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1、第五节二组分固第五节二组分固-液系统相图液系统相图将只有固体和液体存在的系统称为将只有固体和液体存在的系统称为“凝聚系统凝聚系统”，压力，压力对凝聚系统相的状态影响较小，对凝聚系统相的状态影响较小，1atm下相的状态与平衡下相的状态与平衡压力下所得的结果没有多大区别，所以通常在标准恒定压力下所得的结果没有多大区别，所以通常在标准恒定压力下，讨论相平衡时温度和组成的关系。压力下，讨论相平衡时温度和组成的关系。两组分的相图很多两组分的相图很多,我们只讨论基本类型我们只讨论基本类型.二组分固二组分固-液系液系统统具有简单低共熔物相图的绘制方法有两种具有简单低共熔物相图的绘制方法有两种溶解度法（水溶解
2、度法（水-盐系统相图）和热分析法盐系统相图）和热分析法(称步冷曲线法称步冷曲线法)一、简单低共熔相图一、简单低共熔相图(1) (2) (3) (4) (5)AACCDEGFFHHNME =1;熔化物熔化物 =2; Cd+熔化物熔化物 =2; Bi+熔化物熔化物 =2; Cd+Bi步冷曲线与相图步冷曲线与相图一、简单低共熔相图一、简单低共熔相图1. 热分析法绘制相图热分析法绘制相图水水-盐系统相图一般用溶解度法绘制盐系统相图一般用溶解度法绘制,下图是水下图是水-硫酸铵相图硫酸铵相图,就是用溶解度法绘制的就是用溶解度法绘制的.一、简单低共熔相图一、简单低共熔相图2. 溶解度法绘制相图溶解度法绘制相
3、图水水-硫酸铵相图硫酸铵相图一、简单低共熔相图一、简单低共熔相图2. 溶解度法绘制相图溶解度法绘制相图盐的溶解度曲线盐的溶解度曲线水的冰点线水的冰点线(NH4)2SO4 +溶液溶液 =2溶液溶液 =1冰+溶液溶液Ice+ (NH4)2SO4 f=2-1+1=2f=2-2+1=1f=2-3+1=0f=2-2+1=1E100806040200-10-20-30H2O(NH4)2SO40.20.40.60.8某些盐和水的最低共熔点某些盐和水的最低共熔点一、简单低共熔相图一、简单低共熔相图2. 溶解度法绘制相图溶解度法绘制相图盐最低共熔点oC共熔物组成wt%NaClNaBrNaIKClKBrKI(NH
4、4)2SO4MgSO4Na2SO4KNO3CaCl2FeCl3-21.1-28.0-31.5-10.7-12.6-23.0-18.3-3.9-1.1-3.0-55-550.2330.4030.3900.1970.3130.5230.3980.1650.03480.1120.2990.331 200250300350400450CuCl(A)FeCl3(B)ABE1E2熔化物熔化物,单相单相(l)l+ABl+Bl+ABl+AA+ABAB+BC二、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统1. 生成稳定化合物生成稳定化合物相图可看作左右两个相图的简单拼合相图可看作左右两个相图的简单拼合二、
5、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统1. 生成稳定化合物生成稳定化合物200250300350400450CuCl(A)FeCl3(B)ABE1E2熔化物熔化物,单相单相(l)l+ABl+Bl+ABl+AA+ABAB+BCHH2 2O-Mn(NOO-Mn(NO3 3) )2 235.5oC25.8oC23.5oC-36oC二、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统1. 生成稳定化合物生成稳定化合物BWBW3 3+ +溶溶溶溶液液液液 , , =2,=2,f f=2-=2-2+1=12+1=1溶液溶液溶液溶液 =1 =1 f f=2-1+1=2=2-1+1=2冰冰+ +
6、溶液溶液溶液溶液f f=2-2+1=1=2-2+1=1BWBW6 6+ +液液液液BWBW3 3+ +液液液液BWBW6 6+l+lE E1 1E E2 20.20.40.60.8H2OMn(NO3)2403020100-10-20-30-40BW6BW3此相图可看作左右两个相图的简单拼合此相图可看作左右两个相图的简单拼合二、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统1. 生成稳定化合物生成稳定化合物E E1 1E E2 20.20.40.60.8H2OMn(NO3)2403020100-10-20-30-40BW6BW3制备含水盐的步骤:制备制备Mn(NO3)26H2O的合理步骤的合
7、理步骤:(1) 浓缩在浓缩在之间之间(40.5%64.6%);(2) 温度最低可降至温度最低可降至-36oC制备制备Mn(NO3)2H2O的合理步骤的合理步骤:(1) 浓缩在浓度浓缩在浓度E2之间之间;(2) 温度不可低于温度不可低于23.5oC,否则会同时有否则会同时有 Mn(NO3)26H2O和和Mn(NO3)2H2O生成生成二、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统1. 生成稳定化合物生成稳定化合物E E1 1E E2 20.20.40.60.8H2OMn(NO3)2BW6BW3液相液相液相液相+NaNa+Na2KK+Na2KNa2K +液液K +液液Na2K K Na 化合
