完全互溶双液系相图
4.3 完全互溶的双夜系相图
4.3.1 二组分系统的相律的应用
最多可有四相平衡共存，是无变量系统。 最多可有三个自由度-T ，p ，x 均可变，属三变量系统。因此，要完整的描述二组分系统相平衡状态，需要三维坐标的立体图。但为了方便，往往指定一个变量固定不变，观察另外两个变量之间的关系，这样就得到一个平面图。如： 保持温度不变，得 p-x 图 较常用 保持压力不变，得 T-x 图 常用 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。
若保持一个变量为常量，从立体图上得到平面图。相律 单相，两个自由度。 最多三相共存。 二组分系统相图种类很多，以物态来区分，大致分为： 完全互溶双液系 气-液平衡相图 部分互溶双液系 完全不互溶双液系
具有简单低共熔混合物 稳定化合物
有化合物生成 不稳定化合物 固-液平衡相图 固相完全互溶 固相部分互溶
固相部分互溶 等
C 2C 24= f Φ+=Φ
=--min max 1 3Φf ==min max 0 4
f Φ==213f ΦΦ
*=-+=-*min max 1 2Φf ==*max min 3 0
Φf ==
4.3.2 理想的完全互溶双液系相图
若A 、B 两种液体均能以任意比例相互混容形成均匀单一的液相，则该系统称为完全互溶双液系。根据相似相容原理，它可以分为：理想的完全互溶双液系 和非理想的完全互溶双液系。首先学习理想液态混合物的相图。
4.3.2.1. 理想溶液p-x 图
设A 、B 形成理想溶液，其饱和蒸气压分别为P A * 和P B *，P 为体系的总蒸气压。
以x A 为横坐标，以P 蒸气压为纵坐标，在p-x 图上分别表示出P A 、P B 、P 与x A l
的关系。 p-x-y 图 同压下 ， 之间的关系
若知道一定温度下的P A *、P B *，就可据液相组成（x A /x B ）求其气相组成（y A /y B ）
p
x p p p y A A A A *==
B
A
B A B A x x p p y y *
*=
若 则 此时 即蒸气压大的组分在气相中浓度更大。
若 ，此时 ， *
A A A
p p x =*
B B B
p p x =()A B
l l A A B B
**l B A B A
(1)
l l
A A
B A p p p p x p x p x p x p p p x *****=+=+=+-=+-~A p y 线：
A y A x ()A A
B A A
A B A p x p p y x p p p *
*
**
+-==**A B p p >A A y x >，
B B y x <，**A B
p p y y =- 即蒸气压小的组分气相中浓度更小。 l-液相区 f * =2；g-l-气液平衡区 f * =1；g-气相区 f * =2。 4.3.2.2. 理想溶液的 T ～x 图 以T 对 及 作图，得两条不重合的线。 绘制方法： (1) 配制一系列不同浓度的溶液，测各溶液的沸点， 做图即可得T ～ 线，T ～ 线不是线性。 (2) 将与每一溶液相平衡的气相取出分析，即可得 T ～ 曲线（易挥发组分在气相中含量高, T ～ 在T ～ 线上方） 。 T A *和 T B * 分别为甲苯和苯的沸点。显然P* 越大，T b 越低。在T-x 图上，气相线在上，液相线在下，上面是气相区，下面是液相区，梭形区是气-液两相区。 介绍线、面意义、自由度。物系点、相点、结线、露点、泡点等。 4.5.3.杠杆规则 气-液平衡区,气液相组成（相点）通过物系点做水平线分别同气、液相线相交。在T-x 图的两相区，物系点C 代表了体系总的组成和温度。 通过C 点作平行于横坐标的等温线，与液相和气相线分别交于D 点和E 点。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。 上式为杠杆规则表达式 适用范围：任何两相平衡区。 g i x l i x l i x l i x **A B p p >若， *bmax bB T T =则* b min bA T T =g i x g i x l i x A l 1g 2 n x n x n x =+总()l g A l 1g 2 n n x n x n x +=+()()l A 1g 2A n x x n x x -=-l g CD CE n n =l g CD CE w w = 作用：可以用来计算两相的相对量（总量未知）或绝对量（总量已知）。 2.5.4.非理想的完全互溶双液系 对完全互溶双液系，理想溶液也总是少数，大部分是非理想溶液，前已述及，其 产生偏差的原因有： 若 增大，正偏差。 若 减小，负偏差。 若发生解缔，则P 增大，Q >0，V 也增大，正偏差。 