相平衡练习题
相平衡
一.填空题
2.A,B两液体混合物T-x图上出现最高点。则该混合物对拉乌尔定律产生偏差,最高点的自由度为。
负、0
3.在一透明的真空容器中装入足够量的纯液体，若对其不断加热，可见到_现象,若使容器不断冷却,又可见到_现象。
临界、三相共存
4.碳酸钠和水可形成三种水合物：，，
。在100k P a下，能与碳酸钠水溶液，冰平衡共存的含水盐有_种,这种(或这些)含水盐是。
5.碳在高温下还原氧化锌达到平衡后，体系中有
五种物质存在，已知存在如下两个独立化学反应：则的平衡压力，
之间的关系为_,组分数_,
相数_,自由度数_,举出独立变量如下。
、T或p
6.盐A B(s)与水可以形成以下几种稳定水合物：，
，和，这个盐水体系的组分
数_有个低共熔点,最多可有_相同时
共存。
2、5、3
7.一体系如图6-26所示，其中半透膜只允许O2通过（左边存在反应），则此系统有_相,它们分别是_,该系统的自由度
数为。
8.有理想气体反应在等温和总压不变的条件下进
行，若原料气体中A与B的物质的量之比为1:2，达平衡时系统的组分数为C=,自由度数F=_,当温度一定时，增大压力则Kθ_(填增大,减小或不变)平衡将_移动(填向左,向右或不)。
C=1;F=0;不变;向右
9.含有K2S O4和N a N O3的水溶液，其组分数C=_,若在温度一定的条件下，此系统最多能有相共存。
3；3
10.在密闭容器中，N a C l的饱和溶液与其水蒸气呈平衡，并且存在着从溶液中析出的细小N a C l晶体，则系统的组分数为C=,相数P,自由度数F=。
2;3;1
11.在101.325k P a外压下，水的沸点为100℃，氯苯的沸点为130℃，水和氯苯组成的完全不互溶系统的共沸点一定100℃;(填大
于小于或等于)
小于
12.液相完全互溶的二组分系统气-液平衡相图及其蒸气压-组成曲线
上若出现最高点,该点的气相组成为γB,液相组成为x B则
γB x B（填大于小于或等于）
等于
13.碳酸钠和水可形成三种水合物：，，
。
(1)在101.325k P a下能与碳酸钠水溶液，冰平衡共存的含水盐最多可能有_种;
(2)在30℃时能与水蒸气平衡共存的含水盐最多可以
有_;
1；2
14.由水和正丁醇组成的部分互溶系统,有两个液相,一个气相,为了确定这个系统的状态,除了水和正丁醇的数量外,还需要确定_个独立变量。
1；
15．N a C l和K N O3一起溶于水中形成水溶液，组分数为_,如果不含气相,此系统自由度数为_,列举一套独立变
量_。
3；3；
二.选择题
1.一定温度下,二元理想液态混合物中若纯B的饱和蒸气压大于纯A的饱和蒸汽（）则x B增大汽-液两相达平衡时，系统压力
（）
A.不变
B.减小
C.增大
D.不一定
2.组分A与组分B形成完全互溶系统,在一定温度下，若纯B的饱和蒸汽压大于纯A的饱和蒸汽压(),当此组分构成的混合液，处于汽液平衡时（）
A. B. C. D.A B C 都有可能
4．在一定温度下，在水和C C l组成的互不相溶的系统中，向水层中加入1:1的K l和I2，此系统的自由度数是（）
(A)1(B)2(C)3(D)4
5.室温下氨基甲酸铵分解反应为
若在300K时向系统中加入一定量的固体，则此系统的物种数S和组分数C应为（）
(A)S=1,C=1(B)S=3,C=2(C)S=3,C=1(D)S= 3,C=3
6.将1m o l N和1m o l O放在一密闭的容器中，发生了如下的气相反应
则此系统的组分数和自由度数为（）
(A)C=1,
F=2(B)C=2,F=3(C)C=3,F=4(D)C=1,F=1
7.将克拉贝龙方程用于和两相平衡，随着压力的增长，的凝固点将（）
A.上升
B.下降
C.不变
D.无法判断
物理化学相图小知识
1．相律的有关概念与相律表达式 (1)独立组份数C＝S－R－R′。S为物种数，R为独立化学反应计量式数目。R′ 为同一相中独立的浓度限制条件数（包括不同物种依反应计量式比例关系及离子物种电中性条件） (2)自由度数f，系指相平衡体系中相数保持不变时，所具有独立可变的强度变量数。 (3)相律内容及其数学表达式。相律就是揭示pVT平衡系统中自由度数、独立组份数和相数三者之间的制约关系。 表达式为：f＝C－Φ＋2；式中（式中 2 指T、p两强度变量） 当T、p中有任一固定，则表达式为：条件自由度数f*＝C－Φ＋1 当考虑除T、p、X B以外的其他变量或相间有某种限制时，则表达式为f＝C－Φ＋n；（式中n≥2）(4)相律的局限性与应用的关键性。相律是一个定性规律，它指明特定条件下该平衡系统至多存在的相数及其相应的独立变量数，但不能指明是哪些相共存？哪些性质可作为独立变量及其它们之间的定量关系？相律对单相与复相都适用，但应用相律时，首先要考察系统是否满足相律成立的条件，并确定系统的组份数。 2．单组份系统的相图与特征 (1)单组份系统相律与相图：因C＝1 ，故相律表达式为f＝3－Φ。显然f最小为零，Φ最多应为 3 ，因相数最少为 1 ，故自由度数最多为 2 。相图是用几何图形来描述多相平衡系统宏观状态与T、p、X B（组成）的关系。在单组份相图中有单相的面、两相平衡线和三相平衡的点，自由度分别为f＝2、f＝1、f＝0。 (2)单组份相变的特征与类型。相变是一个连续的质的飞跃。相平衡时物质在各相中的化学势相等，相变时某些物理性质有突变。根据物性的不同变化有一级相变和连续相变（包括二级相变等高阶相变）之分；前者广为存在如气、液、固之间转变，其特点是物质在两相中的化学势一级导数不相等，且发生有限的突 变〔即〕，此 类相变平衡曲线斜率符合克拉贝龙方程。后者如氦He（Ⅰ）与He（Ⅱ）的转变。正常状态与超导状态的转变，其特点是化学势的一级导数在相变点连续〔即V1＝V2，S1＝S2〕，但化学势二级导数 在相变点附近则迅速变化，出现一个极大峰如； 或。二级相变平衡曲线斜率符 合爱伦菲斯（Ehrenfest）方程： 3．克拉贝龙—克劳修斯方程及其应用条件 (ⅰ)克拉贝龙方程：适用于单组份系统两相间平衡 （ⅱ）克拉贝龙—克劳修斯方程：适用与其中含气相的两相间平衡，且气相应服从理想气体状态方程。
