2-2水盐体系相图及其应用
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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。
水盐体系相图总复习PPT教学课件
12
自由度
在自然界和化工生产中，人们对体系中各相的存在、消失 和生成十分注意。促使各相生成和消失的内在因素是各种盐 的浓度、外界条件如温度和压力的变化引起的。而温度、压
力和各个盐的浓度是可以独立改变的。有时改变一个变量就
会引起相的变化，有时改变两个变量也不会引起相的变化。 所谓独立变量的改变，都是指在一定范围内的改变，而不是 毫无限制的改变。这个变量的改变不受其他变量的制约，这 是独立的含义。最后强调的是，自由度是指参变量的数目，
14
相图研究的理论依据
一、连续原理
二、相应（对应）原理 三、化学变化统一性原理 四、奥斯瓦尔德逐次分段进行规则 五、相区邻接规则
六、直线规则
七、杠杆规则
八、向量法则
九、水盐体系书写的形式及相图绘制要求
15
直线规则
当把A、B两种物质混合为系统C时，或
者从体系C中分离出组合物A（或B）时，A、
B、C三点位于一条直线上，这就是直线规
子分开。
例如Na＋、K＋／／Cl-、SO42-－H2O体系等。
此外还有写成例如Na＇、K＇／／Cl＇、SO4＂－H2O体系等形式
的。只要前后一致就好，没有十分严格的规定。
22
第二章 二元水盐体系相图
第一节 简单二元水盐体系图形表示法
第二节 复杂二元水盐体系相图
第三节 二元水盐相图的化工过程 第四节 二元水盐相图的计算方法
A MA C MC B MB
A分离出去越多，B离开A点越远。被分离出去A的数量和线段CB的长 度成比例，即 MA MA BC
MB MC M A AC
BC 或 M A BC M B AC MA MB ; AC M C AB M C AB 同样， 在生产中蒸发过程是分离过程的典型例子，它是把水从系统 中分离出来的过程。
自由度
在自然界和化工生产中，人们对体系中各相的存在、消失 和生成十分注意。促使各相生成和消失的内在因素是各种盐 的浓度、外界条件如温度和压力的变化引起的。而温度、压
力和各个盐的浓度是可以独立改变的。有时改变一个变量就
会引起相的变化，有时改变两个变量也不会引起相的变化。 所谓独立变量的改变，都是指在一定范围内的改变，而不是 毫无限制的改变。这个变量的改变不受其他变量的制约，这 是独立的含义。最后强调的是，自由度是指参变量的数目，
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相图研究的理论依据
一、连续原理
二、相应（对应）原理 三、化学变化统一性原理 四、奥斯瓦尔德逐次分段进行规则 五、相区邻接规则
六、直线规则
七、杠杆规则
八、向量法则
九、水盐体系书写的形式及相图绘制要求
15
直线规则
当把A、B两种物质混合为系统C时，或
者从体系C中分离出组合物A（或B）时，A、
B、C三点位于一条直线上，这就是直线规
子分开。
例如Na＋、K＋／／Cl-、SO42-－H2O体系等。
此外还有写成例如Na＇、K＇／／Cl＇、SO4＂－H2O体系等形式
的。只要前后一致就好，没有十分严格的规定。
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第二章 二元水盐体系相图
第一节 简单二元水盐体系图形表示法
第二节 复杂二元水盐体系相图
第三节 二元水盐相图的化工过程 第四节 二元水盐相图的计算方法
A MA C MC B MB
A分离出去越多，B离开A点越远。被分离出去A的数量和线段CB的长 度成比例，即 MA MA BC
MB MC M A AC
BC 或 M A BC M B AC MA MB ; AC M C AB M C AB 同样， 在生产中蒸发过程是分离过程的典型例子，它是把水从系统 中分离出来的过程。
第六章 五元水盐体系相图
B（KCl）
C%
D%
M
D（CaCl2）
C（MgCl2）