若 A 、B 化合或缔合，则P 减小，Q <0，V 也减小， 负偏差。 偏差程度与两液体的性质和温度有关。二组分非理想溶液根据偏差程度大致分为三种类型： 1. 正(负)偏差不大（ ） p ～x ，T ～x 图与理想溶液偏差不大，这时液相线已不再是直线。 2.正偏差很大，在p -x 图上有最高点 AB AA BB f f f p <或,则AB AA BB f f f p >或,则**A B p p p p p ** max A B p p p ≠ ≠ 由于A ，B 二组分对拉乌尔定律的正偏差很大，在p-x 图上形成最高点，如图 (a)。求出对应的气相的组成，分别画出p-x (y )和T-x (y )图，如(b)，(c)所示。 在p-x 图上有最高点者，在T-x 图上就有最低点，这个最低点称为最低恒沸点。 T 1 为最低恒沸点。处在最低恒沸点的溶液，称为最低恒沸混合物。 若进行分馏时，在A 边只能得到纯A 和最低恒沸物。 在B 边只能得到纯B 和最低恒沸物。 在A 区如何得到纯B ？先得恒沸物，然后破坏后，再蒸馏分离。 注意：恒沸混合物是混合物而不是化合物，它的组成在定压 下有定值。改变压力，最低恒沸点的温度也改变，它的组成也随之改变。 属于此类的系统有： 等。在标准压力下， 的最低恒沸点温度为351.28K ，含乙醇95.57% 。 3.负偏差很大，在p-x 图上有最低点 在p-x 图上有最低点，在T-x 图上就有最高点，这最高点称为最高恒沸点。 最高点所对应的溶液是最高恒非混合物。若进行分馏，结果如何？ 4.5.5 蒸馏或精馏原理 (1).蒸馏 简单蒸馏只能把双液系中的A 和B 粗略分开。 在A 和B 的T-x 图上，纯A 的沸点高于 225366H O-C H OH, CH OH-C H ,2566C H OH-C H 225H O-C H OH ** min A B p p p ≠≠ 纯B的沸点，说明蒸馏时气相中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。 如有一组成为x1的A、B二组分溶液，加热到T1时开始沸腾，与之平衡的气相组成为y1，显然含B量显著增加。液相中含高沸点的组分比增多，组成沿OA线上升，沸点也升至T2，这时对应的气相组成为y2。接收T1-T2间的馏出物，组成在y1与y2之间，剩余液组成为x2，A 含量增加。这样，将A与B粗略分开。 (2).精馏 精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。 精馏结果：塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 精馏塔有多种类型，如图所示是泡罩式塔板状精馏塔的示意图。 Welcome !!! 欢迎您的下载，资料仅供参考！ 实验 名称 完全互溶双液系的平衡相图 实验者姓名刘永刚 合作者 姓名 李金梁刘永刚李涛 实验 日期 2011-09-27 室温25.1 ℃气压101.78 Pa 指导 教师 杨静 评语 成绩 实验目的 1. 绘制常压下环己烷-乙醇双液系的T—X图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。 2. 掌握阿贝折射仪的使用方法。 实验原理 常温下，任意两种液体混合组成的体系称为双液体系。若两液体能按任意比例相互溶解，则称完全互溶双液体系；若只能部分互溶，则称部分互溶双液体系。双液体系的沸点不仅与外压有关，还与双液体系的组成有关。恒压下将完全互溶双液体系蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就能找出平衡时气、液两相的成分并绘出T—X图。 通常，如果液体与拉乌尔定律的偏差不大，在T—X图上溶液的沸点介于A、B二纯液体的沸点之间见图2-4-1 (a)。而实际溶液由于A、B二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在T—X图上就会有最高或最低点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，如图2-4-1(b),（c)所示。恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，因此通过蒸馏无法改变其组成。 图1 完全互溶双液系的相图 本实验采用回流冷凝的方法绘制环己烷-乙醇体系的T—X图。其方法是用阿贝折射仪测定不同组分的体系在沸点温度时气相、液相的折射率，再从折射率-组成工作曲线上查得相应的组成，然后绘制T—X图。 实 验 试 剂 环己烷(A.R)；无水乙醇(A.R)。 实验仪器 沸点仪1套；恒温槽1台；阿贝折射仪1台；移液管(1mL，2支；10mL，1支)；具塞小试管9支。 