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第七章 三元相图及结晶
§1& 三元相图的几何特性
一、三元合金相图的成分表示方法
1．等边浓度三角形
2．等腰浓度三角形
当三元系中某一组元含量较少，而另两个组元含量较多时，合金成分点将靠近等边三角形的某一边。为了使该部分相图清晰地表示出来，可将成分三角形两腰放大，成为等腰三角形。
3．直角浓度三角形
二、直线定律与重心法则
（一）直线定律与杠杆定律
在一定温度下三组元材料两相平衡时，材料的成分点和其两个平衡相的成分点必然位于成分三角形内的一条直线上，该规律称为直线法则或三点共线原则。
推导过程：
移项整理得：
两式相除，有：
（二）重心法则
§2& 三元匀晶相图
一、相图分析
二、固溶体的结晶过程
三、等温截面
四、垂直截面
§3& 三元共晶相图
一、固态互不溶解的三元相图
（一）空间模型
右图所示为三组元在液态完全互溶、固态互不溶解的三元共晶空间模型。它由A-B，B-C，C-A三个简单的二元系共晶相图所组成。
&&& 图中a，b，c分别是组元A，B，C的熔点。在共晶合金中，一个组元的熔点会由于其他组元的加入而降低，因此在三元相图中形成了三个向下汇聚的液相面。其中：ae1Ee3a是组元A的初始结晶面；
&&&&& belEe2b是组元B的初始结晶面；
&&&&& ce2Ee3c是组元C的初始结晶面。
3个二元共晶系中的共晶转变点e1，e2，e3在三元系中都伸展成为共晶转变线，这就是3个液相面两两相交所形成的3条熔化沟线elE，e2E和e3E。当液相成分沿这3条曲线变化时，分别发生共晶转变：
e1E：L→A+B；e2E：L→B+C；e3E：L→C+A。
3条共晶转变线相交于E点，这是该合金系中液体最终凝固的温度。成分为正的液相在该点温度发生共晶转变:
&&& LE→A+B+C
故E点称为三元共晶点。正点与该温度下3个固相的成分点m，n，p组成的四相平衡平面称为四相平衡共晶平面。
四相平衡共晶平面由3个三相平衡的连接三角形合并而成，其中三角形mEn是发生L→A+B共晶转变的三相平衡区的底面，三角形nEp是发生L→ B+C共晶转变的三相平衡区的底面，三角形pEm是发生L→C+A共晶转变的三相平衡区的底面。三相平衡区和共晶转变的初始面示于右图3中。
低于E点温度，合金全部凝固成固相，形成A+B+C三相平衡区。
（二）垂直截面图
利用垂直截面图可以分析成分点在某一线上（如下图中的rs线）所有合金的平衡凝固过程。并可确定其相变临界温度。
（三）水平截面图
利用水平截面图可以了解合金在不同温度所处的相平衡状态，以及分析各种成分的合金在平衡冷却时的凝固过程。
（四）投影图
在右图的投影图中，粗线e1E，e2E和e3E是3条共晶转变线的投影，其交点E是三元共晶点的投影。粗线把投影图分成3个区域，这些区域是3个液相面的投影，其中标有t1，t2…字样的细线为液相面等温线。
利用投影图分析合金的凝固过程，不仅可以确定相变临界温度，还能确定相的成分和相对含量。（以图中O成分合金进行分析和计算）
二、固态有限互溶的三元共晶相图
（一）相图分析
（二）投影图
（三）水平截面图
&&& 右图为不同温度下的水平截面。由图中可看到它们的共同特点是：
&&& (1)三相区都呈三角形。这种三角形是共轭三角形，3个顶点与3个单相区相连。这3个顶点就是该温度下三个平衡相的成分点。
&&& (2)三相区以三角形的边与两相区连接，相界线就是相邻两相区边缘的共轭线。
(3)两相区一般以两条直线及两条曲线作为周界。直线边与三相区接邻，一对共轭的曲线把组成这个两相区的两个单相区分隔开。
（四）垂直截面图
§4& 三元相图中的相平衡特征
一、单相状态
自由度为f=3，包括一个温度和两个独立成分变量，其形状不受温度与成分对应关系的限制，其截面可以是任何形状。
二、两相平衡
有三类：①液相与固相平衡：主要发生在合金凝固过程②③
三、三相平衡
四、四相平衡
§5& 实用三元相图举例S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点：-76℃，沸点：138℃），易水解，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．向熔融的硫中通以干燥、纯净的C12即可生成S2C12．如图是实验室制备S2Cl2的装置（夹持装置、加热装置均已略去）．请回答下列问题：（1）制取氯气的化学反应方程式（未配平）为：KMnO4+HCl（浓）-MnCl2+KCl+Cl2↑+H2O，请将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并标出电子转移的方向和数目：____（2）开始实验，打开分液漏斗的活塞，发现浓盐酸流出少量后即难以下滴，经检查分液漏斗活塞没有堵塞，你认为应采取的措施是____．（3）①在方框a中画出所缺装置图，并注明相关试剂的名称____．②图中c装置中应放置的试剂为碱石灰，其作用为____．（4）某同学通过查阅资料发现：实验室常利用软锰矿（主要成分为MnO2和一些不溶性杂质）制取KMnO4晶体，其反应原理如下：3MnO2+6KOH+KClO3熔融3K2MnO4+KCl+3H2O3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2↓+2H2O设计以下实验步骤由软锰矿制备KMnO4晶体的，请将步骤补充完整：①将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔，发生反应②冷却，____③将滤液酸化，____④____．-乐乐题库
