三组分液-液体系的平衡相图

三组分液-液体系的平衡相图

1、什么是平衡相图？

答：研究多相系统的状态如何随温度、压力和浓度等条件的改

变而发生改变，并用图形表示系统状态的变化，这种图形即平衡相图，简称相图。

2、试用相律分析一下恒温恒压条件时，三组分液-液体系单相区的

条件自由度是几？两相区的条件自由度是几？

答：恒温恒压条件时相律表达式为：f﹡=C-Φ，三组分体系C

=3，即f*=3-Φ，当Φ=1时，f*=2；当Φ=2时，f*=1。

3、等边三角形坐标的顶点、线上的点、面上的点分别代表几组分的组成？

答：三个顶点分别代表三个纯组分A、B和C，ＡＢ线代表（Ａ＋Ｂ）的两组分体系，ＡＣ线代表（Ａ＋Ｃ）的两组分体系，BC线代表（B＋C）的两组分体系，面上的点（三角形内

各点）是三组分体系。

4、如何确定等边三角形坐标面上的点的组成？

答：通过三角形内任何一点O引平行线于各边

的直线，根据几何原理，

a+b+c=AB=BC=CA=100%,或者a＇+b＇+c＇

=AB=BC=CA=100%。因此，O点的组成可由a＇、b＇、c＇来表示，即O点所代表的三个组分的百分组成是：B%= b＇，C%= c＇，A%= a＇。

5、通过任一顶点B向其对边引直线BD，则BD线上的各点所表示

的组成中，A、C两个组分含量的比值如何？

答：A、C两个组分的含量的比值保持不变。

6、如果有两个三组分体系D和E，将其混合之后其组成点会落在哪？

答：其成分必定位于D、E两点之间的连线上。

7、对于等边三角形坐标内的任意一组成O，向其加纯B，体系的组成点会落在哪？若蒸发掉B，体系的组成点又会落在哪？

答：向其中加入纯B时体系总组成点将沿直线OB向B移动，

即落在OB直线上。蒸发掉B时体系总组成点将沿直线OB的反方向移动，即落在OB的反向延长线上。

8、已知一三组分体系P的百分组成为：B%＝20，C%＝30，A%＝50，如何在等边三角形坐标上绘制出P点？

答：在B%＝20处做一条顶点B对边的平行线，该线上所有点

B的百分组成均为B%＝20，再在C%＝30在处做一条顶点C对边

的平行线，该线上所有点C的百分组成均为C%＝30，这两条平行

线的交点即为P。

9、请绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图的草图，并分析各相区的相数及相态。

答：醋酸(A)和氯仿(B) 能无限混溶，醋酸(A) 和水(C)也能无限混溶，但氯仿和水只能部分互溶。在它们组成的三组

分系统相图上出现一个帽形区，在a和b之间，

溶液分为两层，一层是在醋酸存在下，水在氯

仿中的饱和液，如一系列a 点所示；另一层是

氯仿在水中的饱和液，如一系列b 点所示，这

对溶液称为共轭溶液。

在物系点为c的系统中加醋酸，物系点向A

移动，到达c1时，对应的两相组成为a1和b1，由于醋酸在两层中含量不等，所以连结线a1b1不一定与底边平行。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点称为等温会溶点或褶点，这时两层溶液界面消失，成单相。组成帽形区的aOb 曲线称为双结点溶解度曲线或双结线。

两相分界曲线aOb内组分点相数为二，为两液相平衡共存，曲线外组分点及曲线上点相数为一，为单液相。

10、要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出哪些点？如何找？

答：要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出双结点溶解度曲线或双结线上的点，然后绘制出双结点溶解度曲线或双结线上。如图现有一个环己烷-水的二组分体系，其组成为K′，向其中逐渐加入乙醇，则体系总组成沿K′B变化(环己烷-水比例保持不变)，在曲线以下区域内则存在互不混溶的两共扼相，将溶液振荡后则出现浑浊状态。继续滴加乙醇直到曲线上的d点，体系将由两相区进人单相区，溶液将由浑浊转为清澈，

继续加乙醇至e点，溶液仍为清澈的单相。如果

在这一体系中滴加水，则体系总组成将沿e-C变

化(乙醇-环己烷比例保持不变)，直到曲线上的f

点。此后由单相区进入两相区，溶液开始由清澈

变浑浊。继续滴加水至g点仍为两相。此时若在

此体系中再加人乙醇，至h点则由两相区进入单

相区，液体由浑变清。如此反复进行，可获得d、

f、h、j…位于曲线上的点，将它们连接即得单相

区与两相区分界的曲线。

11、由K′滴加乙醇到曲线上的d点，体系由两相区进人单相区，溶液由浑浊转为清澈，为何还要继续加乙醇至e点？而不是在d点直接滴加水？

答：便于出现新的清浊变化点。使混合液交替出现在单相区和

两相区之间，找出不同的单、两相区的分界点，从而得到单、两相

区的分界曲线。

12、三组分液-液体系的平衡相图实验中，要绘制单相区与两相区

的分界线，即双结点溶解度曲线或双结线，应准确记录哪些数据，

知道哪些数据，计算出哪些数据？

答：应准确记录清浊转变时各组分的精确体积，实验温度，应

知道实验温度下各纯组分的密度，然后计算出各组分的质量及质量

百分数。用等边三角形坐标画图即可。

13、三组分液-液体系的平衡相图实验中，如果滴定过程中有一次

清浊转变时读数不准，是否需要立即倒掉溶液重新做实验？为什么？

答：不需要，可用乙醇或者水回滴几滴恢复，记下各试剂的实

际用量。因为实验只要找出单、双相区的分界曲线上的一系列点即可。

14、三组分液-液体系的平衡相图中，连接线交于曲线上的两点代

表什么？

答：G及I代表总组成为H的体系的两个共轭溶液，G是它的

水层的平衡组成，I是它的环己烷层的平衡组成。

15、三组分液-液体系的平衡相图实验中，使用的锥形瓶、分液漏斗为什么要事先干燥?

答：由于本实验是通过体积的精确测量，然后根据室温下的密

度计算出相变点的组成，因此使用的锥形瓶、分液漏斗要事先干燥。如果上述仪器不干燥，会使混合溶液中的水的体积增加，使得计算

的水的质量小于水的实际质量，影响实验结果。