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1、第六章 蒸馏,一、概述二、相组成的表示方法三、挥发度和相对挥发度四、气液相平衡图五、非理想溶液,第一节 二组分溶液气液平衡,一、概述,1、蒸馏的原理 利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度（沸点）的不同进行分离的一种单元操作。,易挥发组分 ：,沸点低的组分,难挥发组分 ：,沸点高的组分,例：乙醇水体系的蒸馏分离,乙醇水,加热,汽相:醇富集,液相:水富集,冷凝,冷却,乙醇产品,废水,2、蒸馏的分类,按蒸馏方式,简单蒸馏,平衡蒸馏 （闪蒸）,精馏,特殊精馏,恒沸蒸馏,萃取蒸馏,水蒸汽蒸馏,较易分离的物系或对分离要求不高的物系,难分离的物系,很难分离的物系或用普通方法难以分离的物系,按操作压强,常压
2、,加压,减压,一般情况下多用常压,常压下不能分离或达不到分离要求,混合物中组分,双组分,多组分,按操作方式,间歇,连续,二、相组成的表示方法,1.质量分数（）,定义：混合物中某组分的质量与混合物的总质量的比值。,两组分混合溶液A、B，其质量分别为mA,mB,总质量为m，则两组份的质量分数分别为：,2.摩尔分数（x）,定义：混合物中某组分的摩尔数与混合物的总摩尔数的比值。,两组分混合溶液A、B，其摩尔数分别为nA，nB，总摩尔数为n，则两组份的质量分数分别为：,质量分数与摩尔分数之间的换算：,假设混合物质量为1g:,假设混合物总摩尔数为1mol:,3.气体混合物的组成道尔顿分压定律,道尔顿分压定
3、律：理想气体混合物，它的总压等于各组分的分压之和，即：,混合理想气体：,道尔顿分压定律:即理想混合气体的总压等于各组分单独存在于混合气体的T、V时产生的压力总和,气体A nA T、V,气体B nB T、V,混合气体n=nA+ nB T、V,pA,pB,p=pA+pB,+,3.气体混合物的组成（1）道尔顿分压定律,理想气体混合物中某一组分分压,适用条件: 理想气体混合物,物理意义:,在理想气体混合物中,某组分的分压等于该组分单独存在并具有与混合物相同温度和相同体积时的压力,理想气体混合物的总体积V为各组分分体积VB*之和： V= VB*,1) 阿马加分体积定律,2) 理想气体混合物中某一组分的分
4、体积,（2）分体积定律与分体积,理想气体混合物中物质B的分体积VB*，等于纯气体B在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。,物理意义:,阿马加定律表明理想气体混合物的体积具有加和性，在相同温度、压力下，混合后的总体积等于混合前各组分的体积之和。,由二定律有：,注意：以上公式不仅仅适用于理想气体，对于非理想气体同样适用。,例1：在乙醇和水的混合溶液中，乙醇的质量为15kg，水为25kg。求乙醇和谁在混合液中的质量分数、摩尔分数和该混合溶液的平均摩尔质量。例2：已知空气中氮和氧气的质量分数分别为76.7%和23.3%，且总压为101.3kPa，求它们的摩尔分数和分压。,作业：工业用酒精中，含乙醇的
5、质量百分数为95%，试以摩尔分数表示该酒精中乙醇的和水的组成。合成氨的氮气和氢气的混合气体（可视为理想气体）中，两组份体积比为1:3，求：（1）氮气与氢气的体积百分数；（2）混合气体压力为1.013*105Pa时，氮气和氢气的分压；（3）分别以摩尔分数和质量分数表示氮气和氢气的组成；（4）求混合气体的摩尔质量,二、二组分理想溶液的汽液相平衡,1、汽液相平衡,溶液,理想溶液,非理想溶液,拉乌尔定律在一定温度下平衡时溶液上方蒸汽中任一组分的分压，等于此纯组分在该温度下饱和蒸汽压乘以其在溶液的摩尔分数。（理想溶液）,：aq上方某组分的平衡分压，Papo:该温度下，该纯组分的饱和蒸汽压，Pa，可 查表
6、得。x:aq中组分的摩尔分数,当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和：A:易挥发；B:难挥发,溶液上方蒸气的组成：,注：理想溶液时不存在的,例6-3. 今有苯-甲苯的混合溶液，在45时沸腾，外界压强为20.3kPa。已知在45时纯态苯的饱和蒸汽压 ，纯态甲苯的饱和蒸汽压 。试求其汽液相的平衡组成。,液相：,汽相：,2.汽液相平衡相图,2、汽液相平衡图,（1）温度组成 (,图),两条线三个区三种点,表示混合液的平衡温度和液相组成之间关系，t-x线 。又叫泡点线或液相线,汽相线,表示混合液的平衡温度和气相组成之间的关系，t-y线，又叫：露点线或饱和蒸汽线,两条线,过热蒸汽区或汽相区,两
7、相区或汽液共存区,液相区,三个区,x越大，易挥发组分的含量越高，泡点温度越低。,y越大，易挥发组分含量越高，露点温度越低。,汽液两相处于平衡时，两相温度相同此时，气相组成大于液相组成；,当气液两相组成相同时，气相露点温度总是高于液相的泡点温度。,t-x-y 图与蒸馏原理,（2）x-y 图,平衡线位于对角线的上方，平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。,三、挥发度和相对挥发度,1、挥发度： 表示某种液体容易挥发的程度。常用当时温度下饱和蒸汽压表示。对纯液体，挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压,对混合液，挥发度为组分在蒸气中分压和与之平衡的液相中的摩尔分率之比,对于理想溶液：,对于非理想溶
8、液：,2、相对挥发度 溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，用表示。,相对挥发度的数值可由实验测得 对理想溶液：,理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两组分的泡和蒸汽压之比。 当t变化时，两者的变化不大，一般可将视为常数，计算时可取操作温度范围内的平均值。,若操作压强不高，气相遵循道尔顿分压定律,气液平衡方程,时，,组分A较B易挥发，可以用蒸馏方法分离,时，,挥发度差异愈大，愈有利于蒸馏操作。,时，,不能用普通蒸馏的方法分离混合液。,可作为混合液能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判据。,五、非理想溶液,非理想溶液,最低恒沸点,如：乙醇水，正丙醇水,最高恒沸点,如：硝酸水，氯仿酮,正偏差溶液,负偏差溶液,