图6-A 简单五元体系等温干基图坐标
一个简单五元体系包括下列子体系。 四个二元体系，即NaCl-H2O，KCl-
H2O，MgCl2-H2O，CaCl2-H2O体系。
六个三元体系，即NaCl-KCl-H2O，
A（NaCl） B%
NaCl-MgCl2-H2O，NaCl-CaCl2-H2O， KCl-MgCl2-H2O，KCl- CaCl2-H2O ， MgCl2-CaCl2-H2O体系。 四个简单四元体系，即NaCl-KClMgCl2-H2O，NaCl-KCl-MgCl2-H2O， NaCl-MgCl2-CaCl2-H2O，KCl-MgCl2CaCl2-H2O体系。
BM V P R J O3 O1 Q CM
K
BN
H
不存在复分解反应。 （2）交互五元水盐体系： 成盐的正、负离子都是两种或两种以上的体系。 如： Na+，K+，Mg2+ //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。
一、分类
（3） 由一个交互盐对所包含的二正、二负离子和水，再加上另外一种 物质构成的体系。
Na2Cl2 MgSO 4 Na2SO 4 MgCl2
K2Cl2 Na2SO 4 K2SO 4 Na2Cl2
6- 1 6- 2 6- 3
K2Cl2 MgSO 4 K2SO 4 MgCl2
（3）由于交互反应是等当量进行的，故组成盐的正、负离子间也是等 当量的。 （Na22++Mg2++ K22+）的摩尔数=（Cl22- +SO42-）的摩尔数 ①包括六个二元体系，由六种单盐分别与水组成，即Na2Cl2—H2O、 Na2SO4—H2O、K2Cl2—H2O、K2SO4—H2O、MgCl2—H2O、MgSO4—H2O体 系。 ②包括九个三元体系，即Na2Cl2—Na2SO4—H2O、K2Cl2—K2SO4—H2O、 MgCl2—MgSO4—H2O、Na2Cl2—K2Cl2—H2O、Na2Cl2—MgCl2—H2O、 K2Cl2—MgCl2—H2O、 Na2SO4—K2SO4—H2O、Na2SO4—MgSO4—H2O、 K2SO4—MgSO4—H2O体系。 ③包括两个简单四元体系，即Na2Cl2—K2Cl2—MgCl2—H2O、Na2SO4— K2SO4—MgSO4—H2O体系。 ④包括三个交互四元体系，即Na+、K+||Cl-、SO42-—H2O、Na+、 Mg2+||Cl-、SO42-—H2O、K+、Mg2+||Cl-、SO42-—H2O体系。
C%
D%
M
D（CaCl2）
C（MgCl2）
图6-A 简单五元体系等温干基图坐标
一个简单五元体系包括下列子体系。 四个二元体系，即NaCl-H2O，KCl-
H2O，MgCl2-H2O，CaCl2-H2O体系。
六个三元体系，即NaCl-KCl-H2O，
A（NaCl） B%
NaCl-MgCl2-H2O，NaCl-CaCl2-H2O， KCl-MgCl2-H2O，KCl- CaCl2-H2O ， MgCl2-CaCl2-H2O体系。 四个简单四元体系，即NaCl-KClMgCl2-H2O，NaCl-KCl-MgCl2-H2O， NaCl-MgCl2-CaCl2-H2O，KCl-MgCl2CaCl2-H2O体系。
BM V P R J O3 O1 Q CM
K
BN
H
不存在复分解反应。 （2）交互五元水盐体系： 成盐的正、负离子都是两种或两种以上的体系。 如： Na+，K+，Mg2+ //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。
一、分类
（3） 由一个交互盐对所包含的二正、二负离子和水，再加上另外一种 物质构成的体系。
Na2Cl2 MgSO 4 Na2SO 4 MgCl2
K2Cl2 Na2SO 4 K2SO 4 Na2Cl2
6- 1 6- 2 6- 3
K2Cl2 MgSO 4 K2SO 4 MgCl2
