【正文】 作恒溫下的px(壓力組成)圖或恒壓下的tx(溫度組成)圖，見圖52和圖53。 (a) 理想混合物 (b) 最大負偏差的混合物 (c) 最大正偏差的混合物圖62 二組分系統(tǒng)恒溫下的典型氣液px相圖 (a) 理想或偏差不大的混合物 (b) 具有最高恒沸點(大負偏差) (c) 具有最低恒沸點(大正偏差)(d) 有最高會溶點的部分互溶系統(tǒng) (e)有最高和最低會溶點的部分互溶系統(tǒng) (f) 沸點與會溶點分離 (g) 液相部分互溶的典型系統(tǒng) (h)液相有轉(zhuǎn)沸點的部分互溶系統(tǒng) (i) 液相完全不互溶的系統(tǒng)圖63 二組分系統(tǒng)恒壓下的典型氣液相圖(2)液固系統(tǒng)相圖： 通常忽略壓力的影響而只考慮tx圖。 簡單的相圖也可分為固相部分完全互溶(形成固溶體a，b)、固相部分互溶(細分為有一低共溶點和有一轉(zhuǎn)變溫度的系統(tǒng))、固相完全不互溶(形成低共熔混合物)、固相形成穩(wěn)定化合物和固相形成不穩(wěn)定化合物的相圖，見下。液相完全互溶，固相完全互溶、固相部分互溶和完全不互溶的液固相圖與液相完全互溶、部分互溶和完全不互溶的氣液相圖的形狀相似，只不過在液固相圖中的固態(tài)和液態(tài)在氣液相圖中變?yōu)橐簯B(tài)和氣態(tài)。 穩(wěn)定化合物熔化時固相和液相組成相同，其相圖見下圖，相當(dāng)于兩個雙組分系統(tǒng)AC和CB相圖的組合。不穩(wěn)定化合物加熱到一定溫度后分解成一種固體和溶液，溶液組成與化合物組成不同，典型為H2ONaCl系統(tǒng)，見圖。 (a) 固相部分互溶系統(tǒng) (b) 固相有轉(zhuǎn)溶點的部分互溶系統(tǒng) (c) 固相完全不互溶的系統(tǒng) (d) 形成穩(wěn)定的化合物 (e) 形成不穩(wěn)定的化合物圖64 二組分液固系統(tǒng)的典型相圖 從上可知，只要知道氣液系統(tǒng)或液固系統(tǒng)的相圖特征，便可知道另一系統(tǒng)的相圖特征。(3)雙組分系統(tǒng)的相圖在恒溫或恒壓下得到，故相律F=CP+1。單相區(qū)：P=1，F(xiàn)=CP+1=21+1=2圖65 杠桿規(guī)則示意圖兩相區(qū)：P=2，F(xiàn)=CP+1=22+1=1三相線：P=3，F(xiàn)=CP+1=23+1=0，為無變量系統(tǒng)。杠桿規(guī)則在任意的兩相平衡區(qū)，如圖65。某系統(tǒng)中物質(zhì)的總量為n，組成為xo，在某一溫度下達到兩相平衡，其對應(yīng)的左右相態(tài)物質(zhì)的量分別為nL、nR，組成分別為xL、xR，則有 或 —杠桿規(guī)則若橫坐標為質(zhì)量百分數(shù)w，則杠桿規(guī)則可改寫為 利用杠桿規(guī)則，加上式或，即可計算出平衡時兩個相態(tài)分布的量。復(fù)雜相圖分析：對二組分系統(tǒng)的px或tx圖進行總結(jié)分析(1) 區(qū)域相態(tài)的確定 對于單組分區(qū)域的相態(tài)，高溫或低壓區(qū)為氣態(tài)或液態(tài)，低溫區(qū)或高壓區(qū)為液態(tài)或固溶體。若有多個固溶體，可依次按a、b、g、d命名。 對于兩相平衡區(qū)，相態(tài)由左右鄰單相區(qū)或單相線對應(yīng)的相態(tài)組成。 對于三相線，其相態(tài)由左右鄰單相區(qū)或單相線和上鄰區(qū)域?qū)?yīng)的相態(tài)組成。(2)區(qū)域相數(shù)的確定單相(單組分)線：垂直于組成軸的線。若在相圖中間，是化合物的組成線。單相區(qū)特征：若左鄰或右鄰之一涉及兩個或以上的區(qū)域，或者從區(qū)域的最低處(與組成軸平行的線段不考慮)沿著區(qū)域邊界線往最高處移動時出現(xiàn)折點(邊界線不連續(xù))，則這區(qū)域一定是單相區(qū)。例如圖510(a)的區(qū)域II，F(xiàn)經(jīng)E點到G點，從溫度的最低處到最高處，出現(xiàn)折點E，故為單相區(qū)。