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1、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。 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：NaNO3CH3OHH2O 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： 4. 固相有水合物或复
2、盐生成的三元水盐体系称为复杂三元水盐体系。 对三元水盐体系，相律公式为 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。,二、三元水盐体系组成表示法,设有一个三元水盐体系NaClKClH2O，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： 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的三条边。从图中可看出以下的关系： HC=EM
3、=GM=GE=LB= a GC=DM=HM=HD=AF= b AD=FM=LM=BE=FL= c 这样，可在ABC任一边上同时读出系统M(M点)的组成。,A,F,L,C%,B,C,G,E,H,D,a%,b%,图3-1 正三角形坐标,M,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%。,W,B,A,M,M1,M2,（H2O）,b
4、,a,50%,30%,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,图3-3 两种坐标,A,B,W,10,20,30,40,50,60,10,20,30,40,50,a,b,b,a,M,1,2,4,3,（a）,gA/100gH2O,gB/100gH2O,A,B,W,20,40,60,80,100,200,300,400,500,a,b,1,2,4,3,（b）,gB/100gS,gH2O/100gS,N,W,二、三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
5、有关图形点标在不同坐标图上的。,A,B,A,图3-4 各种坐标的关系,三、空间立体图,1.三棱柱坐标系立体图 在平面组成坐标的基础上，再把温度坐标加上去，就组成了三棱柱空间坐标系，如图3-5所示。,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WE1E2W面是冰的饱和溶液面、E为低共熔点。,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
6、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 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
7、相区划分线，这种连线是主要的相区划分线。 任意二个固相点的连线均可作为相区划分线。 依上述二条原则作出的相区划分线不得相互穿过。,第二节 简单三元水盐体系相图,表3-1 NaClKClH2O体系20溶解度,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点B-H2O二元体系中B盐的溶解度； A点A-H2O二元体系中A盐的溶解度； P=2，C=2，F=C-P=2-2=0,B,A,W,B,A,6,5,2,L,4,1,3,KCl,NaCl,NaCl+KCl+LE,KCl+L,NaCl+LE,1,
8、2,3,4,图3-10 NaClKClH2O体系20相图,E,第二节 简单三元水盐体系相图,（2）线： EB是KCl的溶解度曲线，它表示KCl的饱和溶液。 EA是NaCl 的溶解度曲线，它表示NaCl 的饱和溶液。 P=2，C=3， F=C-P=3-2=1,B,A,W,B,A,6,5,2,L,4,1,3,P,KCl,NaCl,NaCl+KCl+LE,KCl+L,NaCl+LE,1,2,3,4,图3-10 NaClKClH2O体系20相图,E,第二节 简单三元水盐体系相图,（3）面： BEB是B盐与其饱和溶液共存的两相区； AEA是A盐与其饱和溶液共存的两相区； P=2，C=3，F=C-P=3-