（3）由于交互反应是等当量进行的，故组成盐的正、负离子间也是等 当量的。 （Na22++Mg2++ K22+）的摩尔数=（Cl22- +SO42-）的摩尔数 ①包括六个二元体系，由六种单盐分别与水组成，即Na2Cl2—H2O、 Na2SO4—H2O、K2Cl2—H2O、K2SO4—H2O、MgCl2—H2O、MgSO4—H2O体 系。 ②包括九个三元体系，即Na2Cl2—Na2SO4—H2O、K2Cl2—K2SO4—H2O、 MgCl2—MgSO4—H2O、Na2Cl2—K2Cl2—H2O、Na2Cl2—MgCl2—H2O、 K2Cl2—MgCl2—H2O、 Na2SO4—K2SO4—H2O、Na2SO4—MgSO4—H2O、 K2SO4—MgSO4—H2O体系。 ③包括两个简单四元体系，即Na2Cl2—K2Cl2—MgCl2—H2O、Na2SO4— K2SO4—MgSO4—H2O体系。 ④包括三个交互四元体系，即Na+、K+||Cl-、SO42-—H2O、Na+、 Mg2+||Cl-、SO42-—H2O、K+、Mg2+||Cl-、SO42-—H2O体系。
第六章 五元水盐体系相图
60
MgCl2
10 Na2SO4 70 P 30 Na2Cl2
图6-1 等温干基坐标系
第二、各个盐的位置是按复分解反应关 系（而不是任意）安排的，这样， 正三角柱的各几何要素恰恰与干 基组成情况一一对应： （ 1 ）六个顶点，安排了六个单盐，表 MgSO 示六个二元水盐体系。
4
K2SO4
Q
K2Cl2
G’’
水图线 150 盐图线 E’
6
4
100
2 E’’
50
0 B (KCl)
0 ( CaCl2) F D E H 4H2O P CaCl2· KCl R Car Bis G K C ( MgCl2) Tac
Q
图6-C Na22+、K22+、Mg2+、Ca2+|| Cl22-—H2O体 系35℃相图（对NaCl饱和）
四、相图运用——等温蒸发过程分析
例6-4 某盐水含NaCl 127.0、KCl 4.8、MgCl2 23.1、CaCl2 3.4、 H2O 946.8（克/升），试用25℃相图分析该盐水等温蒸发过程。
A（KCl） R KCl P Bis D （Car） S Q CaCl2· 6H2O C（CaCl2）
B（KCl）
C%
D%
M
D（CaCl2）
C（MgCl2）
图6-A 简单五元体系等温干基图坐标
体：有四个分别是四种盐的结晶体
AGHKJLFE是A盐结晶区 面：两盐共饱面有六个 交面FGEL是与A、B两盐的共饱面 线：三盐共饱线四条 GE线是与A、B、C三盐共饱线。 点：四盐共饱点一个
B P F L H G N Q K A
过程情况 未饱和溶液浓缩 NaCl析出 NaCl、KCl共析 NaCl、Car共析，KCl溶解至溶完
MgCl2
10 Na2SO4 70 P 30 Na2Cl2
图6-1 等温干基坐标系
第二、各个盐的位置是按复分解反应关 系（而不是任意）安排的，这样， 正三角柱的各几何要素恰恰与干 基组成情况一一对应： （ 1 ）六个顶点，安排了六个单盐，表 MgSO 示六个二元水盐体系。
4
K2SO4
Q
K2Cl2
G’’
水图线 150 盐图线 E’
6
4
100
2 E’’
50
0 B (KCl)
0 ( CaCl2) F D E H 4H2O P CaCl2· KCl R Car Bis G K C ( MgCl2) Tac
Q
图6-C Na22+、K22+、Mg2+、Ca2+|| Cl22-—H2O体 系35℃相图（对NaCl饱和）
四、相图运用——等温蒸发过程分析
例6-4 某盐水含NaCl 127.0、KCl 4.8、MgCl2 23.1、CaCl2 3.4、 H2O 946.8（克/升），试用25℃相图分析该盐水等温蒸发过程。
A（KCl） R KCl P Bis D （Car） S Q CaCl2· 6H2O C（CaCl2）
B（KCl）
C%
D%
M
D（CaCl2）
C（MgCl2）
图6-A 简单五元体系等温干基图坐标
体：有四个分别是四种盐的结晶体
AGHKJLFE是A盐结晶区 面：两盐共饱面有六个 交面FGEL是与A、B两盐的共饱面 线：三盐共饱线四条 GE线是与A、B、C三盐共饱线。 点：四盐共饱点一个