铁碳平衡相图
铁碳平衡相图 又称铁碳相图或铁碳状态图。它以温度为纵坐标，碳含量为横坐标,表示在接近平衡条件（铁-石墨）和亚稳条件（铁－碳化铁）下（或极缓慢的冷却条件下）以铁、碳为组元的二元合金在不同温度下所呈现的相和这些相之间的平衡关系。 简史早期利用热分析法和金相法发现铁的加热和冷却曲线上出现两个驻点，即临界点A3和A2，它们的在 1868 年，俄国学者切尔诺夫（Д．к．Чернов）就注意到只有把钢加热到某一温度”a”以上再快冷,才能使钢淬硬,从而有了临界点的概念。至1887～1892年奥斯蒙（F.Osmond）温度视加热或冷却 (分别以A c和A r表示)过程而异。奥斯蒙认为这表明铁有同素异构体，他称在室温至A2温度之间保持稳定的相为α铁；A2～A3间为β铁；A3以上为γ铁。1895年，他又进一步证明，如铁中含有少量碳,则在690或710℃左右出现临界点,即A r1点,标志在此温度以上碳溶解在铁中,而在低于这一温度时,碳以渗碳体形式由固溶体中分解出来,随铁中碳量提高，A r3下降而与A r2 1合为一点。1904年又发现A4至熔点相合,然后断续下降，至含碳为0.8～0.9％时与A r 间为δ铁。以上述临界点工作的成果为基础，1899年罗伯茨－奥斯汀（W.C.Roberts-Austen）制定了第一张铁碳相图；而洛兹本 (H.W.Bakhius Roozeboom)更首先在合金系统中应用吉布斯(Gibbs)相律,于1990年制定出较完整的铁碳平衡图。随着科学技术的发展，铁碳平衡图不断得到修订，日臻完善。目前采用的铁碳平衡图示于图1，图中各重要点的温度、浓度及含义如下表所列。当铁中含碳量不同时，得到的典型组织如图2所示。
二维相图和三维相图的计算
二维相图和三维相图的计算 描述二维相图和三维相图计算的算法。虽然零相分数的概念是用于计算二维相图，单相分数的概念被应用于计算三维相图。三维相图可以更好的观察等高线，例如在三维相边界的等温线。零相分数和单相分数的概念已经被推广到任何属性的等高线。 引言 材料是现代科技的基石。材料目前面临的挑战是设计新材料，改进现有的技术，以满足新技术的需要。为了提高材料的研究效率，概念集成计算材料工程（ICME）已被提出并应用在材料研究和工业应用中。在近十年在ICME领域有许多重大的成就。在ICME领域中的一个最重要的组成部分是相位特性变化的模拟，如热力学，动力学和力学性能的模拟。所有相得相关属性与相平衡密切相关，它可以图形化地呈现在相图中。 相图，通常被称为材料的设计图，在材料设计中起重要作用。在早期，大多数的相图通过实验测量并且局限于一元，二元和三元系统。计算相图可以追溯到Van Laar 和meijering 两人。他们计算了一些简单的二元和三元相图。1970年，计算机作为一个新的材料研究方法由考夫曼等人开创的相图计算标志着相图计算的开始。相图计算方法在ICME中已经成为一个重要的仿真方法。 相图被收集在一起便于查阅运用。随着互联网的效率越来越高，许多常用的在线相图是在网上可以找到。收集的相图和网上的资源大多数是二维（2D）静态图并且局限于低阶系统。然而，在实际应用中，多组分相图通常在手册或在线相图数据库中不可用。为了计算多组元相图的有用性，计算机软件和多组分热力学数据库是必要的。近年来，一些相图计算软件，如Pandat, Thermo-Calc, 和FACTSage已经被开发用来解决这个问题。
双液系的气液平衡相图
双液系的气-液平衡相图 1. 简述由实验绘制环己烷-乙醇气-液平衡T-x相图的基本原理。 答：通过测定不同沸点下组分的气、液相的折射率，在标准的工作曲线上找出该折射率对应的浓度，结合其沸点画出平衡相图。 2. 在双液系的气-液平衡相图实验中，作环己烷-乙醇的标准折光率-组成曲线的目的是什么？ 答：作标准曲线的目的是通过测气、液相相得折射率从而在标准工作曲线上找出对应的浓度。 3. 用精馏的方法是否可把乙醇和环己烷混合液完全分离，为什么？ 答：不能完全分离。因为环己烷-乙醇二组分具有最低恒沸点。 4. 测定纯环己烷和纯乙醇的沸点时，沸点仪中有水或其它物质行吗？ 答：有水和其他物质都是不行的。因为有水和其他物质会使所测沸点改变。 5. 为什么工业上常生产95％酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？ 答：因为水-乙醇二组分具有最低恒沸点，所以工业上常生产95%的酒精。用精馏的方法无法获得无水酒精，只能获得95%的酒精。 6. 在双液系的气-液平衡相图实验中，如何判断气-液相达平衡状态？
答：观察贝克曼温度计的读数，如果读数稳定3-5分钟，说明已达平衡状态。 7. 在双液系的气-液平衡相图实验中，每次加入沸点仪中的环己烷或乙醇是否应按记录表所规定的体积精确计量？为什么？ 答：不需要按记录表的加。因为组分的浓度不是按所加物质的量计算得来的，而是通过测折射率间接得到的。 8. 在双液系的气-液平衡相图实验中，在测定沸点时，溶液出现分馏现象，将使绘出的相图图形发生什么变化？ 答：出现馏分将使测得的沸点偏高，使相图向上移动。 9. 在双液系的气-液平衡相图实验中，蒸馏器中收集气相冷凝的小球大小对结果有何影响？ 答：小球太小难以收集气相，小球太大，小球内的组分更新太慢，产生馏分，导致实验误差。 10. 在双液系的气-液平衡相图实验中，通过测定什么参数来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成？ 答：通过测定组分的折射率来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成。 11. 在双液系的气-液平衡相图中，如何通过测定溶液的折光率来求得溶液的组成？ 答：通过测得的折射率在标准曲线上找出对应的浓度，根据气、液相平衡浓度与测得的沸点作出平衡相图。
