关于《物理化学》课堂教学的思考

摘 要：在课堂教学中采用将相平衡教学内容与生产实际相结合的“理论联系实际”的教学方式，有助于学生理解并掌握枯燥的相平衡理论知识，培养了学生的解决实际问题能力及理论联系实际能力。

关键词：物理化学 相平衡 精馏

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2015）10-0026-02

对于二组分体系，根据相率：C=2，f=C-Φ+2，Φmin=1，fmax=3，即有三个独立可变因素，这三个变量通常是T，p和组成x。所以表示二组分体系状态的相图，需用三个坐标的立体图表示。但是由于三维立体图一方面难画，另一方面也难理解，所以对于二组分体相图，通常保持一个变量不变，而得到立体图形的截面图，即用直角坐标图表示另外两个量之间的关系，有如下三种情况[1-3]：

（1）保持温度不变，得 p-x 图 较常用

（2）保持压力不变，得 T-x 图 常用

（3）保持组成不变，得 T-p 图 不常用。

两个纯液体可按任意比例互溶，每个组分都服从Raoult定律，这样组成了理想的完全互溶双液系，或称为理想的液体混合物，如苯和甲苯，正己烷与正庚烷等结构相似的化合物可形成这种双液系。

1 理想的二组分液态混合物―完全互溶双液系相图

对于图2要向学生交代清楚：①在等温条件下，p-x-y 图分为三个区域。在液相线之上，体系压力高于任一混合物的饱和蒸气压，气相无法存在，是液相区。②在气相线之下，体系压力低于任一混合物的饱和蒸气压，液相无法存在，是气相区③在液相线和气相线之间的梭形区内，是气-液两相平衡。这样学生容易理解并掌握p-x-y 图，也有助于学生对T-x 图的理解。

1.3 T-x 图（沸点-组成图）

首先，回顾前面所学沸点的定义及沸点与饱和蒸气压的关系：

沸点：外压为大气压力，当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的温度称为沸点。纯液体的饱和蒸气压越小，则沸点越高，反之亦然。相点：表示各相组成的点。系统点（物系点）：表示系统组成的点。

这里要向学生强调：①某组成的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。②在T-x 图上气相线与液相线均为曲线，且气相线在上，液相线在下。③ T-x图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常在等压下进行。④相点与系统点的区别：在单相区内二者重合，在两相平衡区内二者分离。⑤气相线又称为露点线，液相线又称为泡点线。

2 杠杆规则（Lever rule）

在T-x图上，由nA和nB混合成的物系的组成为xA。加热到T1温度，物系点C 落在两相区，DE线称为等温连结线，落在DE线上所有物系点的对应的液相和气相组成，都由D点和E点的组成表示。如图5所示。

3.1简单蒸馏

简单蒸馏只能把双液系中的A和B粗略分开。（如图6所示）

在A和B的T-x图上，纯A的沸点高于纯B的沸点，则蒸馏时气相中B组分的含量较高，液相中A组分的含量较高。一次简单蒸馏，馏出物中B含量会显著增加，剩余液体中A组分会增多。

3.2精馏

精馏是多次简单蒸馏的组合。（如图7所示）

假设原混合物的组成为x，系统的温度已达到T3，物系点为O点，此时气、液两相的组成分别为x3和y3。将气、液两相分开，考虑气相，把组成为y3的气相冷却到T2，此时物系点对应的液相组成为x2，气相组成为y2。将气液两相分开，使组成为y2的气相冷却到T1，此时物系点对应的液相组成为x1，气相组成为y1。以此类推，可得到y3

总之，采用在课堂教学中采用将相平衡教学内容与生产实际相结合的“理论联系实际”的教学方式，助于学生理解并掌握枯燥的相平衡基础理论知识，达到了培养学生的解决实际问题的能力及理论联系实际能力的目的。

参考文献：

[1]傅献彩，沈文霞，姚天扬等.物理化学（第五版）[M].北京：高教出版社，2005.

[2]王正烈，周亚平.物理化学（第四版）[M].北京：高教出版社，2003.

[3]王新平，王旭珍，王新葵.物理化学[M].北京：高教出版社，2005.