B P F L H G N Q K A
过程情况 未饱和溶液浓缩 NaCl析出 NaCl、KCl共析 NaCl、Car共析，KCl溶解至溶完
双水相
5、萃取因素与理论收得率
6、影响K的因素
影响分配系数的因素： 系统本身的因素：系统组成、聚合物分子量、聚合物浓度、盐和
离子强度、pH等。 目标产物的性质：疏水作用、电荷、分子量等。
（1）、PEG分子量 α-淀粉酶的分配系数随PEG分子量的增加而降低，
在低分子量PEG时，α-淀粉酶的分配系数高，α-淀粉酶主 要集中在上相；而随着PEG分子量的增加，分配系数K值 降低，甚至α-淀粉酶分配到下相。
（3）逐渐加入无机盐原液，混合，直至试管出现混浊。 称重，计算加入的无机盐量（g） 。
（4）逐滴再加入蒸馏水，震荡，使浑浊的两相系统“刚 刚变澄清”，称重，计算出系统总质量（W1- W0 ，g） 。
（5）计算出系统中PEG和无机盐的质量浓度（无机盐%, PEG%）。
（6）在坐标系中绘出第一个坐标（无机盐%, PEG%） （7）继续向试管中加入无机盐，使系统再次变混浊， 称重，然后逐滴加水、震荡，使系统“刚刚澄清”，称重， 计算出澄清时系统中的PEG和无机盐的质量浓度，然后， 在坐标系中绘出第二个坐标点。如此反复操作，绘出多个 坐标点。 （8）连接多个坐标点，得到相图。
液宜冰箱保存，使用15天后需要重新配制。
3、 操作步骤
3.1 待测酶液的制备 待测样品用pH6.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液适当稀释，
供测定用。
3.2 测定 取2ml标准终点色溶液滴于白磁板空穴内，作为比较
颜色的标准。 取20ml 2%可溶性淀粉和5m1 pH6.0 磷酸氢二钠-柠
檬酸缓冲液，放于20×200mm大试管中，在60℃恒温水 浴中预热4-5min．然后加入预先稀释好的酶液0.5m1，立 即记录时间，充分摇匀。定时用滴管取出反应液约0.5m1， 滴于预先充满比色稀碘浓(约1.5ml)的磁扳空穴内，当穴内 颜色反应由紫色逐渐变为红棕色，与标准终点色相同时， 即为反应终点，并记录时间t (min)。
水盐体系相图及其应用4课件
第四章 四元水盐体系相图
第一节 图形表示法 第二节 相图的绘制和认识 第三节 过程向量法及其应用 第四节 等温蒸发过程分析及含水量界限点的确定 第五节 系统平衡状态的确定 第六节 交互四元体系相图
PPT学习交流
1
第一节 图形表示法
一、分类
1.简单四元体系：由具有一种共同离子的三种盐和水 组成，例如，Na+//Cl-、SO42-、HCO3-—H2O体系 或KCl-NaCl-MgCl2-H2O体系。
相数 恒压下自由 恒温、恒压下
度
自由度 体系的最大相数为5，即四个
1
4
3
固相一个液相。
2
3
3
2
4
1
2
自由度数最大为4（相数最小
为1）。即使在等温时，自由
1
度数最大也为3，即四元等温
0
图是立体图。
5
0
PPT学习交流
3
第一节 图形表示法
三、组分间的关系
1.简单四元体系中包含了
三个二元水盐体系：A-W、
①例出一定量的系统（如100g或1L溶液）中各组分的质量；
②查出各组分的分子量，其中的单价盐要加倍，指分子式和分子量；
③算出各组分的摩尔数；
④求出除水之外的各盐的总摩尔数，并以100mol总干盐为基准，求出各 盐及水的摩尔百分数即为J值；
⑤按各盐的J值标于干基正方形上PP，T学习水交的流 J值标于水图上。
要根据其化学式来求g/100g S 值。 例如：MgCl2·12H2O中，含MgCl2100，含 水为22含7.1；光卤石KCl·MgCl2·6H2O中， KCl43.92，MgCl256.08，H2O63.67。 人造光卤石标在干基三角形图上，为M点。
第一节 图形表示法 第二节 相图的绘制和认识 第三节 过程向量法及其应用 第四节 等温蒸发过程分析及含水量界限点的确定 第五节 系统平衡状态的确定 第六节 交互四元体系相图
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第一节 图形表示法
