河北科技大學(xué)教案用紙河北科技大學(xué)大學(xué)英語課

1、第 20次課 2 學(xué)時(shí)上次課復(fù)習(xí)：回憶§ 6.4二組分理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖；§ 6.5二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣-液平衡 相圖；§ 6.7二組分液態(tài)局部互溶系統(tǒng)及完全不互溶系統(tǒng)主要內(nèi)容講解上節(jié)課局部疑難習(xí)題本次課題或; 互溶系統(tǒng)液-固教材章節(jié)題目：§ 6.8 二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖；§ 6.9二組分固態(tài)呈平衡相圖；§6.10生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖教學(xué)要求：掌握1二組分固態(tài)系統(tǒng)典型相圖重點(diǎn)：二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液 -固平衡相圖；生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖難點(diǎn)：二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液 -固平衡相圖；生成化合物的

2、二組分凝聚系統(tǒng)相圖教學(xué)手段及教具：多媒體結(jié)合板書講授內(nèi)容及時(shí)間分配：§ 6.8二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖0.5學(xué)時(shí)§ 6.9二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖0.7學(xué)時(shí)§ 6.10生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖0.8學(xué)時(shí)課后作業(yè)6.16; 6.19; 6.23參考資料物理化學(xué)第四版，南京大學(xué)傅獻(xiàn)彩等著物理化學(xué)解題指導(dǎo)河北科技大學(xué)物理化學(xué)教研室編注：本頁為每次課教案首頁§ 6.8二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖相圖的分析熱分法溶解度法1相圖的分析固態(tài)完全不互溶系統(tǒng)相圖典型相圖2.熱分析法重點(diǎn)掌握首先標(biāo)出純Bi和純Cd的熔點(diǎn)。將100- Bi的試管加

3、熱熔化，記錄步冷曲 線，如a所示。在546K時(shí)出現(xiàn)水平線段，這時(shí)有Bi(s)出現(xiàn)，凝固熱抵消 了自然散熱，系統(tǒng)溫度不變，這時(shí)條件自由度 F、C-P胡辺/丸當(dāng)熔液全部凝固，p =1,F* =1，溫度繼續(xù)下降。所以546 K是Bi的熔點(diǎn)同理，在步冷曲線e 上, 596 K是純Cd的熔點(diǎn)。分別標(biāo)在T-x圖上。0Cd-Bi尢相昂的繪制(1)作含20 Cd, 80 Bi的步冷曲線Cd-Bi二無相圖的*1(2)將混合物加熱熔化，記錄步冷曲線如 b所示。在C點(diǎn)，曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折，有Bi(s)析出，降溫速度變慢；F 二C -P 1 = 2-2 1 = 1至D點(diǎn)，Cd(s)也開始析出，溫度不變；廠=2-31=0至D

4、 '點(diǎn),熔液全部凝結(jié)為Bi(s)和Cd(s)，溫度又開始下降；F亠2 - 2 1 = 1含70 Cd的步冷曲線d情況類似，只是轉(zhuǎn)折點(diǎn)F處先析出Cd(s)。將轉(zhuǎn)折 點(diǎn)分別標(biāo)在T-x圖上。4仃譏上0 仆空 D.4 Uii D.8 ICd-Bi二元相圖的絵制(3)作含40： Cd的步冷曲線。將含40： Cd，60 Bi的系統(tǒng)加熱熔化，記錄步 冷曲線如C所示。開始，溫度下降均勻，到達(dá) E點(diǎn)時(shí)，Bi(s)，Cd(s)同時(shí) 析出，出現(xiàn)水平線段。F、C -P V =2-3 V =0 ,當(dāng)熔液全部凝固，溫度又繼續(xù)下降，F(xiàn)* =2 -2 1 =1，將E點(diǎn)標(biāo)在T-x圖上完成Bi-Cd T-x相圖將A,C,

5、E點(diǎn)連接，得到Bi(s)與熔液兩相共存的液相組成線；將H,F,E點(diǎn)連接，得到Cd(s)與熔液兩相共存的液相組成線；將D,E,G點(diǎn)連接，得到Bi(s),Cd(s)與熔液共存的三相線；熔液的組成由 E 點(diǎn)表示。這樣就得到了 Bi-Cd的T-x圖。3.溶解度法般了解溶解度法繪制水-鹽相圖譎砂hQ的財(cái)料* 砂脣6(NH4hSOrH?0 的相圖以H2O-(NH4)2SO4系統(tǒng)為例，在不同溫度下測(cè)定鹽的溶解度，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出水-鹽的T-x圖。圖中有四個(gè)相區(qū):LAN以上，溶液?jiǎn)蜗鄥^(qū)LAB之內(nèi)，冰+溶液兩相區(qū)NAC以上，(NH4)2SO4(s)和溶液兩相區(qū)BAC線以下，冰與(NH4LSO4(s)兩相