实 验 装 置 a b 双液系气-液平衡相图的绘制 一、实验目的 （1）用回流冷凝法测定沸点时气相与液相的组成，绘制双液系相图。找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。 （2）掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的测定方法。 （3）了解阿贝折射计的构造原理，熟悉掌握阿贝折射计的使用方法。 二、实验原理 2.1液体的沸点 液体的沸点是液体饱和蒸汽压和外压相等时的温度，在外压一定时，纯液体的沸点有一个确定值。 2.2双液系的沸点 双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。理想的二组分体系在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。结构相似、性质相近的组分间可以形成近似的理想体系，这样可以形成简单的T-x （y ）图。大多数情况下，曲线将出现或正或负的偏差。当这一偏差足够大时，在T-x （y ）曲线上将出现极大点（负偏差）或极小点（正偏差）。这种最高和最低沸点称为恒沸点，所对应的溶液称为恒沸混合物。 恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图（T －x ），根据体系对拉乌尔定律的偏差情况，可分为3类： （1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯－苯体系，如图1(a)所示。 （2）最大负偏差：存在一个最小蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸—水体系，如图1(b)所示。 （3）最大正偏差：存在一个最大蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都大，混合物存在着最低沸点，如水-乙醇体系，如图1(c)）所示。 图1. 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图） 考虑综合因素，实验选择具有最低恒沸点的乙醇-乙酸乙酯双液系。根据相平衡原理，对二组分体系，当压力恒定时，在气液平衡两相区，体系的自由度为1。若温度一定时，则气液亮相的组成也随之而定。当溶液组成一定时，根据杠 t A t A t A t B t B t B t / o C t / o t / o x B x B x B A B A A B B (a) (b) (c)x ' x ' 双液系气液平衡相图的绘制 (物化实验得认真做) 一、实验目的 1.用回流冷凝法测定沸点是气相和液相的组成，绘制双液系相图。 2找出恒沸点混合物的组成和恒沸点的温度。掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的测定方法。 3了解阿贝折射计的构造原理，熟悉掌握阿贝折射计的使用方法。 二、实验原理 1液体的沸点是液体饱和蒸汽压和外压相等时的温度，在外压一定时，纯液体的沸点有一个确定值。但双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。 2大多数情况下，T-x曲线将出现或正或负的偏差，当这个偏差足够大的时候，在曲线上将出现极大点或极小点。这种极大点或者极小点就称为恒沸点。 3考虑综合因素，实验选择具有最低恒沸点的乙醇-乙酸乙酯双液系。 4根据相平衡原理，对两组分体系，当压力恒定时，在气液平衡两相去，体系的自由度为1.若温度一定时，则气液两相的组成也随之而定。当原溶液的组成一定时，根据杠杆原理，两相的相对量一定。反之，实验中利用回流的方法保持气液两相相对量一定，测量体系温度不发生改变时，即两相平衡后，取出两相的样品，用阿贝折射计测定气相、液相的折射率，再通过预先测定的折射率-组成工作曲线来确定平衡时气相、液相的组成（即该温度下气液两相平衡成分的坐标点）。改变体系的总成分，再如上法找出另一对坐标点。这样得若干对坐标点分别按气相点和液相点连成气相线和液相线，即得T-x平衡图。 三、实验仪器和试剂 1、实验仪器 沸点仪、阿贝折射仪、调压变压器、温度计两只、干燥小烧杯3只，干燥5ml小试管16只，软木塞若干，擦镜纸 2、实验试剂 无水乙醇（AR）乙酸乙酯（AR）丙酮（C.P）乙醇体积分数为5%、10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%组成的乙醇-乙酸乙酯溶液。 四、实验过程 1、将干燥的沸点仪安装好。从侧管加入约20mL5%混合液于蒸馏瓶内，并使温度计浸入液体内。