一、分类
1.简单四元体系：由具有一种共同离子的三种盐和水 组成，例如，Na+//Cl-、SO42-、HCO3-—H2O体系 或KCl-NaCl-MgCl2-H2O体系。
相数 恒压下自由 恒温、恒压下
度
自由度 体系的最大相数为5，即四个
1
4
3
固相一个液相。
2
3
3
2
4
1
2
自由度数最大为4（相数最小
为1）。即使在等温时，自由
1
度数最大也为3，即四元等温
0
图是立体图。
5
0
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第一节 图形表示法
三、组分间的关系
1.简单四元体系中包含了
三个二元水盐体系：A-W、
①例出一定量的系统（如100g或1L溶液）中各组分的质量；
②查出各组分的分子量，其中的单价盐要加倍，指分子式和分子量；
③算出各组分的摩尔数；
④求出除水之外的各盐的总摩尔数，并以100mol总干盐为基准，求出各 盐及水的摩尔百分数即为J值；
⑤按各盐的J值标于干基正方形上PP，T学习水交的流 J值标于水图上。
要根据其化学式来求g/100g S 值。 例如：MgCl2·12H2O中，含MgCl2100，含 水为22含7.1；光卤石KCl·MgCl2·6H2O中， KCl43.92，MgCl256.08，H2O63.67。 人造光卤石标在干基三角形图上，为M点。
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。
第一章 水盐相图分析
溶液、溶质（干盐）、溶剂（水）或离子（阳离子、阴 离子、阴阳离子）之和为基准表示
表1-1 浓度表示方法与基准
基准 组分量的度量单位 组分的组成单位
g
1.溶液 mol 2.溶质 （干盐） g mol g mol
g/100g总物质（重量百分比，%wt）
mol/100mol总物质（摩尔百分比，%mol） g/100g干盐（g/100g· S） mol/100mol干盐（J值） g/100gH2O（g/100g水） mol/100molH2O mol阴离子/100mol阴离子之和（离子浓度） mol阳离子/100mol阳离子之和（离子浓度） mol离子/100mol若干离子之和（J‘值）
水盐体系相图
授课教师：崔香梅
1
关于课程
• 课程名称：水盐体系相图/ Salt-water system phase diagram
• 课程性质：化学工程与工艺专业选修课
• 学时/学分：48学时/3学分 • 考核方式：闭卷笔试 • 成绩分配：平时成绩----40%（含考勤、作业、课堂表现等） 期末考试----60%
***体系是一条线或一个面，则系统就是这条直线或平
面上的一个点。
Example： NaCl—H2O体系；0.9%的生理盐水、26%的
饱和盐水都是系统。
2. 水盐系统
水盐系统是化肥、盐、碱生产和自然界常见的反应系统，
它包括盐类的水溶液、结晶和水蒸汽。自然界的海水和盐 湖都是典型的水盐系统。 水盐系统属于盐系统，其特征是：
4
章节及学时安排
第一章 绪论
第二章 二元水盐体系相图 第三章 三元水盐体系相图 第四章 四元水盐体系相图 第五章 四元水盐体系相图的应用 第六章 五元水盐体系相图
2-3 NH3-CO2-H2O三元体系相图
在CO2 -NH3连线以下的 区域中的化合物（或混合物） 由CO2、NH3和H2O构成，把 这类化合物称为亲水化合物。 在CO2-NH3连线以上的区域的 化合物（或混合物），则是 NH。和CO2及负水（脱水） 构成的，把它称为憎水化合物。 在CO2-NH3连线上的化合物 （或混合物）则是只由NH3和 CO2构成的。 由此可知，凡在CO2-NH3 连线以上区域的组成点，其 CO2和NH3的质量分数之和均 超过100%。
图2-29为CO2 -NH3 -H2O体系30℃的恒温相图。图上有四条
溶解度曲线，cE是NH4HCO3的溶解度曲线，EE1是2NH4HCO3•
(NH4)2CO3溶解度曲线；E1E2 是(NH4)2CO3•H2O的溶解度曲