5.静力学：相图、物理平衡复习
静力学的基本方程大家都是熟知的，对于每个物体写合力为零+合力矩为零，但是这样的后果是经常造出一个n 元一次方程组（n 元不等式的处理办法我们在上一讲已经部分解决）。如何省去不必要的麻烦是这一讲的目标。正是“去掉所有不必要的东西”，“用同一个方程表述尽量多的情况”这样的想法诱发了拉格朗日等人建立了理论力学。如今理论力学已经几乎现代物理的标准描述方式。 静力学化简的基本原理在于，约束力是“要多大，有多大”。约束力和约束总是成对出现，增加一个几何条件，增加一个未知的力。如果能让一个约束力不出现在方程中，方程组就会从一个n 元一次 方程组变成1n -元一次方程组。要知道在n 很大的时候，解方程计算量大约是3 3 n ，从而导致你的运算 时间随着3n 增长，计算正确率随着3 3 (1)n q -下降，其中q 是你一次计算犯错的概率。所以要干事情就是不让约束力出现。 第一部分：矢量力学的基本方法 1、 在垂直于约束力方向写方程，也就是高中天天念叨的“在XX 方向的分力” 2、 通过合理选取支点，让一些力不出现。 注意 I 只有合外力等于0的体系才能导致体系不同点为支点计算力矩相同 II 同一个物体选择两个支点写方程，相当于一个力矩方程+一个不平行于支点连线方向的受力方程。 3、 通过以整体为对象，将内部相互作用消去（相当于用目测的办法把两个方程加了一下） 4、 即将滑动的时候将摩擦力和支持力合成一个确定方向，不定大小的力。然后配合矢量图或者三 力汇交解决问题。（相当于用目测的办法把f N μ=这个式子带入了） 5、 计算的主要复杂度来源于将方程相加时候，要把同类项都乘一遍，再加一遍，如果能每次都能“用一个方程消灭一个未知数”，那么你解的就是n 个一元一次方程，而不是n 元一次方程组， 正确概率会变成(1')n q -，时间变成n ，显然好了很多。以5为最后目标，以1-4为手段，绝大部分静力学暴力计算题都可以合理时间内解决。 附加说明两点 1 明白这些原理的老师命的题可以使得以上做法全部失效，参见学而思出的《第29届复赛模拟试题汇编》（六套），在https://www.360docs.net/doc/4e5502140.html, 下载。 2 如何在压根没时间解方程时候，只通过解方程混分，参见暑期最后一节课的骗分学导论。 本讲导学 第4讲 静力学化简 知识模块
二元相图计算
《二元相图计算》创新课程作业 学生：于永龙班级：焊接2班学号：10850212 一名词解释 1. 体系 体系就是我们研究的对象的总和。 2. 环境 系统以外又与系统密切相关的部分称为环境，环境必须是与系统有相互影响的有限部分。 3. 组元 组成合金的独立的、最基本的单元称为组元，组元可以是组成合金的元素或稳定的化合物。 4. 相 系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为相。 5. 相律 表示平衡物系中的自由度数,相数及独立组分数之间的关系。数学表达式：?=C-Ф+2 6. 杠杆定律 在结晶过程中，液、固二相的成分分别沿液相线和固相线变化。 7. Gibbus自由能 G=H－TS, G叫做吉布斯自由能。 8. 化学势 等温等压下，在一定浓度的溶液中，加入微量组分B，而引起系统吉布斯函数对组分B物质的量的变化率。 9. 理想溶液 宏观定义：溶液中的任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。 分子模型定义：各组分分子的大小及作用力彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化，即就是当各组分混合成溶液时，没有热效应和体积的变化。 10. 拉乌尔定律 如果溶质是不挥发性的，即它的蒸气压极小，与溶剂相比可以忽略不计，则在一定的温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与其克分子分数的乘积。 二读书报告 关于《相图分析及应用》的读书报告 相图在冶金，化工等工业生产部门及矿物、化学等科学研究领域有着广泛应用和重要指导意义，是解决一些实际问题不可缺少的工具。在生产及新产品开发过程中，人们经常要遇到相图基础知识和应用相图解决一些实际问题，而《相图
双液体系气液平衡相图的绘制及思考题样本
双液体系气—液平衡相图的绘制 一、 实验目的 1. 绘制环己烷—异丙醇双液体系的沸点组成图, 确定其恒沸组成和恒沸温度。 2. 掌握回流冷凝管法测定溶液沸点的方法。 3．掌握阿贝折射仪的使用方法。 二、 实验原理 两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。根据两组分间溶解度的不 同, 可分为完全互溶、 部分互溶和完全不互溶三种情况。两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时, 如果该两组分的蒸气压不同, 则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。当压力保持一定, 混合物沸点与两组分的相对含量有关。 恒定压力下, 真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图( T －x ) , 根据体系对拉乌尔定律的偏差情况, 可分为3类: ( 1) 一般偏差: 混合物的沸点介于两种纯组分之间, 如甲苯－苯体系, 如图 (a)所示。 ( 2) 最大负偏差: 存在一个最小蒸汽压值, 比两个纯液体的蒸汽压都小, 混合物存在着最高沸点, 如盐酸—水体系, 如图 (b)所示。 ( 3) 最大正偏差: 存在一个最大蒸汽压值, 比两个纯液体的蒸汽压都大, 混合 物存在着最低沸点如图 (c)) 所示。 t A t A t A t B t B t B t / o C t / o t / o x B x B x B A B A A B B (a) (b) (c) x ' x '
