气液相平衡方程

河北化工医药职业技术学院教案

二、气液相平衡关系

平衡状态：在一定压力和温度下，当吸收和解吸速率相等时，气液两相达到平衡。 相平衡关系：吸收过程中气液两相达到平衡时，吸收质在气相和液相中的浓度关系 1．气体在液体中的溶解度 （图8-1）

平衡时溶质在气相中的分压称为平衡分压，用符号pA表示；溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度；它们之间的关系称为相平衡关系。

结论：①在相同的吸收剂、温度和分压下，不同溶质的溶解度不同;②分压一定时，温度越低，则溶解度越大。较低的温度有利于吸收操作;③温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。较高的分压有利于吸收操作;④加压和降温对吸收操作有利。 2．亨利定律 （1）亨利定律

亨利定律内容：在总压不太高，温度一定的条件下，稀溶液上方溶剂的平衡分压pA与溶质在液相中的摩尔分数xA成正比，比例系数为亨利系数E。

即： pA?ExA 形式一 E——亨利系数， Pa

讨论：①E的来源：实验测得，查手册

②E的影响因素：溶质、溶剂、T。物系一定时， T??E?③亨利系数表示气体溶解的难易程度。E大的，溶解度小，难溶气体；E小的，溶解度大，易溶气体。 （2）亨利定律的其它形式

① 溶质在液相中的浓

二元气液相平衡数据的测定实验装置(HD-QY)——实验指导书

二元气液相平衡数据的测定实验装置

实验指导书

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二元气液相平衡数据的测定实验装置(HD-QY)——实验指导书

二元气液相平衡数据的测定

气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。许多物质的平衡数据很难由理论计算直接得到，必须由实验测定。在热力学研究方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。现在，各类化工杂志每年都有大量的汽液平衡数据及汽液平衡测定研究的文章发表。所以，汽液平衡数据的测定及研究深受化工界人士的重视。

一、实验目的

1．测定乙醇－水二元体系在101.325kPa下的气液平衡数据。

2．通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。 3．应用Ｗilson方程关联实验数据。

二、汽液平衡测定的种类

由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展，汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。

按压力分，有常减压汽液平衡和高压汽液平衡。高压汽液平衡测定的技术相对比较复杂，难度较大。常减压汽液平衡测定相对较

第六章 习题解答

6.1 指出下列平衡系统中的组分数C，相数P，及自由度数F。 (1) I2（S）与其蒸气成平衡；

(2) CaCO3（s）与其分解产物CaO（s）和CO2（g）成平衡；

(3) NH4HS（s）放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3（g）和H2S（g）成平衡； (4) 取任意量的NH3（g）和H2S（g）与NH4HS（s）成平衡；

(5) I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。

解：（1）C＝1；P＝2；F＝1－2＋2＝1

（2）C＝2；（∵S＝3；R＝1，∴C＝3－1＝2）；P＝3；F＝2－3＋2＝1

（3）C＝S－R－R'＝3－1－1＝1（浓度限制条件，产物成NH3(g):H2S(g)=1:1）；P=2; F＝1

（4）C＝3－1＝2；P＝2；F＝2

（5）C＝3；P＝2；F＝C－P＋1＝3－2＋1＝2 （凝聚相可以不考虑压力的影响）

6.2 已知液体甲苯（A）和液体（B）在90℃时的饱和蒸气压分别为PA=54.22kPa和PB=136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。

今有系统组成为xB,0=0.3的甲苯-苯混合物5mol

双液系的气-液平衡相图

一、实验目的

1. 掌握采用阿贝折光率仪确定二元液体组成的方法； 2. 掌握测定双组份液体的沸点及正常沸点的方法； 3. 绘制在恒压下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图。

二、实验原理

两种液态的物质混合而成的二组分体系称为双液系。它可以分为完全互溶和部分互溶的双液系。体系的沸点不仅与外压有关，而且与双液系的组成有关。在恒压下做温度T对组成x的关系图即为T-x图。

由相律可知，对于双液系在恒压下气-液两相共存区域中，自由度为1。当温度一定时，气-液两相的相对组成也就有了确定值。根据杠杆原理，两相的相对量也确定了。因此实验测定一系列不同组成的双液系溶液的气-液相平衡时的沸点及此时气相和液相的组成，即可得T-x图。因此双液系气-液平衡相图实验主体上包括一系列混合体系的沸点测定和气-液相组成分析两个主要内容。

体系的沸点可用沸点仪测定的，其构造如图7.2所示。采用电热丝直接加热溶液，以防止过热现象，同时该沸点仪用平衡蒸馏法分离气液两相，具有可便于取样分析及避免分馏等优点。

体系的气液相组成的分析是相图绘制的另一核心，可以根据待测体系的理化性质寻找多种合适的分析方法。以完全互溶双液系环己烷-乙醇体系为例。由于环己烷和乙醇两者的

第四章 相平衡

§4.1 引言

4.1.1 相图 1、定义

用图解的方法来研究（表达）由一种或数种物质所构成的相平衡系统的性质与条件之间的函数关系。我们把表示这种关系的图叫做相平衡状态图，简称相图。 性质：如沸点、熔点、蒸汽压、溶解度等； 条件：温度、压力及组成等。 2、分类

多组分多相系统相平衡的研究有着重要的实际意义。

在金属冶炼、人工合成、分离技术（如溶解、蒸馏、结晶、萃取、凝结等）方面，都运用到关相平衡的知识。

4.1.2 相与相律 1、相律

研究多相平衡系统中，相数、独立组分数与描述该平衡系统的变数之间的关系。它只能作定性的描述，而不能给出具体的数值。 2、相（phase）

系统内部化学组成、物理和化学性质完全均匀的部分称为相。

相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。

4.1.3 多相系统平衡的一般条件

在一个封闭的多相系统中，相与相之间可以有热的交换、功的传递和物质的交流。 对具有?个相系统的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡： （1）热平衡 （2）力学平衡 （3）相平衡 （4）化学平衡