9、2=1 WBEA是单一液相的不饱和区； P=1，C=3，F=C-P=2 BEA是A盐、B盐与它们的共饱和溶液共存的三相区。 P=3，C=3，F=C-P=0,B,A,W,B,A,6,5,2,L,4,1,3,P,KCl,NaCl,NaCl+KCl+LE,KCl+L,NaCl+LE,1,2,3,4,图3-10 NaClKClH2O体系20相图,E,第二节 简单三元水盐体系相图,小结： （1）凡有一条溶解度曲线就有一个相应的两相区。溶解度曲线越长，两相区（即结晶区）越大，说明其溶解度越小，（易结晶）；溶解度曲线越短，两相区（即结晶区）越小，说明其溶解度越大，（难结晶）。 （2）凡有一个共饱点（两盐）就
10、有一个相应的三相区；,B,A,W,B,A,6,5,2,L,4,1,3,P,KCl,NaCl,NaCl+KCl+LE,KCl+L,NaCl+LE,1,2,3,4,图3-10 NaClKClH2O体系20相图,E,第二节 简单三元水盐体系相图,二三棱柱坐标系立体图 （1） 三条棱WW、AA、BB分别代表水、A盐、B盐三个纯组分。 （2）三个侧面，表示三个二元体系，每个侧面是一个二元体系，其中WA，WB是水盐体系，AB是盐盐体系。,第二节 简单三元水盐体系相图,二三棱柱坐标系立体图 （3）面： 三个空间曲面，分别是三个单固相的溶解度曲面，即单固相的饱和面。A盐的饱和溶液面是AE1EE3A； B盐的饱
11、和面是BE2EE3B；冰的饱和面为WE1EE2W。 P=2，C=3，F=C-P+1=3-2+1=2 温度te时的三角形平面，如图3-5中的tetete“它表示三个固相A盐、B盐、冰和它们的共饱和液共存，其共饱点处在此平面上，温度比冰盐合晶温度（A盐与B盐的两个）都低，已经低到足以使冰和二个盐都析出的程度，如E点是三元体系低共熔点。,B,（）,（）,（）,（；）,（e）,图3-5 三元立体图,第二节 简单三元水盐体系相图,二三棱柱坐标系立体图 (4）线：三条空间曲线，分别为三组双固相的共饱溶液线，其中 E1E是冰加A盐的， E2E是冰加B盐的， E3E是A盐加B盐的， E1、E2、E3是二元体系
12、中相应的共饱点，在三元相图中，共饱点已由二元体系的点扩展成三元体系的线了。 P=3，C=3，F=C-P+1=3-3+1=1,B,（）,（）,（）,（；）,（e）,图-5三元立体图,第二节 简单三元水盐体系相图,（5）点：E点，是三条空间曲线的交点，表示三个固相（冰、A盐、B盐的共饱溶液，它是三元体系中新出现的。 P=4，C=3， F=C-P+1=3-4+1=0,第二节 简单三元水盐体系相图,（6）体： 三个空间曲面上方的空间体表示不饱和溶液。,（6）体 三个五面体，由五个平面构成，表示A盐与其饱和溶液的共存的五面体如图3-6(见教材42页)所示。它是有两个平面，即At1E1A及At3E3A，一
13、个A盐的饱和曲面 AE1EE3A，和曲面t1E1EDt1以及t3E3EDt3所组成。系统落入该区后，则固相点在AD线上，液相点在A盐饱和溶液面上。依此类推，另两个五面体表示B盐和冰与饱和溶液共存区。 P=2，C=3，F=C-P+1=3-2+1=2,B,（）,（）,（）,（；）,（e）,图3-5三元立体图,（6）体 三个四面体，它们均有四个面构成，表示两个固相和它们的共饱溶液共存的空间区（三相区）。如对A盐、B盐共饱和四面体见图3-7，是由两个曲面t3E3Etet3和t3E3Etet3及一个长方形t3t3tete平面，一个三角形teEte共同围成，系统落入该区内时处于相应状态，液相点在共饱线E3
14、E上，总固相点在长方形平面上。依此类推，还有类似的另外两个四面体。 P=3，C=3，F=C-P+1=3-3+1=1,（6）体 te以下的空间，如图3-6中底部的三棱柱，它表示全固相区。系统点落入该区，则由A盐、B盐和冰三个固相组成，液相完全消失。 P=3，C=3，F=C-P+1=3-3+1=1,（6）体,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： （1）能清楚地看出溶解度曲线随温度变化的规律； （2）实际使用上比多温立体图方便的多；,第三节 复杂三元水盐体系相图,一、复杂三元相图分类 复杂三元相图可分为五类：水合物型、水合物型、同成分复盐、异成分复盐、
15、固体溶液。,第三节 复杂三元水盐体系相图,二、水合盐存在的二种情况 1水合盐在坐标上的确定 三元体系中，两种盐都有可能与水反应，生成一种或多种水合盐。因水合盐只含一种盐和水，故它们在三角坐标上的位置应在水和盐的连线上，根据二者的质量百分组成可确定水合盐在坐标上的位置。,第三节 复杂三元水盐体系相图,二、水合盐存在的二种情况 2水合物型和水合物型 （1）水合物型 如Na+/ Cl-、SO42-H2O体系15相图，见图3-20。其特点是：图中没有相应无水盐的溶解度曲线，只有水合盐的溶解度曲线。W（H2O），A（NaCl），B（Na2SO4）,W（H2O）,B,A,图3-20 水合物型,E,S10,A,B,NaCl,Na2SO4,第三节 复杂三元水盐体系相图,二、