冷凝管接通冷凝水。将稳流电源电压调至13V左右，使加热丝将液体加热至缓慢沸腾。最初在冷凝管下端内的液体不能代表平衡气相的组分，为加速达到平衡，可以等转折处液体收集较多时，倾斜装置是冷凝液体流回至圆底烧瓶，重复三次，待温度计的读数稳定后应再维持3～5min，以使体系达到平衡。记下温度计的读数，即为该混合液的沸点。同时读出环境的温度;算出露茎温度，以便进行温度的校正。 2、切断电源，停止加热，用吸管从小槽中取出气相冷凝液，同时用另一只干燥胶头滴管，从侧管处吸取容器中的溶液约1~2ml，分别转移到两只干燥的小试管中，立即塞紧。两只小试管置于盛有冷水的小烧杯中保持待测，以防组分改变。测定各自的折光率。将沸点仪的剩余溶液倒入回收瓶。按5%混合液的操作，依次测定10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%混合液的沸点和气－液平衡时的气、液相折光率，同时直接测量乙醇（AR），乙酸乙酯（AR）的折光率（无须测定沸点） 3、折光率的测定先用去离子水测定阿贝折射计的读数校正值（水的折射率为 1.3325）。分别测定上面取的气相和液相样品的折射率。每次加样要测读数2次，取其平均值，并用水读数校正和温度读数校正，即为所测样品在该温度的折射率，每次加样测量之前，必须先将折光仪的棱镜面洗净，方法是用数滴丙酮淋洗，再用擦镜纸轻轻拭去残留在镜面上的溶剂，阿贝折射计在是用完毕后也必须将镜面处理干净。 五、实验分析和数据处理 1、实验注意事项 （1）测定折光率时，动作应迅速，以避免样品中易挥发组元损失，确保数据准确。 物理化学实验报告 学院：化学与化工专业：化学工程与工艺班级：化工121 姓名张宁学号1208110113 同组人李阳，刘忠凯，盛健 日期2013. 11.15 指导教师安燕成绩 实验 名称 完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制 实验目的1.掌握阿贝折射仪的使用方法通过测定混合物的折射率确定其组成。 2.学习常压下完全互溶双液系统气-液平衡相图的测绘方法，加深对相律、恒沸点的理解。 仪器及试剂WAY型阿贝折射仪1台；超级循环恒温水浴1台；带有冷凝管的沸点仪1台；电加热套1个；数字式温度计1台；小装样瓶11个；长、短胶头滴管若干；1mL,10mL移液管各一支；5mL,25mL移液管各2支。 乙醇（AR）；环己醇（AR） 实验原理 相图是描述相平衡系统温度、压力、组成之间关系的图形，可以通过实验测定相平衡系统的组成来绘制。 两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系统；若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系统。当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时，液体就会沸腾，此时气-液两相呈平衡，所对应的温度就是沸点。双液系统的沸点不仅取决于压力，还与液体的组成有关。表示定压下双液系统气-液两相平衡时温度与组成关系的图称为T-X B 图或沸点-组成图。 恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气-液平衡相图（T-X），根据体系对乌拉尔定律的偏差情况，可分为三类： （1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯-苯体系，如图1（а）所示。 （2）最大负偏差：混合物存在着最高沸点，如盐酸-水体系，如图1（b）所示。 （3）最大正偏差：混合物存在着最低沸点，如正丙醇-水体系，如图1（c）所示。 图1 完全互溶双液系统的气-液平衡相图 在最高沸点和最低沸点处，气相线与液相线相交，对应于此点组成的溶液，达到气-液两相平衡时，气相与液相组成相同，沸腾的结果只使气相量增加、液相量减少，沸腾过程中温度保持不变，这时的温度叫恒沸点，相应的组成叫恒沸组成。压力不同，同一双液系统的相图不同，恒沸点及恒沸组成也不同。 实验三双液系气液平衡相图的绘制姓名：学号: 班级：实验日期：2015年9月21日 提交报告日期：2015年9月28日 1、实验目的 1．了解沸点仪的原理和使用方法。 2．在大气压力下用沸点仪测绘环己烷-乙醇双液系的气相平衡相图。 3．掌握阿贝折射仪的使用方法。 2、实验原理 双液系是指两种液态物质混合而成的物系。双液系可以分为完全互溶双液系、部分互溶双液系和完全不溶双液系。 将两种挥发性液体混合，若该二组分的蒸气压不同，则溶液的组成与其平衡气相的组成不同。在压力保持一定，二组分系统气液达到平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时组成关系的平衡状态图，简称相图。