
4
15.0
13.85
21.1
19.5
52.0
247
KCl
5
5.0
21.3
6.8
28.9
19.0
280
KCl
6
0
25.55
0
34.3
0
291
KCl
B＇
第二节 简单三元水盐体系相图
2．点线面的意义 （1）点： E点是NaCl、KCl与两个固
相平衡的饱和溶液，两 盐共饱点。
P=3，C=3，F=C-P=0 B＇B点盐—的B溶-H解2O度二；元体系中 A＇A点盐—的A溶-H解2度O二；元体系中 P=2，C=2，F=C-P=2-2=0
KCl B
NaCl+KCl+LE
4
KCl+L
3
2 B＇6 5
E
L
4
3 2
1
NaCl+LE
A＇ 1
NaCl A
W
图3-10 NaCl－KCl－H2O体系20℃相图
A M1
b
50%
M
a
W
M2
（H2O） 30%
B
图3-2 直角等腰三角形坐标
二、三元水盐体系组成表示法
3.其他坐标（以局部物质为基准）
（1）以水为基准 （2）以干盐为基准
B
gB/100gH2O
b
50 2
40 4
30 b‘
W
gH2O/100
gS
500
400 a 300
20 1
a 3
10
M
200 2
100
如：AM-BM-H2O共同阴离子，或AX-AY-H2O共同阳离子 2. 一种盐和两种非电介质组成的溶液。如：NaNO3－CH3OH－H2O 3.一种酸性氧化物和一种碱性氧化物和水构成的水盐体系
如：
CaO P2O5 H2O
NH3 CO2 H2O 4. 固相有水合物或复盐生成的三元水盐体系称为复杂三元水盐体系。
B(g/100gH2O)
40
30
20
10
E2
E 10 20 30 40
W＇
E1
E3
A(g/100gH2O)
A＇ 图3-8 直角坐标立体图
第二节 简单三元水盐体系相图
一．简单三元水盐体系等温图
1．等温图的标绘 （1）数据分析 主要分析出现的固相是单盐、水合物、复盐、水合复盐或固体溶液，并查取
或计算出它们的组成。 （2）确定坐标系 用正三角形或直角等腰三角形坐标系。在坐标图上标出各组分及各固相的位
示。
Ａ＇ Ｆ（ｔ３） Ｄ（ｔｅ） Ａ
Ｗ 图3-5 三元立体图
三、空间立体图
2.直角坐标系的立体图
图3-8是简单类型三 元水盐体系直角坐标立
体图的横向放置。纯盐 A、B在无限远处，故 相应的A＇、B＇、E3 B＇ 也在无限远处。图中两 个较大的曲面表示A盐、 B盐的饱和溶液，较小 的W＇E1E2W＇面是冰 t 的饱和溶液面、E为低 共熔点。
W
10
20a＇30 40 （a）
50
60
A
gA/100gH2O
A 20
W
1
b 3 N4
40 60 80
B
元水盐体系组成表示法
几种常用坐标之间的转换关系可用图3-4表 示。在实际应用上，是通过组成的换算，将有 关图形点标在不同坐标图上的。
W
W
W
A
A
将W打开
第三章 三元水盐体系相图
第一节 图形表示法 第二节 简单三元水盐体系相图 第三节 复杂三元水盐体系相图 第四节 两条规则在相图中的运用 第五节 等温蒸发过程分析 第六节 三元水盐体系相图的应用
第一节 图形表示法
一、分类和相律特征 二、三元水盐体系组成表示法 三、空间立体图
一、分类和相律特征
组分数为3的体系是三元体系。 1.由共同离子的两种盐和水构成的体系——三元水盐体系。
第二节 简单三元水盐体系相图
表3-1 NaCl－KCl－H2O体系20℃溶解度
序号
液相组成
平衡固相
符号
%（wt）
g/100g H2O
g/100gS
NaCl
KCl
NaCl
KCl
NaCl
H2O
1
26.4
0
35.9
0
100
279
NaCl
A＇
2
23.7
5.0
33.2
7.0
82.6
248
NaCl
3
20.7
10.4