上图为二组分真实液态混合物气—液平衡相图( T-x图) 后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同, 因而不能象第一类那样经过重复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离, 而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。 为了测定双液系的T－x相图, 需在气－液平衡后, 同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。 本实验以环己烷－异丙醇为体系, 该体系属于上述第三种类型, 在沸点仪中蒸馏不同组成的混合物, 测定其沸点及相应的气、液二相的组成, 即可作出T －x相图。 本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。 三、仪器与试剂 1、仪器: 沸点仪1台; 调压变压器1台; 阿贝折射仪1台; 温度计(0-100℃) 1支; 长滴管1个; 短滴管2支; 2、试剂: 环己烷(分析纯); 异丙醇(分析纯) 异丙醇—环己烷标准溶液(异丙醇分别为0.20, 0.40, 0.50, 0.60, 0.80, 0.90) 四、主要实验步骤 1. 测定环己烷、异丙醇及标准溶液的折射率 调节阿贝折射仪, 用一支干燥的短滴管吸取环己烷数滴, 注入折射仪的加液孔内, 测定其折射率n, 读数两次, 取其平均值。然后打开棱镜组, 待环己烷挥发后, 再用擦镜纸轻轻吸去残留在镜面上的液体, 合上棱镜组。
相图计算理论相关
系列讲座一（2009-06-30） 1. 为什么模型要有空位（Va ） 比如二元的(Fe,Ni)，在三元时间隙位置溶有第三组元C ，那么三元模型就变成(Fe,Ni)(C,Va)，所以二元的模型可以修改为(Fe, Ni)Va 。此处加Va 是为了外推的方便。 纯组元的自由能，因加入空位而自由能降低。 2. 热力学函数 G(T, P)，H(P,S) 等 当一个体系达到平衡时 ∑=ββG n G min （体系的自由能达到最低值） 3. 平衡条件——自由能最低 A ．e.g. B ．对于一个简单的共晶体系，体系的自由能ββααG n G n G n G L L ++=
C ．化学势的定义式 ααα α μB n A A n G )(??= 系列讲座二（2009-07-02） 1. 相平衡时，混合自由能最低 证明一：化学势的定义式ααα α μB n A A n G )(??= ∑=ααG n G p j k k j k k n j k x k n j j j j j n x x G n G n G n G n G n G n n n G )()()(,,????=????+=??+??=??≠≠∑∑∑ααα αααααα n n n n x k j k k == ∑ 其中，??? ???? ? ??-??=??≠≠j p p j p p p n j k n j k n j k n n n n n n n n x ,,21)( [] k ij n n n -=δ21 = ij δ k j k j ≠=01 G α G β
[] k ij x n -= δ1 ∴∑∑∑===??-??+=??-??+=c k k k j c k k k ij c k k j x G x x G G x G x x G G 11 1ααα ααα α δμ 证明二：平衡时β αμμA A = ββααG f G f G += 1010 021********=-+=-+=--=--ββα αββ ααβ βααx x x x x f x f x x f x f x 条件极值 令 ) 1()1()()(212111221111-++-++--+--++=β β β αααββααββααββααφφλλx x x x x f x f x x f x f x G f G f L 其中未知数有βαββααβαφφλλ,,,,,,,,,212121x x x x f f )6(0)5(0)4(0)3(0)2(0)1(022 222211111122112211 =+-??=??=+-??=??=+-??=??=+-??=??=--=??=--=??β βββααααααββββββα αα αβ βββ α ααφλφλφλφλλλλλf x G f x L f x G f x L f x G f x L f x G f x L x x G f L x x G f L αα αf x x ?-?+?)1()5()3(21： 02 211=-+??+??α ααα ααα φG f x G f x x G f x 所以，?? ????-??+??-=ααα ααα α φG x G x x G x f 2211 (7)
二组分气液平衡相图的绘制