單相區(qū)的形狀一般是不規(guī)則的三邊形 (邊可以是連續(xù)的曲線)或不規(guī)則的四邊形或超過四邊的多邊形。兩相區(qū)特征：若左鄰和右鄰僅涉及一個單相區(qū)域或一條單組分(單相)線，也就是說左鄰和右鄰僅是一條連續(xù)的直線或曲線邊時，則這區(qū)域一定是兩相區(qū)。兩相區(qū)的形狀一般是橫向平行的四邊形()、水平三邊形 、二邊形、或連續(xù)的封閉曲線。三相線：在相區(qū)中平行于組成軸的直線。 (a) (b)圖66 二組分凝聚系統(tǒng)統(tǒng)的溫度組成圖7．步冷曲線(或稱冷卻曲線)的繪制 步冷曲線即系統(tǒng)加熱到高溫后讓其冷卻得到的系統(tǒng)溫度與時間的關(guān)系曲線。系統(tǒng)冷卻過程中，無相變時，出現(xiàn)連續(xù)下降的平滑曲線，但低溫區(qū)的斜率稍小些；出現(xiàn)相變時，因有熱效應(yīng)，會出現(xiàn)折點，曲線斜率變?。蝗舫霈F(xiàn)自由度為0的相變，曲線變水平，斜率為0。三、典型題： 給出一些相變點畫相圖，用相律分析相圖，用杠桿原理分析組成，畫冷卻曲線。 例1(2002年題)：(NH4)2SO4－H2O所組成的二組分系統(tǒng)，在－℃時有一個低共熔點，此時冰、(NH4)2SO4(s)％(質(zhì)量分數(shù)，下同)的(NH4)2SO4水溶液平衡共存?！鏁r(NH4)2SO4飽和溶液(％)沸騰。(1) 試繪出相圖示意圖。(2) 分析各組分存在的相平衡。(3) 含30％的(NH4)2SO4水溶液冷卻能否得到純固體(NH4)2SO4？若不能，如何得 到純固體(NH4)2SO4？(4) ％的(NH4)2SO4水溶液在何溫度下能得到最多的純固體(NH4)2SO4， 計算出最多能得到的(NH4)2SO4的量。(共12分)解：(1) 相圖和各相組成如下(3) 不能。%(%)即可.(4) 冷卻到接近－℃時能得到最多的純固體。設(shè)固體量為Ws，利用杠桿規(guī)則則有， (－)(1kg－Ws)= (100－)Ws Ws=例2(2000年題)： 對MnOFeO二組分系統(tǒng)，已知MnO和FeO的熔點分別為1785℃和1370℃；在1430℃時，含有40％和70％FeO(質(zhì)量％)兩固溶體間發(fā)生轉(zhuǎn)熔變化，與其平衡的液相組成為85％FeO；在1200℃，兩個固溶體的組成為36％FeO和74％FeO。(1) 試繪制出該系統(tǒng)的相圖；(2) 指出個區(qū)域和三相線對應(yīng)的相態(tài)和自由度；(3) 當(dāng)一含74％FeO的二相組分系統(tǒng)，由1650℃緩慢冷至1100℃時，作出冷卻曲線，簡述其相態(tài)的變化。(4) 當(dāng)一含74％FeO的二相組分系統(tǒng)，由1650℃緩慢冷至無限接近1430℃，試分析此時各相的組成和質(zhì)量。假設(shè)系統(tǒng)的總質(zhì)量為1kg。 (12分) 解：(1) 系統(tǒng)相圖如下圖 MnOFeO系統(tǒng)的液固恒壓相圖和a點的步冷曲線(2) 各區(qū)相態(tài)：I：固溶體a II：固溶體a+固溶體b III：固溶體b IV：溶液+ 固溶體a V：溶液+固溶體b VI：溶液 三相線ABD：固溶體a + 固溶體b + 溶液 自由度F=C+1P=3P： 單相區(qū)P=1，F(xiàn)=2；兩相區(qū)P=2，F(xiàn)=1；三相線P=3，F(xiàn)=0(2) 由相圖可看出相態(tài)變化如下： 1650℃1508℃(溶液+ 固溶體a)1430℃(固溶體a + 溶液 + 固溶體b)1410℃(溶液+固溶體b)1290℃1100℃(固溶體a +固溶體b)(4) 當(dāng)一含74% FeO的二組分系統(tǒng)，由1650℃緩慢冷至無限接近1430℃,存在固溶體a 和溶液兩相，其組成分別接近40%和85% FeO，設(shè)其質(zhì)量分別為Ms,Ml,根據(jù)杠桿規(guī)則，則有 MsAC=MlCD即 Ms()=Ml()可得 Ms=1kg / = Ml=1kg Ms =1kg = 其中固溶體含F(xiàn)eO ：M s== MnO: =其中溶液含 FeO ：Ml== MnO: =返回21