& 氯气的实验室制法知识点 & “S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点...”习题详情
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S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点：-76℃，沸点：138℃），易水解，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．向熔融的硫中通以干燥、纯净的C12即可生成S2C12．如图是实验室制备S2Cl2的装置（夹持装置、加热装置均已略去）．请回答下列问题：（1）制取氯气的化学反应方程式（未配平）为：KMnO4+HCl（浓）-MnCl2+KCl+Cl2↑+H2O，请将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并标出电子转移的方向和数目：&（2）开始实验，打开分液漏斗的活塞，发现浓盐酸流出少量后即难以下滴，经检查分液漏斗活塞没有堵塞，你认为应采取的措施是将玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞）&．（3）①在方框a中画出所缺装置图，并注明相关试剂的名称&．②图中c装置中应放置的试剂为碱石灰，其作用为吸收尾气中的氯气，同时防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解&．（4）某同学通过查阅资料发现：实验室常利用软锰矿（主要成分为MnO2和一些不溶性杂质）制取KMnO4晶体，其反应原理如下：3MnO2+6KOH+KClO3&熔融&&3K2MnO4+KCl+3H2O3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2↓+2H2O设计以下实验步骤由软锰矿制备KMnO4晶体的，请将步骤补充完整：①将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔，发生反应②冷却，加水溶解，滤去残渣&③将滤液酸化，滤去MnO2沉淀&④加热浓缩，冷却结晶&．
本题难度：一般
题型：填空题&|&来源：网络
分析与解答
习题“S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点：-76℃，沸点：138℃），易水解，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．向熔融的硫中通以干燥、纯净的C12即可生成S2C12．如图是实验室制备S2Cl...”的分析与解答如下所示：
（1）根据化合价的变化判断电子转移的方向和数目；（2）实验中为保证分液漏斗中液体正常流下，应打开活塞，并将分液漏斗玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞）；（3）①制备氯气中含有氯化氢和水蒸气，应分别通入饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶除去；②S2Cl2是一种易水解的物质，碱石灰具有吸水作用并能与氯气反应，起到尾气吸收作用；（4）由软锰矿制备KMnO4晶体的化学反应以及物质的性质确定操作步骤为：高温共熔→冷却、溶解、过滤→酸化、过滤→加热浓缩、冷却结晶．
解：（1）反应中KMnO4→MnCl2，Mn元素的化合价降低，由+7价降到+2价，KMnO4反应中得电子；HCl→Cl2，Cl元素化合价升高，由-1价升高到0价，HCl反应中失去电子，根据电子得失总数相等可标出电子转移的方向和数目，故答案为：；（2）为保证分液漏斗中液体正常流下，应打开分液漏斗活塞，并将分液漏斗玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞），故答案为：将玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞）；（3）①制备氯气中含有氯化氢和水蒸气，应分别通入饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶除去，故答案为：；②S2Cl2是一种易水解的物质，碱石灰具有吸水作用，能与水反应生成氢氧化钙，并且生成的S2Cl2中含有氯气，不能排放到空气中，碱石灰也可起到吸收氯气的作用，故答案为：吸收尾气中的氯气，同时防止空气中的水进入使S2Cl2发生水解；（4）根据题中信息可知，将软锰矿与固体KOH和KClO3在高温下共熔，发生反应生成锰酸钾和氯化钾，冷却、加水溶解后可得到锰酸钾，在酸性条件下锰酸钾自身发生氧化还原反应生成高锰酸钾和二氧化锰，过滤除去二氧化锰，再经过加热浓缩，冷却结晶可得高锰酸钾固体．故答案为：②加水溶解，滤去残渣；③滤去MnO2沉淀；&④加热浓缩，冷却结晶．