双液系气-液平衡相图的绘制 一、实验目的、要求 1. 测定常压下环己烷-乙醇二元系统的汽液平衡数据，绘制101325Pa下的沸点-组成的相图。 2. 掌握阿贝折射仪的原理和使用方法。 二、实验原理 液体混合物中各组分在同一温度下具有不同的挥发能力。因而，经过汽液见相变达到平衡后，各 组分在汽、液两相中的浓度是不相同的。根据这个特点，使二元混合物在精馏塔中进行反复蒸馏，就可分离得到各纯组分。为了得到预期的分离效果，设计精馏装置必须掌握精确的汽液平衡数据，也就是平衡时的汽、液两相的组成与温度、压力见的依赖关系。大量工业上重要的系统的平衡数据，很难由理论计算，必须由实验直接测定，即在恒压（或恒温）下测定平衡的蒸汽与液体的各 组分。其中，恒压数据应用更广，测定方法也较简便。 本实验测定的恒压下环己烷-乙醇二元汽液平衡相图。图中横坐标表示二元系的组成（以B的摩尔分数表示），纵坐标为温度。用不同组成的溶液进行测定，可得一系列数据，据此画出一张由液 相线与汽相线组成的完整相图。 分析汽液两相组成的方法很多，有化学方法和物理方法。本实验用阿贝折射仪测定溶液的折射率 以确定其组成。预先测定一定温度下一系列已知组成的溶液的折射率，得到折射率-组成对照表。以后即可根据待测溶液的折射率，由此表确定其组成。 三、使用仪器、材料 沸点仪1套，阿贝折射仪，移液管，环己烷，无水乙醇 四、实验步骤 1、测定折射率与组成的关系，绘制工作曲线 将9支小试管编号，依次移入 ml, ml, …, ml的环己烷，然后依次移入 ml, ml,…, ml 的无水乙醇，配成9份已知浓度的溶液，用阿贝折射仪测定每份溶液的折射率及纯环己烷和纯无水乙醇的折射率，以折射率对浓度作图。 2、测定环己烷-乙醇体系的沸点与组成的关系 (1) 右半部沸点-组成关系的测定取20 ml无水乙醇加入沸点仪中，然后依次加入环己烷, , , , , ml，测定溶液沸点，及气、液组分折射率n。完成后，将溶液倒入回收瓶。 (2) 左半部沸点-组成关系的测定取25 ml环己烷加入沸点仪中，然后依次加入无水乙醇, , , , , ml，测定溶液沸点，及气、液组分折射率n。完成后，将溶液倒入回收瓶。 五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等) 标准曲线 V环己烷(ml) V乙醇(ml) xEtOH x环己烷折射率 0 1 1 0 1 0 0 1
相平衡和相图 (7)
学前指导将学习到的知识点： 知识点094.具有一个低温分解、高温稳定二元化合物的三元 系统相图
6.4.3.6 具有一个低温稳定、高温分解的二元 化合物的三元系统相图 ●化合物S的组成点在AB边上，化合物在 T R温度以下才能稳定存在，温度高于T R， 则分解为A、B两种晶相。 ●由于其分解温度低于A、B两组元的低共 熔温度，因而不可能从A、B二元的液相 线A′e3′和B′e3′直接析出 S晶体，即S晶体 的初晶区不会与AB边相接触。
E和R，但只能划分出与P和E对应的两个副三 角形。 ●P点在对应的△ASC外的交叉位置，是双升点。 E点在对应的△BSC内的重心位置，是低共熔 ●R点周围的三个初晶区是（A）、（S）、 （B），对应的三种晶相的组成点A、S、B在 一条直线上，不能形成一个副三角形。
在R点上进行的过程是化合物的形成或分解过程，即: A＋B<-> S（A m B n）。 ●这种无变量点称为过渡点。从R点周围三条界 线上的温降方向看，类似于双降点，所以R点 ●在过渡点上由于F=0。系统的温度不变，液相 组成在R点上不变，实际上液相量也不变，这 个情况和前面介绍的各种无变量点有所不同。
●M点在副三角形SBC内，对应的无变量点E， 最终析晶产物为晶相B、S、C ●M的初晶区在A内，冷却先析出A，P=2， F=2，液相组成沿着AM背向线变化，固相组成在A， ●液相组成到达界线Re3上的a后析出A和B， P=3，F=1，液相组成沿着界线aR变化，固相组成离开A沿着AB变化。
●液相组成到R点，固相组成在D点， A+B->S， P=4，F=0,系统不能继续降温，直到A消失。 ●液相组成才沿RE界线变化，不断析出B、S。P=3，F=1，固相离开D，向G变化，固相组 成为B、S ●最后在E点，液相中同时析出B、S、C，固相 组成由G离开AB边进入三角形内部，当固相 组成与M重合，液相消耗完毕，析晶结束。
最新二元液系的气液平衡相图
实验二十八二元液系的气液平衡相图 1、实验目的 ①实验测定乙醇-环己烷二元液系的沸点-组成图，并由图决定其最低恒沸温度及最低恒沸混合物的组成。 ②学会阿贝折射仪的使用及维护方法。 2、实验原理 纯液体物质，组成一定的A、B两液体的混合物，在恒定的压力下沸点为确定值，液体混合物的沸点随组成不同而改变，因同样温度下，各组分挥发能力不同，即具有不同的饱和蒸气压，故平衡共存的气、液两相的组成通常并不相同。因此在恒定压力下对不同组成的二组分液体进行蒸馏，测定两相平衡温度及馏出物(气相)和蒸馏液(液相)的组成，就可绘制出该系统的沸点与两相组成关系的T-x 图，即沸点-组成图，通常称为蒸馏曲线。 二组分完全互溶液体系统蒸馏曲线可分为三类：(1)系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都不大，在T-x图上溶液的沸点总是介于A、B两纯液体的沸点之间，如图6-1(a)所示。(2)两组分对拉乌尔定律都产生较大的负偏差，在p-x图上出现最小值时，在T-x图上将出现最高点，如图6-1(b)所示。(3)两组分对拉乌尔定律都产生较大的正偏差，在p-x图上出现最大值时，在T-x图上将出现最低点，如图6-1(c)所示。最高点和最低点分别称为最高恒沸点和最低恒沸点，对应的组成称为恒沸组成，其相应的混合物称为恒沸混合物。恒沸混合物蒸馏所得到的气、液两相组成相同，故不能用一次精馏的办法同时分出两个纯组分。 本实验是在某恒定压力下则定乙醇—环己烷二组分系统的沸点与组成平衡数据，并绘制该液体混合物的蒸馏曲线，其类型如图6-1(a)所示，这种类型的液态混合物中总是易挥发组分在平衡气相里的组成大于它在液相里的组成。图6-1(a)中，与沸点t1对应的气相线上D点的组成是w B(g)、液相线上C点的组成是w B(l)。t A＜t B，A较B易挥发，故w B(l)＞w B(g)，而w A(g)＞w A(l)。 测定混合物组成的方法分为物理法和化学法。物理法是通过测定与系统组成有一定关系的某—物理性质(如电导、折射率、旋光度、吸收光谱、体积、压力