线，E2a是NH4COONH2的溶解
度曲线。 面积AE2a为NH4COONH2
相交于M点，M点即代表此时的
液相组成。 如果开始时氨水含量高于
20%，则为了避免夹带其他杂质，
只好提高碳化度或温度，但提高 碳化度会使出塔气体中CO2含量
增高，而提高温度则又要增加氨
的损失。
四、CO2-NH3-H2O 体系(Ⅱ)相图
重点讨论与氨基甲酸铵结晶 有关联的区域，因为这是与尿素 生产过程有密切关系的区域。 1．CO2-NH3-H2O体系(Ⅱ)恒
当温度进一步降低到了
70℃时，除NH4COONH2 和NH4 HC03结晶外，又出
现P：2 NH4 HCO3•(NH4)2
CO3结晶，液相仍分层。
图2-28所示为70℃的恒温相 图。图中的P点是2NH4HCO3 •(NH4)2CO3（又名倍半碳酸铵） 的组成点（26.8%的NH3，52% 的CO2）。曲线EE1是P盐的溶解 度曲线，面积PEE1是其结晶区。 分层连接线为a'1 a'2。a'1的组成 是63%的NH3，26%的CO2；a'2 的组成是88%的NH3，2%的CO2， NH4COONH2的结晶区比100℃的 又扩大了。
第3章 3.1 盐水体系相图及其应用(4学时)
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17 合成氨工业
3.1.2 二元盐水体系相图及应用
１ 二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则 如何获得溶解度数据？ 途径一：查阅资料与文献 途径二：实验测定 选择合适的相图表示方法，将溶解度数据标 绘在相图上，连接各点，就可得到溶解度曲 线或饱和曲线。
盐析的原理 一种盐类的存在会使另一种盐类的溶解 度下降。当所加入的盐具有同一离子时， 会使体系中原来的平衡破坏，为达到新的 平衡，则某一种盐就要析出，这也就是常 说的同离子效应。
41 合成氨工业
加热和冷却过程 通过改变温度，有可能使体系从一个相 区移到另一相区，因此，可借改变温度达 到分离体系中盐类的目的。
4 合成氨工业
某种盐类之所以能从几种盐的混合液中 以纯态析出，是由于它们的溶解度各不相 同，而且随温度的变化有区别。 相图是多相体系在平衡时各相组成与温 度或压力的关系图。它不仅指导人们应该 如何安排生产流程，如何选择生产工艺条 件，而且可以告诉人们制备合格的产品应 该蒸发多少水或添加多少水。
29 合成氨工业
３.１.３ 三元体系相图及应用
如 NaCl-KCl-H2O、NaHCO3-Na2CO3-H2O、 NH3-CO2-H2O、CaO-P2O5-H2O、 MgSO4–H3BO3-H2O、MgCl2-H3BO3-H2O等。 盐的存在形式有无水物、水合盐、复盐、固溶 体等而表现复杂。
30 合成氨工业
5 合成氨工业
１ 相律
（１）相 相是一个不均匀体系中的均匀部分，各相 之间存在明显的界限。 对于盐类的水溶液都只能是一个液相。对 于固体，则体系中有几种物质就是几个固 相。
6 合成氨工业
（２） 独立组分 一个体系中往往是各种化学物质的混合 体，当体系中的每种化学物质各自独立 时，称它们为体系的独立组分。但实际 上，体系中的一些物质间会发生联系，这 时就不再是独立组分了。如碳酸钙煅烧成 为石灰和二氧化碳，其独立组分是２，为 什么？
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图2-16是由三个等温相图重叠起来而得 到的，图中温度T1＞T2＞T3。
由图2-16中可以看出，对于同一组成点 m在不同温度条件下，可能位于不同的相区 内。当温度为T1时，体系点位于不饱和的单 相区；当温度为T2时，B盐刚饱和，但尚未 析出结晶；当温度降到T3时，体系点m处于B 盐与溶液呈平衡的两相区内，B盐结晶出来。 其析出量为
固体 n( B与C混合物 )量 液相E的量
Em3 m3n
而固相中B盐与C盐量之比为
B晶体量 C晶体量
Cn nB
固体n(B与C混合物)量 液相E的量
Em3 m3n