沸点和组成的关系有下列三种：(1)理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间；(2)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差，其溶液有最高恒沸点见；(3)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差，其溶液有最低恒沸点。第(2)、(3)两类溶液在最高或最低恒沸点时的气液两相组成相同，加热蒸发的结果只使气相总量增加，气液相组成及溶液沸点保持不变，这时的温度称恒沸点，相应的组成称恒沸组成。第一类混合物可用一般精馏法分离出这两种纯物质，第(2)、(3)类混合物用一般精馏方法只能分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。 为了测定二元液系的相图，需在气液达到平衡后，同时测定溶液的沸点、气相和液相组成。 本实验是测定具有最低恒沸点的环己烷—乙醇双液系的相图。方法是用沸点仪直接测定一系列不同组成之溶液的气液平衡温度(即沸点)，并收集少量馏出液(即气相冷凝液)及吸取少量溶液(即液相)，分别用阿 编号123456 7 8 贝折射仅测定其折射率。为了求出相应的组成，必须先测定已知组成的溶液的折射率，作出折射率对组成的工作曲线，在此曲线上即可查得对应于样品折射率的组成。 3、实验仪器和试剂 1.仪器 沸点仪1个、加热电源（0.5kW）1台、阿贝折射仪1台、长颈胶头滴管2支、镜头纸、 超级恒温槽、50~10℃温度计1支。 2.药品 乙醇、环己烷、丙酮。 4、实验操作步骤及方法要点 1．启动超级恒温槽的加热和搅拌系统，把超级恒温槽的控制温度调至27℃。 2．测定标准溶液的折射率 用与超级恒温槽相连接的已经恒温的阿贝折射仪测定标准溶液的折射率，作折射率对组成的工作曲线。 3．溶液沸点及气液平衡组成的测定。 往沸点仪中加入20mL乙醇，通冷却水，打开电源并调电压至12V，加热溶液至沸腾。待其温度计上所指示的温度保持恒定后，读下该温度值，同时停止加热，并立即在小泡中取气相冷凝液，迅速测定其折射率，并用另一滴管取少量液相测定其折射率。 接下来，往沸点仪中分别加入1mL、2mL、2mL、2mL、5mL环己烷，并按前述方法测定气液平衡温度和气液两相的折光率。结束后，将沸点仪中溶液倒入回收瓶并用电吹风把沸点仪烘干。 往沸点仪中加入20mL环己烷，经行实验。在之后往沸点仪中分别加入的是1mL、2mL、2mL、2mL、5mL乙醇。 注意：每次测量折射率后，要将折射仪的棱镜打开晾干，以备下次测定用。 5、实验数据 1）原始实验测量数据 大气压力：97.13kPa 室温：25.5℃ 以下数据测定过程中阿贝折射仪（恒温槽）温度为27.0℃。 2．6 环己烷-异丙醇双液系相图 2．6．1 实验目的 1．了解物理化学实验手段中常用的物理方法—光学方法的基本原理。 2．绘制环己烷-异丙醇双液系的沸点～组成图，并找出恒沸点及恒沸点混合物的组成。 3．进一步理解分馏原理。 4．掌握阿贝折射仪的原理及使用方法。 2．6．2 实验原理 单组分液体在一定的外压下沸点为一定值。把两种完全互溶的挥发性液体（组分A和B）混合后，在一定的温度下，平衡共存的气液两相组成通常并不相同。因此在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就能找到平衡时气、液两相的成分并绘出T—x图，即所谓的相图。完全互溶双液系在恒定压力下的沸点～组成图可分为三类：（1）液体与拉乌尔定律的偏差不大，沸点介于A、B两纯组分沸点之间（图6一1），如苯~甲苯体系。(2) A、B两纯组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，溶液存在最低沸点（图6一2），如水~乙醇；苯~乙醇等体系。（3）实际溶液由于A、B两纯组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，溶液存在最高沸点（图6一3），如盐酸~水体系；丙酮~氯仿体系。 图6—1 偏差不大的体系图6—2 正偏差很大的体系图6—3 负偏差很大的体系对（2）、（3）类体系有时被称为具有恒沸点的双液系。它与（1）类的根本区别在于，体系处于恒沸点时气、液两相的组成相同。因而也就不能象（1）类那样通过反复蒸馏而使双液系的两个组分完全分离。对（2）、（3）类的溶液进行简单的反复蒸馏只能获得某一纯组分和组成为恒沸点的相应组成的混合物。如要获得两纯组分，需采取其他方法。体系的最低或最高恒沸点即为恒沸温度，恒沸温度对应的组成为恒沸组成。环己烷-异丙醇双液系属于具有最低恒沸点一类。 