1、热平衡条件

设系统有?，? 两个相构成，在系统的组成、总体积和热力学能

双液系的气—液平衡相图

物理化学实验报告 2010-05-09 18:33:20 阅读147 评论0 字号：大中小 订阅 一、实验目的

1．绘制在Pθ下环己环—乙醇双液系的气—液平衡相图，了解相图和像律的基本概念； 2．掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法； 3．掌握用折光率确定二元液体组成的方法。

二、实验原理

液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度，在一定的外压下，纯液体的沸点有确定值。但双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。根据相律： 自由度=组分数—相数+2

因此，一个气—液共存的二组分体系，其自由度为2。只要任意再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。

在一般情况下，双液系蒸馏时气相组成和液相组成不相同。

折光率是物质的一个特征数值，溶液的折光率与组成有关，因此，测定一系列已知浓度溶液折光率，作出在一定温度下该溶液的折光率——组成工作曲线，就可按内描法得到这种未知溶液的组成。

物质的折光率与温度有关，温度系数大多数为－0.0004K－1。将双液系的沸点对气相、液相组成作图，称双液平衡相图。

三、仪器和试剂

沸点测定仪

物理化学习题二

《相平衡、化学势与化学平衡》部分

一 判断题

1、二组分完全互溶双液系理想溶液，若PA> PB则YA

??vBuB?0B的化学反应一定不能进行。( )

3、一个含有K、Na、NO及SO4离子的不饱和水溶液，其组分数K为4。( ) 4、拉乌尔定律和亨利定律既适合于理想溶液，也适合于稀溶液。( )

5、在水的三相点，物种数S和组分数C相等，都等于1，自由度数等于F=0。( )

6、定温、定压及W=0时,化学反应达平衡,反应物的化学势之和等于产物的化学势之和。( ) 7、由CaCO3(s)、CaO(s)、BaCO3(s)、及CO2（g）构成的平衡物系的自由度为0。( ) 8、I2（s）= I2（g）平衡共存，因S = 2， R = 1， R= 0所以C = 1。( ) 9、对于放热反应A?2B?C，提高转化率的方法只能降低温度或减小压力。（ ）

010、下列反应的平衡常数K为：C?O2?CO2为k10；2CO?O2?CO2为K2；C?1O2?CO为

0/

/

++3-2-

2000，则三个平衡常数间的关系为：k3。（ ） K3?k10/k200011、某化学反应?rHm?0，?rSm?0，则反应的标准平衡

第四章 相平衡

一、思考题

1．指出下列平衡体系中的物种数、组分数、相数和自由度数： （1） Ca(OH)2（s）==CaO（s）+H2O（g） 答：3，2 ，3，1；

（2） CaSO4的饱和水溶液。 答：2，2，2，2；

（3） 5克氨气通入1升水中，在常温常压下与蒸气平衡共存。 答：3，2，2，2

2．回答下列问题：

（1）在下列物质共存的平衡体系中，有哪几个独立反应？

（a）C(s)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)、H2O(l)、O2(g)

答：C(s)+1/2 O2(g)==CO(g)；C(s)+O2(g)== CO2(g)；H2(g) +1/2 O2(g)== H2O(l) （b）C(s)、CO(g)、CO2(g)、Fe (s)、Fe O(s) (g)、Fe 3O4(s)、Fe 2O3(s) 答：C(s)+ O2(g)==CO2(g)； Fe (s)+ CO2(g)==Fe O(s) + CO2(g)

Fe (s)+ Fe 2O3(s)==3 Fe O(s)； Fe (s)+Fe 3O4(s) ==4 Fe O(s) （2）判断下列结论正确与否

（a）1mol NaCl溶于1升水中在298

第四章 相平衡

一、思考题

1．指出下列平衡体系中的物种数、组分数、相数和自由度数： （1） Ca(OH)2（s）==CaO（s）+H2O（g） 答：3，2 ，3，1；

（2） CaSO4的饱和水溶液。 答：2，2，2，2；

（3） 5克氨气通入1升水中，在常温常压下与蒸气平衡共存。 答：3，2，2，2

2．回答下列问题：

（1）在下列物质共存的平衡体系中，有哪几个独立反应？

（a）C(s)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)、H2O(l)、O2(g)

答：C(s)+1/2 O2(g)==CO(g)；C(s)+O2(g)== CO2(g)；H2(g) +1/2 O2(g)== H2O(l) （b）C(s)、CO(g)、CO2(g)、Fe (s)、Fe O(s) (g)、Fe 3O4(s)、Fe 2O3(s) 答：C(s)+ O2(g)==CO2(g)； Fe (s)+ CO2(g)==Fe O(s) + CO2(g)

Fe (s)+ Fe 2O3(s)==3 Fe O(s)； Fe (s)+Fe 3O4(s) ==4 Fe O(s) （2）判断下列结论正确与否

（a）1mol NaCl溶于1升水中在298

6. 2 分 (2392) 2392

将固体 NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到 400 K，NH4HCO3 按下式分解并达到

平衡: NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)

体系的组分数 C 和自由度数 f 为： ( C ) (A) C= 2， f= 1 (B) C= 2， f= 2 (C) C= 1， f= 0 (D) C= 3， f= 2

S = 4

C= S - R - R' = 4 - 1 - 2 = 1 f*= C+ 1 -Φ= 1 + 1 - 2 = 0 7. 2 分 (2613) 2613

已知苯―乙醇双液体系中,