本题考查物质的制备实验，涉及氧化还原反应、物质的分离和提纯、实验基本操作以及物质的制备，本题具有一定难度，注意对基础知识的理解和应用．
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S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点：-76℃，沸点：138℃），易水解，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．向熔融的硫中通以干燥、纯净的C12即可生成S2C12．如图是实验室制...
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经过分析，习题“S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点：-76℃，沸点：138℃），易水解，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．向熔融的硫中通以干燥、纯净的C12即可生成S2C12．如图是实验室制备S2Cl...”主要考察你对“氯气的实验室制法”
等考点的理解。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
氯气的实验室制法
与“S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点：-76℃，沸点：138℃），易水解，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质．向熔融的硫中通以干燥、纯净的C12即可生成S2C12．如图是实验室制备S2Cl...”相似的题目：
（1）在实验室中用MnO2和浓盐酸反应制备氯气，其反应的化学方程式为：&&&&；（2）某同学欲制取2.24L（标况）氯气，其做法是称取8.7g&二氧化锰与40mL10moloL-1&的浓盐酸反应，其做法能否达到目的&&&&（填“能”、“或“不能”）．通过计算和文字叙述说明之．
A：某同学用下列装置制取氯气并进行氯气的性质实验，请根据描述的实验现象回答下面的几个问题．（1）据此现象，你认为在书写MnO2和盐酸反应的化学方程式时，一定要注意&&&&符号的书写和盐酸&&&&的标注．（2）查阅资料，干燥的氯气没有漂白作用，但实验时发现广口瓶Ⅰ中干燥的有色布条褪色，其原因是&&&&；实验结束后，要从广口瓶Ⅱ中分离得到固态I2，应先进行的操作是&&&&，然后再作进一步的后续处理．（3）烧杯中物质为氢氧化钠溶液，其作用是&&&&．（4）在探究氯水漂白原因时，为了确证是HClO起了漂白作用，你认为还应增加的实验是：检验&&&&（填物质名称）能否使红色布条褪色．
化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养．某同学在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验．（1）请写出该反应的化学方程式：&&&&．（2）下列收集Cl2的正确装置是：&&&&．（3）将Cl2通入水中，所得溶液中具有强氧化性的含氯元素的分子有&&&&和&&&&．（4）该同学设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取适量NaBr溶液于试管中，用胶头滴管向试管中滴加适量的新制氯水，然后再加入CCl4，振荡静置，观察现象．此时液体分层，下层溶液呈&&&&．写出此置换反应的化学方程式：&&&&．
“S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体（熔点...”的最新评论
该知识点好题
1实验室制备Cl2，可以用下列三种方法：①MnO2+4HCl（C）&&△&&&MnCl2+Cl2↑+2H2O②2KMnO4+16HCl（C）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O③KClO3+6HCl（C）=KCl+3Cl2↑+3H2O如果分别用上述三种方法制得相同体积的Cl2，下列描述正确的是（　　）
2化学反应中，有时存在“一种物质过量，另一种物质仍不能完全反应”的情况．下列反应中不属于这种情况的是（　　）
3某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质．下列说法正确的是（　　）
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