6、區(qū)圖中有三條曲線:LA線 冰+溶液兩相共存時(shí)，溶液的組成曲線，也稱為冰點(diǎn)下降曲線。AN線(NH4)2SO4(s) +溶液兩相共存時(shí)，溶液的組成曲線，也稱為鹽的飽和溶解度曲線。BAC線 冰+ (NH 4)2SO4(s) +溶液三相共存線。圖中有兩個(gè)特殊點(diǎn):L點(diǎn) 冰的熔點(diǎn)。鹽的熔點(diǎn)極高，受溶解度和水的沸點(diǎn)限制，在圖上無 法標(biāo)出。A點(diǎn) 冰+ (NH 4)2SO4(s) +溶液三相共存點(diǎn)。溶液組成在A點(diǎn)以左者冷卻,先析出冰；在A點(diǎn)以右者冷卻，先析出(NH4)2SO4(s)水-鹽冷凍液在化工生產(chǎn)和科學(xué)研究中常要用到低溫浴，配制適宜的水-鹽系統(tǒng)，可以 在冬天，為防止路面結(jié)冰，撒上鹽，實(shí)際用的就是冰點(diǎn)下降原

7、理。得到不同的低溫冷凍液例如:水鹽系統(tǒng)低共熔溫度H2O-NaCI(s)252 KH2O-CaCI2(s)218 KH2O-KCIG)262.5 KH2O-NH4CI(s)257.8 K結(jié)晶法精制鹽類例如，將粗NH42SO4鹽精制。首先將粗鹽溶解，加溫至 353 K，濾去不 溶性雜質(zhì)，設(shè)這時(shí)物系點(diǎn)為S。冷卻至Q點(diǎn)，有精鹽析出。繼續(xù)降溫至 R 點(diǎn)R點(diǎn)盡可能接近三相線，但要防止冰同時(shí)析出，過濾，得到純NH42SO4晶體，濾液濃度相當(dāng)于y點(diǎn)。再升溫至O點(diǎn)，參加粗鹽，濾去 固體雜質(zhì)，使物系點(diǎn)移到S點(diǎn)，再冷卻，如此重復(fù)，將粗鹽精制成精鹽。 母液中的可溶性雜質(zhì)過一段時(shí)間要作處理，或換新溶劑。§ 6

8、.9二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖固態(tài)完全互溶系統(tǒng)固態(tài)局部互溶系統(tǒng)1.固態(tài)完全互溶系統(tǒng)典型相圖沒有蠱需、就低.&的老全互藩si涿體的舞晶連程兩個(gè)組分在固態(tài)和液態(tài)時(shí)能彼此按任意比例互溶而不生成化合物，也沒有低共熔點(diǎn)，稱為完全互溶固溶體。Au-Ag, Cu-Ni，Co-Ni系統(tǒng)屬于這種類 型。以Au-Ag相圖為例，梭形區(qū)之上是熔液?jiǎn)蜗鄥^(qū)，之下是固體溶液簡(jiǎn)稱固 溶體單相區(qū)，梭形區(qū)內(nèi)是固-液兩相共存，上面是液相組成線，下面是 固相組成線。完全互溶固溶體出現(xiàn)最低點(diǎn)或最高點(diǎn)當(dāng)兩種組分的粒子大小和晶體結(jié)構(gòu)不完全相同時(shí)，它們的T-x圖上會(huì)出現(xiàn)最低點(diǎn)或最咼點(diǎn)。例如：Na2CO3-K2CO3,KCI-K

9、Br,Ag-Sb,Cu-Au等系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)最低點(diǎn)但出現(xiàn)最高點(diǎn)的系統(tǒng)較少343|：|口 2OJ H60810薄CMTiWm .kCiHuhJ 口HAB席配羸點(diǎn)的老全里雜團(tuán)暑障附構(gòu)出疥最低羸憐屯全互垛厠母律的利凹MBiJ2.固態(tài)局部互溶系統(tǒng)典型相圖兩個(gè)組分在液態(tài)可無限混溶，而在固態(tài)只能局部互溶，形成類似于局部互 溶雙液系的帽形區(qū)。在帽形區(qū)外，是固溶體單相，在帽形區(qū)內(nèi)，是兩種固 溶體兩相共存。屬于這種類型的相圖形狀各異，現(xiàn)介紹兩種類型：(1)有一低共熔點(diǎn)，(2)有一轉(zhuǎn)熔溫度。(1)系統(tǒng)有一低共熔點(diǎn)在相圖上有三個(gè)單相區(qū)：AEB線以上，熔化物(L)AJF以左，固溶體(1)BCG以右，固溶體(2)； 有三個(gè)