8、物加热时化合物加热时,在熔点以下就发生分解在熔点以下就发生分解,形成一新固相和一个形成一新固相和一个组成与化合物不同的液相组成与化合物不同的液相.aaccbb2. 生成不稳定化合物生成不稳定化合物二、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统因为形成的液相的组成与化合物的组成不同因为形成的液相的组成与化合物的组成不同,故称此化合物故称此化合物为为“具有不相合熔点具有不相合熔点”的化合物的化合物.这种分解反应称为这种分解反应称为“转熔反应转熔反应”. =+ 上图中上图中,加热到点时发生转熔反应加热到点时发生转熔反应,分解成纯分解成纯Na和组成为和组成为的熔液的熔液,它们的量符合杠杆规则它
9、们的量符合杠杆规则.2. 生成不稳定化合物生成不稳定化合物二、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统转熔反应为转熔反应为: Na2K=Na+SGCEHGCEHGPM具有具有“不相使熔点不相使熔点”的相图是由稳定化合物的相图演化而来的相图是由稳定化合物的相图演化而来,随着的溶点不断升高随着的溶点不断升高,的凝固点降低曲线不再和化合的凝固点降低曲线不再和化合物的凝固点降低曲线相交物的凝固点降低曲线相交,直接跨过点交于点直接跨过点交于点,结果结果点消失了点消失了.2. 生成不稳定化合物生成不稳定化合物二、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统HH2 2O-NaIO-NaI相图
10、相图相图相图: :形成不至一种稳定化合物形成不至一种稳定化合物2. 生成不稳定化合物生成不稳定化合物二、有化合物生成的固二、有化合物生成的固-液系统液系统100806040200-20-400.20.40.60.8H2O(W)NaI(B)NaI +溶液溶液 =2; f=1溶液溶液 =1 f=2冰冰+溶液溶液E水的冰水的冰点线点线f=0; =3-13.5oC液液+BW2 =2; f=1BW2+BBW5+BW2f=0; =3液液+BW5120H2O+BW5HG-31.5oC三、有固溶体生成的相图三、有固溶体生成的相图固溶体固溶体固溶体固溶体: : 两组分在固态和液态时能彼此以任意比例互溶而不生两组
11、分在固态和液态时能彼此以任意比例互溶而不生成化合物成化合物.根据两组分在固相中的互溶程度的不同根据两组分在固相中的互溶程度的不同,可将可将“固溶体固溶体”分成分成“完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶”和和“部分互溶部分互溶部分互溶部分互溶”等等.ttlsMF液相液相固相固相温度温度(oC)WSbBiSb217630t(oC )timeBi-Sb系统的相图和步冷曲线系统的相图和步冷曲线三、有固溶体生成的相图三、有固溶体生成的相图1. 固相完全互溶的相图固相完全互溶的相图根据相律根据相律: f=2-2+1=1,压力恒定时压力恒定时,系统的自由度是而不系统的自由度是而不是是,因此这类相图上因此这类相图
12、上步冷曲线无平台步冷曲线无平台步冷曲线无平台步冷曲线无平台.保持固相和液相的平衡较为困难保持固相和液相的平衡较为困难,需要两个条件需要两个条件:(1)保持固相和液相的充分接触保持固相和液相的充分接触;(2), ,扩散扩散扩散扩散 , ,析出析出析出析出,降温速度要充分的慢降温速度要充分的慢.“扩散退火扩散退火”:将固相加热到接近熔化温度将固相加热到接近熔化温度,保持相当长的保持相当长的一段时间，让各组分在固相中充分扩散一段时间，让各组分在固相中充分扩散,以保证固相中组以保证固相中组成一致成一致.和和l-g的的T-x-y相图一样这类相图上也会出现最高点相图一样这类相图上也会出现最高点和最低点处和
13、最低点处.三、有固溶体生成的相图三、有固溶体生成的相图1. 固相完全互溶的相图固相完全互溶的相图具有最高共熔点的相图具有最高共熔点的相图具有最低共熔点的相图具有最低共熔点的相图在共熔点时在共熔点时,步冷曲线上出现水平线段步冷曲线上出现水平线段.d-香芹香芹(酮酮)肟肟91.5oC72oC72oCl-香芹香芹(酮酮)肟肟液相液相固相固相l=sl=s236oC217oC255oCHgBrHgI2液相液相固相固相l=sl=s三、有固溶体生成的相图三、有固溶体生成的相图1. 固相完全互溶的相图固相完全互溶的相图liquitliquit +l+l +l+l + + ABCDEmntpppmtKNO3Tl
14、NO3E E点点:三相点三相点,熔化液和熔化液和 (组成为组成为C)及及 (组成为组成为D)固溶体三固溶体三相相.CED线上可用杠杆规则线上可用杠杆规则:三、有固溶体生成的相图三、有固溶体生成的相图2. 固体部分互溶的相图固体部分互溶的相图liquitliquit + l+ l +l+l + + ABC CD DE EHgCd固态部分互溶固态部分互溶,并有并有一转熔温度的相图一转熔温度的相图三、有固溶体生成的相图三、有固溶体生成的相图2. 固体部分互溶的相图固体部分互溶的相图液相液相固相固相PNC1Cs液相液相固相固相PNCsC1固相固相再凝固再凝固熔化区熔化区区域熔炼区域熔炼三、有固溶体生成的相图三、有固溶体生成的相图2. 固体部分互溶的相图固体部分互溶的相图再见！再见！