图2-17 生成一个水合物（只有一个 共饱点）的三元体系恒温相图
当体系蒸发到m4 时，游离水蒸干，只 有B'和C两种盐存在， 再蒸发时B'盐脱水成 为B，当蒸发到m5时 B'完全脱水成为B盐。
图2-17 生成一个水合物（只有一个 共饱点）的三元体系恒温相图
图中的b'点代表B'在水中的溶解
度，c'点代表C盐的溶解度，E点代
表B'和C两种盐的共饱和点，曲线
b'E代表B'盐的溶解度曲线，c'E代表
C盐的溶解度曲线。面积Ab'Ec'代表
不饱和区，B'Eb'代表B'盐的结晶区，
CEc'代表C盐结晶区，CEB'代表B'
三、简单三元水盐体系多温立体相图 四、简单三元体系相变过程的分析 1．直角等腰三角形相图中等温蒸发过程 在无机肥料和无机盐的实际生产过程中，常需 要从饱和了一种盐的三元体系中蒸发掉一部分水， 从而使该种盐更多地沉淀出来。这样的工艺问题是 比较容易解决的，只要对体系进行恒温蒸发即可。 下面用直角等腰三角形表示的恒温相图进行分析。
相C两种盐共同结晶区，BCB'代表B、
B'和C三种干盐共存区，在此区域无 图2-17 生成一个水合物（只有一个
游离水存在。
共饱点）的三元体系恒温相图
如果将组成为m1的不饱和溶 液进行等温蒸发，则体系将沿着
Am1连线的延长线向前移动，当系 统达到b'E线上m2点时，B'盐开始 饱和，当继续蒸发系统到达m2'时， B'盐析出一部分结晶，此时与固相 B'盐呈平衡的液相位置在B'm2'的延 长线与曲线b'E线的交点l处。根据 杠杆规则可知，此时结晶出的B'盐 的量与母液l的量之比为
B晶体量 母液l 的量
m2l Bm2
图2-17 生成一个水合物（只有一个 共饱点）的三元体系恒温相图
当使体系蒸发达到m3点时， C盐开始饱和，液相位于三相点 E处，当体系蒸发达到m3'时。进 入B'和C两种盐结晶区，B'和C 共同析出结晶，固相的组成点位
于Em3'的延长线与B'C线的交点 n处。固体n的量（B'与C的混合 物）与液相E的量之比为
在图2-14中，当体系 蒸发到m3点时，如果将得到 的晶体B过滤掉，则得到母
液 l 3。如果继续蒸发l 3 ， 则新体系点沿O着l3 连线
向前移动。
蒸水量(M 0) 原始物料量 (Mm1)
m1m4 Om 4
图2-14 三元体系恒温蒸发过程
2．用直角坐标表示的三元相图上恒温蒸发过程
3．在直角等腰三角形相图上分析冷却盐析过程
如图2-20所示就是这一类型的 相图，此时水点与复盐组成点的连 线AD不与复盐D的溶解度曲线相交。
这个相图上的点、线、面的意 义与图2-19相同，下面分析讨论蒸 发过程。
① 当溶液蒸发时，如果蒸发射 线与B盐的溶解度曲线相交，则过程 与前述的情况相同，液相的最终点 在共饱点E。
图2-20 生成一个复盐（不相称 性的）的三元恒温相图
图2-20 生成一个复盐（不相称 性的）的三元恒温相图
1．相称点与非相称点 在图2-20上有两类共饱点E和 E'。E点是稳定的，对它进行蒸发 时，液相组成始终不变直到蒸干为 止。而E'点是不稳定的，在一定条 件下蒸发时，液相要向E移动。把 E点称为相称点或稳定点，而把E' 点称力非相称点或不稳定点。
图2-18 生成一个水合物（有两个 共饱点）的三元体系恒温相图
当体系达到BE'连线上的m4点 时，B'完全消失，体系又进入两相 区(液相与固相B)。继续蒸发时，B 不断析出，液相由E'沿E'E向E移动。 当体系达到BE连线上的m5时，液 相达到E，此时C盐也饱和。进一步 蒸发，液相将在E处保持不变，直 到体系达到m6蒸干为止。
图2-19 生成一个复盐（相称 性的）的三元恒温相图
当不饱和溶液蒸发时， 因原始组成不同，可能先析 出B盐，或先析出C盐，也可 能先析出D盐。以后的过程 前面所述的规律进行。如果 原始溶液组成点位于如图中 m1点，则溶液终点是E1直到 蒸干为止不变，如果在另一 侧，则终点是E2，也不再变。
图2-19 生成一个复盐（相称 性的）的三元恒温相图
图2-17 生成一个水合物（只有一个 共饱点）的三元体系恒温相图