物理化学课后答案 第六章 相平衡
第六章相平衡 6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。 （1）I 2 (s)与其蒸气成平衡； （2）CaCO 3(s)与其分解产物CaO(s)和CO 2 (g)成平衡； （3）NH 4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH 3 (g)和H 2 S(g)成平衡； （4）取任意量的NH 3(g)和H 2 S(g)与NH 4 HS(s)成平衡。 （5）I 2作为溶质在两不互溶液体H 2 O和CCl 4 中达到分配平衡（凝聚系统）。 解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1. （2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1. （3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1. （4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2. （5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2. 6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90 ?C时的饱和蒸气压分别为= 和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为 的甲苯-苯混合物5 mol，在90 ?C下成气-液两相平衡，若气相组成为 求： （1）平衡时液相组成及系统的压力p。 （2）平衡时气、液两相的物质的量
解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从Raoult定律， 因此 （2）系统代表点，根据杠杆原理 6.3单组分系统的相图示意如右图。 试用相律分析途中各点、线、面的相 平衡关系及自由度。 解：单相区已标于图上。 二相线（F = 1）：
材料设计与热力学相图计算
哈尔滨工业大学材料热力学论文——相图计算及其在材料设计中的应用 指导老师：郑明毅 学生：孙永根 学号：11S109048
相图计算及其在材料设计中的应用 摘要 本文首先介绍了材料设计所遇到的困难以及CALPHAD技术的出现及应用。CALPHAD 技术综合利用计算热力学、动力学模拟及实验数据规范评估来优化材料的成分、相(含亚稳相)组成、组织结构及加工处理过程，进而改善材料性能，是二十世纪八十年代出现了计算材料学这一新学科的重要组成部分。 本文分别简要介绍了计算相图（CALPHAD技术）在ZA52-xY镁合金的合金设计及建立Mg-Ca-Ce三元体系热力学系统中的应用，凸显了CALPHAD技术在计算多元体系相图中的优势。 1 材料设计与热力学相图计算 1.1 材料设计的途径及CALPHAD技术 在以往的材料开发上，通常采用“试错法”来实现，即材料开发人员通过大量的实验和经验来选择材料的成分、稳定工艺参数。这样即消耗了大量的人力和物力，又不利于系统地探讨材料改性的机理。 材料科学研究面临的突出问题可以归结到两个方面：(1)由于研究对象的复杂性，现有理论模型无法突破局限性，对一些错综复杂问题的处理难以令人满意；(2)虽然新的实验技术、仪器和设备不断涌现，在一定范围内为实验研究提供了新的途径，但大都极为昂贵。材料制备中一个不容忽视的问题是：我们对具有一定组织和性能的多组元或多相材料的成分缺乏可预见性。相图常常作为确定材料制各工艺路线(包括成分配比、合成和处理)的唯一依据。但是，对于多元、多相新兴材料，绝大多数情况下只能找到其构成元素间的二元相图，而三元和三元以上的多元相图非常有限。因此，对多组元合金制备时成分的确定相当缺乏理论指导，而试验尝试的方法盲目性较大，又非常耗时耗力。 由上述可见，传统的材料研究方法存在不少局限性。对于新材料研制，单纯依靠理论研究和实验尝试都不能保证科学性和高效性。 随着近一个世纪合金理论的积累和几十年来计算机技术的迅速发展，20世纪60年代相计算(PHACOMP)技术在Ni基高温合金成分设计上的成功应用揭开了合金设计的序幕。虽然那仍是一种依赖于经验的相平衡成分计算，至少让材料学家体会到相平衡信息对于合金设计是多么的重要；70年代出现的CALPHAD技术已经是在追求利用普遍适应性的热力学模型获得多元体系中所有物相(包括亚稳相)的特征函数，再通过严格的热力学理论，得到多元体系的所有物相的热力学性质，使材料设计由经验设计向科学设计转变。 CALPHAD技术综合利用计算热力学、动力学模拟及实验数据规范评估来优化材料的成分、相(含亚稳相)组成、组织结构及加工处理过程，进而改善材料性能，是二十世纪八十年代出现了计算材料学这一新学科的重要组成部分。CALPHAD技术利用实验测定的相平衡信息和热化学数据，对相关研究体系进行严格的热力学优化，获得体系中包括亚稳相在内所有物相的热力学特征函数(通常为Gibbs自由焓)，虽然它仍依赖于由实验获得低元体系的数据参数，但可以说，多元体系的所有热化学性质尤其是相转变驱动力、相转变所需克服的势垒及亚稳相关系的获得过程已经达到了真正意义上的理性阶段。人们对实验测定相关系在新材料研发特别是材料设计上的重要性是有足够认识的，但只有在通过CALPHAD技术来获得所有热化学性质之后，相图测定和相平衡研究才真正成为了材料设计的一部分。 目前，材料设计领域富有挑战性的课题就是如何在不同层次一材料的成分设计、显微结构、性能和制备工艺之间搭桥，从而达到从材料微观结构到宏观性能的预测和设计。
相平衡课后解答
