12 合成氨工业
（４）

相律
f=C-π+n f—体系的自由度； C—独立变量数； π—相数； n—影响平衡的外界因素。 对盐水体系，可不考虑压力的影响 f=C-π+１
13 合成氨工业
2 溶解度的表示方法及单位换算
在相图中应用的浓度单位可以是wt%、 质量%、g盐/100g水、mol盐/1000g水、 mol/mol干盐等。 但不可用g/L、mol/L，为什么？ 各浓度单位之间可以换算。如25℃时 NaCl和NH4Cl的共饱和溶液，其中含NaCl 17.28%、含NH4Cl 15.86%(质量分数）
对盐水体系，有更为简便的方法来确定 体系的独立组分数，即体系中各种盐的不 同离子数为体系的独立组分数。 注意：不考虑它们进一步电离和水解生成 的离子数

11 合成氨工业
（３）自由度
自由度是指体系达到平衡时，在不引起 新相产生和旧相消失的情况下，可在一定 范围内改变的独立变量数。如温度、压 力、浓度等

14 合成氨工业
NaCl17.28%、含NH4Cl 15.86%

（１）以g盐／１００g水表示
NaCl
17.28 100 25.85 （g / 100gH 2 O) 100 (17.28 15.86)
NH4Cl
15.86 100 23.72 （g / 100gH 2 O) 100 (17.28 15.86)

20 合成氨工业
N2
H2O
NH4Cl
NH4Cl-H2O二元体系相图

9 合成氨工业
故s=3，C=5-(3+0)=2 也可以从另一个角度考虑， Na2CO3在水中 可发生电离： Na2CO3 ＝２Na+ + CO32那么在Na2CO3-H2O体系中，至少有Na2CO3、 H2O、Na+，CO32-４种物质，此时s=1，为什 么会是二元体系呢？

10 合成氨工业
3 合成氨工业
3.1.1 概述
对于化学矿物综合利用、化学肥料和无 机盐的工业生产，在制定新的工艺流程、 生产工艺条件及改善和强化生产操作时， 往往会遇到盐类在水中的溶解度问题；此 外，在海洋化学化工、三废处理及盐矿地 质等生产和研究领域中，也涉及到盐类在 水中的溶解度问题。

4 合成氨工业
某种盐类之所以能从几种盐的混合液中 以纯态析出，是由于它们的溶解度各不相 同，而且随温度的变化有区别。 相图是多相体系在平衡时各相组成与温 度或压力的关系图。它不仅指导人们应该 如何安排生产流程，如何选择生产工艺条 件，而且可以告诉人们制备合格的产品应 该蒸发多少水或添加多少水。
16 合成氨工业
NaCl17.28%、含NH4Cl 15.86%

(3)以mol／mol干盐表示
25.85 / 58.5 0.4992 （mol / mol 干盐 ) 25.85 / 58.5 23.72 / 53.5
23.72 / 53.5 0.5008 （mol / mol 干盐 ) 25.85 / 58.5 23.72 / 53.5
100 / 18 6.276 （mol / mol 干盐) 25.85 / 58.5 23.72 / 53.5
17 合成氨工业
3.1.2 二元盐水体系相图及应用
１ 二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则 如何获得溶解度数据？ 途径一：查阅资料与文献 途径二：实验测定 选择合适的相图表示方法，将溶解度数据标 绘在相图上，连接各点，就可得到溶解度曲 线或饱和曲线。

第三章 无机化工 单元工艺
教学用书 化工工艺学 徐邵平 殷德宏 仲剑初 编著 参考书:无机化工工艺学 陈五平 主编
本章主要内容

3.1 3.2 3.3 3.4
盐水体系相图及应用 合成氨 无机化学矿物加工利用 无机酸、碱及化学肥料
2 合成氨工业
3.1 盐水体系相图及其应用
３ .１ .１ ３.１.２ ３ .１ .３ ３ .１ .４ 概述 二元盐水体系相图及应用 三元盐水体系相图及应用 四元盐水体系相图及应用
Байду номын сангаас15 合成氨工业
NaCl17.28%、含NH4Cl 15.86%

（２）以mol盐／１０００g水表示
25.85 1000 4.419 （mol / 1000 gH 2 O) 58.5 100
NaCl NH4Cl
23.72 1000 4.434 （mol / 1000 gH 2 O) 53.5 100

7 合成氨工业
独立组分数的确定
C=N-(s+r) 式中 C－独立组分数； N－体系中的化学物质种类数； s－体系中能进行的化学反应数； r－限制条件数

8 合成氨工业
如在Na2CO3－H2O体系中，计有Na2CO3， Na2CO3· H2O、 Na2CO3· ７ H2 O， Na2CO3· １０H2O及H2O等5种物质，N=5，但由 于存在下面三个化学反应： Na2CO3 + H2O = Na2CO3· H2O， Na2CO3 + 7H2O = Na2CO3· 7H2O， Na2CO3 + 10H2O = Na2CO3· 10H2O，

5 合成氨工业
１ 相律
（１）相 相是一个不均匀体系中的均匀部分，各相 之间存在明显的界限。 对于盐类的水溶液都只能是一个液相。对 于固体，则体系中有几种物质就是几个固 相。

6 合成氨工业
（２） 独立组分 一个体系中往往是各种化学物质的混合 体，当体系中的每种化学物质各自独立 时，称它们为体系的独立组分。但实际 上，体系中的一些物质间会发生联系，这 时就不再是独立组分了。如碳酸钙煅烧成 为石灰和二氧化碳，其独立组分是２，为 什么？

18 合成氨工业
NH4Cl－H2O二元系溶解度
温度/℃
0 -7.63 -15.36 15 60 115.6
NH4Cl/%
0 10.93 19.65 26.0 35.6 46.6
合成氨工业
固相
冰 冰 冰+ NH4Cl NH4Cl NH4Cl NH4Cl
19
该体系有2个独立组分，最少相数为1，有 一个外界影响因素。根据相律有 F=C-P+1=2-1+1=2 可选温度与NH4Cl浓度为独立变量。以温度为纵坐 标， NH4Cl浓度为横坐标绘图。