图2-18为更复杂的 生成水合物的相图。同 一种盐在指定温度下可 以水合物形式结晶出来， 也可以无水物形式结晶 出来。这时出现三条溶 解度曲线，各与一种盐 呈平衡。
图2-18 生成一个水合物（有两个 共饱点）的三元体系恒温相图
图2-18中b'代表B'盐的溶解 度，c'代表C盐的溶解度，E'代 表B和B'两种盐共饱和点，E代表 B和C两种盐共饱和点。B'是B盐 水合物的组成点。b'E'代表B'盐 的溶解度曲线，EE'代表B盐的溶 解度曲线，c'E代表C盐的溶解度 曲线。面积Ab'E'Ec'代表不饱和 区，B'E'b'代表B'盐结晶区， BEE'代表B盐结晶区，CEc'代表 C盐结晶区，BEC代表B、C两种 盐结晶区，BE'B'代表B和B'两种 盐结晶区。
图2-20 生成一个复盐（不相称 性的）的三元恒温相图
设体系原始溶液为不饱和 溶液，其组成位于相图中的m1， 点。当蒸发时，水分从体系中 蒸出，根据连线规则即相当于 把体系m1分为纯水和另外一个 新体系m2两部分。由连线规则 可知，新体系m2的位置必在Om1 连线的延长线上。随着水分不 断被蒸发，新体系点始终沿着 Om1连线的延长线向前移动，直 到水分蒸干为止，称Om1连线为 蒸发射线。
m3体系固液两相的数量比为
固体量 (MB) 流体量 (Ml3)
m3l 3 Bm3
固体量 (MB) 流体量 (Ml3)
m3l 3 Bm3
图2-14 三元体系恒温蒸发过程
③ m3 m4 （到达BE
连线上）。继续蒸发水分， 体系到达m4点，B盐单独析出
蒸水量M 0 原始物料量 Mm1
m1m4 Om 4
固体量(MA M 流体量 ( ME )
0)
m5E m5s5
固体中有A和B两种盐共
存，两种盐之间的数量关系为B晶体量 (MB) A晶体量 (MA)
s5 A s5B
蒸水量(M 0) 原始物料量 (Mm1)
m1m4 Om 4
图2-14 三元体系恒温蒸发过程
⑤ m5 m6 水分蒸 干，A和B盐全部变为固态。
图2-20 生成一个复盐（不相称 性的）的三元恒温相图
如果对溶液E进行蒸发时，体
系中水分减少，B盐析出结晶，但
也有D盐结晶（是由B盐与C盐构成
的）。当把一定时间内蒸发的水分
与结晶出的B盐和D盐收集在一起时，
它的组成刚好就是原始溶液E的组
成。因此蒸发析出固相时，液相组
成不变直到蒸干为止，把它叫做固 液相同组成点，或叫做相称点。
② 如果原始溶液位于ACD三角 形内，如图中m1点，蒸发时经历以 下几个过程：溶液蒸发到C盐溶解度 曲线上的m2点时，C盐饱和，继续 蒸发则C盐结晶，当体系点达到CE' 连线上的m3点时，液相到达E'点， C和D盐同时饱和，此后直到蒸干为 止，液相保持在E'点不变。但当体系 点到达m3点后，再蒸发时D盐不断 增加，而C盐则不断地减少，即为C 盐转变成D盐的过程。
图2-20 生成一个复盐（不相称 性的）的三元恒温相图
如果原始溶液位于ABD三角形内， 如图中n1点，蒸发过程的前几个阶段 是一样的，即先蒸发到C盐饱和 （n1n2），C盐结晶，液相移动到E' （n2n3），液相保持在E'点不变，C盐 转变为复盐D（n3n4），当体系点达 到DE'连线上的n4时，结晶出的C盐已 全部转变为D盐，再蒸发时，系统进 入了D盐结晶区，而液相由E'沿E'E往E 的方向移动，当系统点达到DE线上的 n5时，液相达到E点，此时除D盐外， B盐也饱和，再蒸发时，液相保持在E 点不变，B和D两种盐同时结晶，直到 蒸干为止。
如果原始溶液组成点位于 AD连线之上，蒸发结晶时，液 相位于AD连线与E1 E2的交点F处 不变，直到蒸干为止，而不是结 束于点E1或点E2，F点即为该温 度时复盐的溶解度。
在这个相图上，共饱和点E1 和E2的性质是相似的。也有另外 一种生成复盐的三元相图，两个 共饱点都位于AD连线的同一侧。
图2-19 生成一个复盐（相称 性的）的三元恒温相图
在这个相图上有两个三相点即 E'和E。当液相组成落到E处，再蒸 发时，其液相组成直到蒸干为止也 不发生变化。而当液相组成处于E' 时，再蒸发时，其组成可能发生变 化，而离开此点。
图2-18 生成一个水合物（有两个 共饱点）的三元体系恒温相图