第四章 相平衡 复习题 1．判断下列说法是否正确，为什么？ （1） 在一个密封的容器内，装满了373.2K的水，一点空隙也不留，这时水的蒸气压等于零；（2） 在室温和大气压力下，纯水的蒸气压为P*,若在水面上充入N2（g）以增加外压，则纯水的蒸气压下降； （3） 小水滴与水汽混在一起成雾状，因为它们都有相同的化学组成和性质，所以是一个相；（4） 面粉和米粉混合得十分均匀，肉眼已无法分清彼此，所以它们已成为一相； （5） 将金粉和银粉混合加热至熔融，再冷却至固态它们已成为一相； （6） 1molNaCl（s）溶于一定量的水中，在298K时，只有一个蒸气压； （7） 1molNaCl（s）溶于一定量的水中，再加少量的KNO3（S），在一定的外压下，当达到气—液平衡时，温度必有定值； （8） 纯水在三相点和冰点时，都是三相共存，根据相律，这两点的自由度都应该等于零。 答（1）不对 （2）不对 （3）不对，两相——气相与液相 （4）不对，两相 （5）正确。 （6）正确 （7）冰点时，两相共存，f=1。 2．指出下列平衡系统中的物种数、组分数、相数和自由度数。 （1）NH4Cl（s）在真空容器中，分解成NH3（g）和HCl（g）达平衡； （2）NH4Cl（s）在含有一定量NH3（g）的容器中，分解成NH3（g）和HCl（g）达平衡；（3）CaCO3（s）在真空容器中，分解成CO2（g）和CaO（s）达平衡； （4）NH4 HCO3（s）在真空容器中，分解成NH3（g），CO2（g）和H2O(g) 达平衡； （5）NaCl水溶液与纯水分置于某半透膜两边，达渗透平衡； （6）NaCl（s）与其饱和溶液达平衡； （7）过量的NH4Cl（s），NH4I（s）在真空容器中达成如下的分解平衡； NH4Cl（s）NH3（g）+HCl（g） NH4I（s） NH3（g）+ HI（g） i. 含有Na+ ,K+ ,SO42- ,NO3- 四种离子的均匀水溶液。 答(1) S=3, C=1, f=1. (2) S=3, C=2, f=1. (3) S=3, C=2, f=1. (4) S=4, C=1, f=1. (5) S=2,C=1, f=1. (6) S=2, C=1, f=1. (7) S=5, C=2, f=1. (8) S=5, C=4, f=5. 3．回答下列问题。 （1） 在同一温度下，某研究系统中有两相共存，但它们的压力不等，能否达成平衡？
二组分完全互溶系统的气—液平衡相图
实验报告 课程名称：______大学化学实验(P)__________ 指导老师：____曹发和_____成绩：__________________ 实验名称：二组分完全互溶系统的气液平衡相图 实验类型：_____________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1． 学习测定气—液平衡数据及绘制二元系统相图的方法，加深理解相律和相图等概念。 2． 掌握正确测量纯液体和液体混合物沸点的方法。 3． 熟悉阿贝折光仪的原理及操作，熟练掌握超级恒温槽的使用和液体折射率的测量。 4． 了解运用物理化学性质确定混合物组成的方法。 二、实验内容和原理 两种液态物质若能以任意比例混合，则称为二组分完全互溶液态混合物系统。当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时就会沸腾，此时的温度就是沸点。在一定的外压下，纯液体的沸点有确定的值，通常说的液体沸点是指101.325Kpa 下的沸点。对于完全互溶的混合物系统，沸点不仅与外界压力有关，还与系统的组成有关。 在一定压力下，二组分完全互溶液态混合物系统的沸点与组成关系可分为三类：（1）液态混合物的沸点介于两纯组分沸点之间（2）液态混合物有沸点极大值（3）液态混合物有沸点极小值。对于（1）类，在系统处于沸点时，气、液两相的组成不相同，可以通过精馏使系统的两个组分完全分离。（2）、（3）类是由于实际系统与Raoult 定律产生严重偏差导致。相图中出现极值的那一点，称为恒沸点。具有恒沸点组成的二组分混合物，在蒸馏时的气相组成和液相组成完全一样，整个蒸馏过程中沸点恒定不变，因此称为恒沸混合物。对有恒沸点的混合物进行简单蒸馏，只能获得某一纯组分和恒沸混合物。 液态混合物组成的分析是相平衡实验的关键。本实验采用折射率法。采用制作工作曲线的内插法得到未知液态混合物的组成。折射率是温度的函数，测定时必须严格控制温度。 三、主要仪器设备 仪器：沸点仪，阿贝折光仪，超级恒温槽，调压变压器。 试剂：环己烷（AR ），无水乙醇（AR ）。 四、操作方法和实验步骤 1． 工作曲线的制定（实验室已完成）。 2． 相图数据的测定。 （1）安装沸点仪 检查带有温度计的软木塞是否塞紧及温度计的位置。加热用的电热丝要靠近容器底部中心。 （2）测定沸点 取样口中加入20～25ml 乙醇，开冷却水，缓缓加热，沸腾液体喷在水银球上，蒸汽在冷凝管中凝聚，温度计读数稳定，记录温度计度数。 （3）取样分析 冷却，吸取蒸汽冷凝液及残留液。测定蒸汽冷凝液和残留液的折射率各平行三次。加料口加入1，1，2，3， 姓名： 徐泰川 学号： 37 日期：________________ 地点：________________
铁碳合金相图相关计算
铁碳合金相图相关图像算式问题整理 Gary 问答题： 图像总结：
工业纯铁 亚共析钢 共析钢 过共析钢 亚共晶白口铸铁 共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 占比计算： 1.工业纯铁（<=0.0218%C ） 2.亚共析钢（0.0218%~0.77%C ） 3 III Fe C 3III ++Fe C αγαγα γγααα→→→???→???→????→3III Fe C 100%6.69x W = ?3III Fe C 6.69-=1-100%6.69x W W α= ?