为了绘制沸点～组成图，可采取不同的方法。比如取该体系不同组成的溶液，用化学 分析方法分析沸腾时该组成的气、液组成，从而绘制出完整的相图。可以想象，对于不同 的体系要用不同的化学分析方法来确定其组成，这种方法是很繁杂的。特别是对于一些体 系还无法建立起精确、有效的化学分析方法，其相图的绘制就更为困难。物理学的方法为 物理化学的实验手段提供了方便的条件，如光学方法。在本实验中的折射率的测定，就是 一种间接获取组成的办法。它具有简捷、准确的特点。 本实验就是利用回流及分析的方法来绘制相图。取不同组成的溶液在沸点仪中回流，测定其沸点及气、液相组成。沸点数据可直接由温度计获得；气、液相组成可通过测其折 4.3 完全互溶的双夜系相图 4.3.1 二组分系统的相律的应用 最多可有四相平衡共存，是无变量系统。 最多可有三个自由度-T ，p ，x 均可变，属三变量系统。因此，要完整的描述二组分系统相平衡状态，需要三维坐标的立体图。但为了方便，往往指定一个变量固定不变，观察另外两个变量之间的关系，这样就得到一个平面图。如： 保持温度不变，得 p-x 图 较常用 保持压力不变，得 T-x 图 常用 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。 若保持一个变量为常量，从立体图上得到平面图。相律 单相，两个自由度。 最多三相共存。 二组分系统相图种类很多，以物态来区分，大致分为： 完全互溶双液系 气-液平衡相图 部分互溶双液系 完全不互溶双液系 具有简单低共熔混合物 稳定化合物 有化合物生成 不稳定化合物 固-液平衡相图 固相完全互溶 固相部分互溶 固相部分互溶 等 C 2C 24= f Φ+=Φ =--min max 1 3Φf ==min max 0 4 f Φ==213f ΦΦ *=-+=-*min max 1 2Φf ==*max min 3 0 Φf == 4.3.2 理想的完全互溶双液系相图 若A 、B 两种液体均能以任意比例相互混容形成均匀单一的液相，则该系统称为完全互溶双液系。根据相似相容原理，它可以分为：理想的完全互溶双液系 和非理想的完全互溶双液系。首先学习理想液态混合物的相图。 4.3.2.1. 理想溶液p-x 图 设A 、B 形成理想溶液，其饱和蒸气压分别为P A * 和P B *，P 为体系的总蒸气压。 以x A 为横坐标，以P 蒸气压为纵坐标，在p-x 图上分别表示出P A 、P B 、P 与x A l 的关系。 p-x-y 图 同压下 ， 之间的关系 若知道一定温度下的P A *、P B *，就可据液相组成（x A /x B ）求其气相组成（y A /y B ） p x p p p y A A A A *== B A B A B A x x p p y y * *= 若 则 此时 即蒸气压大的组分在气相中浓度更大。 若 ，此时 ， * A A A p p x =* B B B p p x =()A B l l A A B B **l B A B A (1) l l A A B A p p p p x p x p x p x p p p x *****=+=+=+-=+-~A p y 线： A y A x ()A A B A A A B A p x p p y x p p p * * ** +-==**A B p p >A A y x >， B B y x <，**A B p p 双液系的气-液平衡相图 1. 简述由实验绘制环己烷-乙醇气-液平衡T-x相图的基本原理。 答：通过测定不同沸点下组分的气、液相的折射率，在标准的工作曲线上找出该折射率对应的浓度，结合其沸点画出平衡相图。 2. 在双液系的气-液平衡相图实验中，作环己烷-乙醇的标准折光率-组成曲线的目的是什么？ 答：作标准曲线的目的是通过测气、液相相得折射率从而在标准工作曲线上找出对应的浓度。 3. 用精馏的方法是否可把乙醇和环己烷混合液完全分离，为什么？ 答：不能完全分离。因为环己烷-乙醇二组分具有最低恒沸点。 4. 测定纯环己烷和纯乙醇的沸点时，沸点仪中有水或其它物质行吗？ 答：有水和其他物质都是不行的。因为有水和其他物质会使所测沸点改变。 5. 为什么工业上常生产95％酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？ 答：因为水-乙醇二组分具有最低恒沸点，所以工业上常生产95%的酒精。用精馏的方法无法获得无水酒精，只能获得95%的酒精。 6. 在双液系的气-液平衡相图实验中，如何判断气-液相达平衡状态？ 答：观察贝克曼温度计的读数，如果读数稳定3-5分钟，说明已达平衡状态。 7. 在双液系的气-液平衡相图实验中，每次加入沸点仪中的环己烷或乙醇是否应按记录表所规定的体积精确计量？为什么？ 答：不需要按记录表的加。