10、兩相區(qū)：AEJ 區(qū)，L +( 1)； BEC 區(qū)，L + (2)； FJECG 區(qū)，(1) + (2)；AE，BE是液相組成線；AJ，BC是固溶體組成線；JEC線為三相共存線， 即、和組成為E的熔液三相共存，E點(diǎn)為、(2)的低共熔點(diǎn)。兩個(gè) 固溶體彼此互溶的程度從JF和CG線上讀出。三條步冷曲線預(yù)示的相變化為：1從a點(diǎn)開始冷卻，到b點(diǎn)有組成為C的固溶體(1)析出，繼續(xù)冷卻至 d以下，全部凝固為固溶體(1)。2從e點(diǎn)開始冷卻，依次析出的物質(zhì)為：熔液L > L + (1) > (1) (1) + (2)3 從j點(diǎn)開始，那么依次析出物質(zhì)為：L > L + (1)?(1) + (2)

11、+L (組 成為E)?(1) + (2)熔化宙申相?曲常14H單相GI L- I I k .1h? H L .f00.2Q.4D.6Q.51.0Hg Cdffifll U 譏& cdHg-Cde 爼今減團(tuán)態(tài)祁分互泳"弄有i曲津鍛度2系統(tǒng)有一轉(zhuǎn)熔溫度 相圖上有三個(gè)單相區(qū)： BCA線以左，熔化物L(fēng) ADF區(qū)， 固溶體1BEG以右， 固溶體2有三個(gè)兩相區(qū)BCEL+ 2ACDL+ 1FDEG1 + 2因這種平衡組成曲線實(shí)驗(yàn)較難測(cè)定，故用虛線表示條三相線CDE是三相線：1熔液組成為C,2固溶體1組成為D3固溶體2組成為E三相共存。CDE對(duì)應(yīng)的溫度稱為轉(zhuǎn)熔溫度，溫度升到 455K時(shí)，固溶

12、體1消失, 轉(zhuǎn)化為組成為C的熔液和組成為E的固溶體2。§ 6.10生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖生成穩(wěn)定化合物系統(tǒng)生成不穩(wěn)定化合物系統(tǒng)典型相圖1. 生成穩(wěn)定化合物系統(tǒng)穩(wěn)定化合物，包括穩(wěn)定的水合物，它們有自己的熔點(diǎn)，在熔點(diǎn)時(shí)液相和固 相的組成相同。屬于這類系統(tǒng)的有：CuCIs-FeCI3sAu(s)-2Fe(s)CuCJ -KCI酚-苯酚FeCb-HzO 的4種水合物H2SO4 -出0的3種水合物典型相圖1.生成穩(wěn)定化合物系統(tǒng)CuCI(A)與FeCIa(B)可形成化合物C，H是C的熔點(diǎn)，在C中參加A或B組分都會(huì)導(dǎo)致熔點(diǎn)的降低。這張相圖可以看作A與C和C與B的兩張簡(jiǎn)單的低共熔相圖合并而成

13、， 所有的相圖分析與簡(jiǎn)單的二元低共熔相圖類似。II心-H點(diǎn)a的柯國(guó)H2O與H2SO4能形成三種穩(wěn)定的水合物，即H2SO4 H2O (C3),H2SO4 2H2O (C2),H2SO4 4H2O (G)，它們都有自己的熔點(diǎn)。這張相圖可以看作由4張簡(jiǎn)單的二元低共熔相圖合并而成。 如需得到某一 種水合物，溶液濃度必須控制在某一范圍之內(nèi)。純硫酸的熔點(diǎn)在283 K左右，而與一水化合物的低共熔點(diǎn)在 235 K，所以 在冬天用管道運(yùn)送硫酸時(shí)應(yīng)適當(dāng)稀釋，防止硫酸凍結(jié)。典型相圖2. 生成不穩(wěn)定化合物系統(tǒng)不穩(wěn)定化合物，沒有自己的熔點(diǎn)，在熔點(diǎn)溫度以下就分解為與化合物組成不同的液相和固相。屬于這類系統(tǒng)的有：CaF2 - CaCI?Au-Sb22KCI-CuCI 2K-Na在CaF2(A)與CaCl2(B)相圖上,C是A和B生成的不穩(wěn)定化合物。因?yàn)镃沒有自己的熔點(diǎn)，將C加熱，到O點(diǎn)溫度時(shí)分解成CaF(s)和組成為N的熔液，所以將O點(diǎn)的溫度稱為轉(zhuǎn)熔溫度(peritectic temperatu©。FON線也稱為三相線，由A(s)，C(s)和組成為N的熔液三相共存，與一般三相線不同的是：組成為N的熔液在端點(diǎn)，而不是在中間相區(qū)分析與簡(jiǎn)單二元相圖類似，在OIDN范圍內(nèi)是C(s)與熔液(L)兩相共存。分別從a，b，d三個(gè)物系點(diǎn)冷卻熔液，與線相交就有相變，依次變