3.共析钢（0.77%C ） 4.过共析钢（0.77%~2.11%C ） 5.亚共晶白口铸铁（2.11%~4.3%C ） 6.共晶白口铸铁（4.3%C ） 7.过共晶白口铸铁（4.3%~6.69%C ） 3 III Fe C P 3III ++P +P+Fe C αγαγγγααα→→→???→???→????→P -0.0218 100% 0.77-0.0218x W = ?3III Fe C P -100%6.69x W W = ??（1）3III P Fe C =1--W W W α?（）100% P 3P F+Fe C γγ→???→析（） P 100% W =F 6.69-0.77 100% 6.69W = ?3Fe C 0.77 100%6.69W = ?析3 II Fe C P 3II 3II +Fe C P+Fe C γγγγ→→????→???→3Fe C 0.77 100% 6.690.77x W -= ?-II 3II P Fe C 6.69(1)100%= 100% 6.690.77x W W -=-??-d 3II L L Fe C L γ d L L++L γγγ→→→???→???→????→P '3II d 3II d F e C L P+Fe C +L γγ→++??? →'d d L L 2.11= 100%4.30 2.11x W W -=?-3Fe C 2.110.77 4.30100% 6.690.77 4.30 2.11x W --=??--II '3d P Fe C L 6.69-2.11 4.301--= 100% 6.69-0.77 4.30 2.11x W W W -=??-II d L L P 'd d 3L L L (P+Fe C ) γ→→???→???→共晶'd d L L =100% W W =3P Fe C 6.69-4.30 1-= 100% 6.69W W =?晶3I d L Fe C L L P '3I d 3I d 3I L L+Fe C L +Fe C L +Fe C γ→→→????→???→???→3Fe C 4.30 100% 6.69 4.30x W -= ?-I '3d Fe C L 6.691100% 6.69 4.30x W W -=-= ?-I
相图动力学计算步骤及方法CuNi
一：Cu-NI 互扩散计算步骤： 1. setup SYS: go data------进入数据库 THERMODYNAMIC DATABASE module running on PC/WINDOWS NT Current database: SGTE Alloy Solutions Database v4 V A /- DEFINED B2_BCC BCC_B2 L12_FCC L102_FCC REJECTED GAS:G REJECTED IONIC_LIQUID:Y OXIDE_LIQUID:Y REJECTED TDB_SSOL4:sw user data------转化至用户自定义数据库（打开Cu-Ni.TDB热力学数据库） TDB_USER: define-species------定义元素 SPECIES: CU NI CU NI DEFINED TDB_USER: rej ph *------屏蔽所有相 LIQUID:L FCC_A1 REJECTED TDB_USER: rest ph fcc------保留fcc相
FCC_A1 RESTORED TDB_USER: get------获取数据 TDB_USER: app user------添加用户数据库（打开CU-NI（自己定义）.TDB动力学数据库） TDB_APP: def-sp SPECIES: CU NI CU NI DEFINED TDB_APP: rej ph * FCC_A1 REJECTED TDB_APP: res ph fcc FCC_A1 RESTORED TDB_APP: get TDB_APP: go par------进入PARROT模块 PARROT VERSION 5.3d RUNNING ON PC/WINDOWS NT PARROT: go d-m------进入dictra-monitor模块 NO TIME STEP DEFINED DIC>
气液平衡相图与精馏
23 气液平衡相图与精馏 不同于二组分理想混合物的气液平衡相图，实际混合物的气液平衡相图必须通过实验测定来制作。鉴于相图不仅能显示系统的强度性质与相态间的关系，而且还能表示相转变的过程，这对相图的工业应用具有重要的价值。本专题旨在说明各种类型的气液平衡相图与精馏或蒸馏的关系。 1. 气液平衡相图的分类 在专题22中，已详细地叙述了二组分理想混合物的气液平衡相图，它是实际气液平衡相图分类的基础。由于理想液体混合物组分的逸度或蒸气压遵守Raoult 定律，而实际液体 混合物组分的逸度或蒸气压可在这个定律的基础上通过引入活度因子i γ来修正， 1>i γ的称为正偏差系统；1
负偏差系统 图23-1 各种类型的二组分气液平衡相图 图23-1分类实质上是以组分A和B分子间作用力的强弱作为基础。已知理想混合物的组分A和B分子间的作用力F A-B与A分子间的作用力F A-A和B分子间的作用力F B-B相等，故正偏差系统意味着F A-B