因为组分的浓度不是按所加物质的量计算得来的，而是通过测折射率间接得到的。 8. 在双液系的气-液平衡相图实验中，在测定沸点时，溶液出现分馏现象，将使绘出的相图图形发生什么变化？ 答：出现馏分将使测得的沸点偏高，使相图向上移动。 9. 在双液系的气-液平衡相图实验中，蒸馏器中收集气相冷凝的小球大小对结果有何影响？ 答：小球太小难以收集气相，小球太大，小球内的组分更新太慢，产生馏分，导致实验误差。 10. 在双液系的气-液平衡相图实验中，通过测定什么参数来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成？ 答：通过测定组分的折射率来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成。 11. 在双液系的气-液平衡相图中，如何通过测定溶液的折光率来求得溶液的组成？ 答：通过测得的折射率在标准曲线上找出对应的浓度，根据气、液相平衡浓度与测得的沸点作出平衡相图。 双液系的气液平衡相图 实验者：林澄昱生04 2010030007 同组者：张弯弯 实验日期：2012-03-10 提交日期：2012-03-16 实验指导：刘晓惠 1引言 两种蒸气压不同的挥发性液体在混合之后，其溶液组成与与其平衡气相的组成不同。 在恒外压下，二组分系统达到气液平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时气液两相组成关系的相图，称为沸点和组成（T-x）图。大致分为三大类，包括： （1）理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其混合物沸点介于两纯物质沸点之间。见图1（a）； （2）各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差，有最高恒沸点。见图1（b）； （3）各组分蒸汽压对拉乌尔定律产生很大的正偏差，有最低恒沸点。见图2（c）1。 图1 三类沸点组成（T-x）图 本实验为了绘制常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图，先利用阿贝折射仪测定一系列已知组成混合溶液及纯液体的折射率，绘制标准曲线，再通过沸点仪测定一系列混合溶液的沸点，收集少量气相冷凝液以及溶液，测定其各自折射率，反查标准曲线得到气液两相的组成，绘得双液系的气液平衡相图。 2实验操作 2.1实验药品、仪器及测试装置示意图 2.1.1实验药品 环己烷，无水乙醇； 2.1.2实验仪器 沸点仪，调压器，温度传感器，锥形瓶，分析天平（AR2140），阿贝折射 仪（型号不明，为靠近恒温箱的一台），恒温箱，胶头滴管，10ml吸量管， 洗耳球； 2.1.3装置示意图 1. 冷却水入口 2. 气相冷凝液贮存小泡 3. 温度传感器 4. 喷嘴 5. 电热丝 6. 调压器2 图2 沸点仪 2.2实验条件 恒温槽温度：26 ℃ 室温：未测 气压：未测 2.3实验操作步骤及方法要点 2.3.1标准曲线的测定及绘制 2.3.1.1标准溶液的配制 取5个干燥、洁净的锥形瓶，编号为1~5，分别称量空瓶质量并记录；依照表1分别量取并加入相应体积的环己烷和无水乙醇，每加 入一种溶液以后称量其质量并记录；得到5份已知组分的标准溶液。 表1 标准溶液的配制方案 通过称量得到的质量，可以计算得到每锥形瓶中液体含有的环己烷质量分数，通过测定其折射率，可以确定特定环己烷质量分数与折 射率的关系；同时，直接量取纯的无水乙醇和环己烷，测定其折射率， 可以绘制在环己烷质量分数在0~1之间的无水乙醇混合溶液与折射率 的关系曲线。 2.3.1.2标准溶液折射率测定 （1）将阿贝折射仪与恒温箱相连，调节反光镜使目镜视野明亮，此 时仪器可以用来测量； （2）用胶头滴管加入待测溶液，在右目镜视野中观察，用右侧旋钮 调节色散程度，使明暗分界线清晰，再用左侧旋钮调节，使明 暗交界线处于叉丝中心。注意接下来实验过程中保证左侧旋钮 完全互溶双液系气液平衡相图的绘制 一．实验目的 1．?测定常压下环己烷－乙醇二元系统的气液平衡数据，绘制沸点－组成相图。 2．掌握双组分沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理。 3．掌握阿贝折射仪的使用方法及原理。 4．了解和掌握沸点仪的测定原理及方法。 5．加深对完全互溶双液系气液平衡相图的理解和增强个人动手能力。二．实验原理 两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。根据两组分间溶解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸气压不同，则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。 恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图（T－x图），根据体系对拉乌尔定律的偏差情况，可分为三类： （1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯－苯体系，如图1(a)所示。 （2）最大负偏差：存在一个最小蒸气压值，比两个纯液体的蒸气压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸－水体系，如图1 (b)所示。 （3）最大正偏差：存在一个最大蒸气压值，比两个纯液体的蒸气压都 图1 二组分真实液态混合物气－液平衡相图（T 大，混合物存在着最低沸点，如正丙醇—水体系，如图1(c)）所示。 对于后两种情况，为具有恒沸点的双液系相图。它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同，因而不能象第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离，而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。 为了绘制双液系的T－x相图，需测定几组原始组成不同的双液系在气－液两相平衡后的沸点和液相、气相的平衡组成。 本实验以环己烷－乙醇为体系，该体系属于上述第三种类型。在沸点仪（如图2所示）中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T－x相图。 本实验中气液两相的组成均采用折光率法测定。 折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同。因此可先配制一系列已知组成的溶液，在恒定温度下测其折光率，作出折光率－组成工作曲线，便可通过测折 图2 沸点仪的结构 光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。 三．仪器与试剂 沸点仪，阿贝折射仪，调压变压器，超级恒温水浴，温度测定仪，长 实验原理 常温下，任意两种液体混合组成的体系称为双液体系。若两液体能按任意比例相互溶解，则称完全互溶双液体系；若只能部分互溶，则称部分互溶双液体系。双液体系的沸点不仅与外压有关，还与双液体系的组成有关。恒压下将完全互溶双液体系蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就能找出平衡时气、液两相的成分并绘出T—X图。 通常，如果液体与拉乌尔定律的偏差不大，在T—X图上溶液的沸点介于A、B二纯液体的沸点之间见图2-4-1 (a)。而实际溶液由于A、B二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在T—X图上就会有最高或最低点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，如图2-4-1(b),（c)所示。恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，因此通过蒸馏无法改变其组成。 图1 完全互溶双液系的相图 本实验采用回流冷凝的方法绘制环己烷-乙醇体系的T—X图。其方法是用阿贝折射仪测定不同组分的体系在沸点温度时气相、液相的折射率，再从折射率-组成工作曲线上查得相应的组成，然后绘制T—X图。 实 验 试 剂 环己烷(A.R)；无水乙醇(A.R)。 实验仪器 沸点仪1套；恒温槽1台；阿贝折射仪1台；移液管(1mL，2支；10mL，1支)；具塞小试管9支。 实 验 装 置 a 原始数据测定折射率与混合液浓度的关系 环 己 烷 0 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 无 水 乙 醇 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0 W % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 折 光 率 1.34 72 1.36 171 1.36 86 1.37 45 1.38 19 1.38 79 1.39 57 1.40 54 1.40 92 1.41 91 1.50 10 体积单位为毫升 右半部沸点-组成关系的测定 20毫升无 水乙醇液 中加入环 己烷的体 积 0.5 1.0 1.5 2.0 4.0 14.0 温度℃79.5 77.8 74.9 71.5 69.0 67.8 液相折射 率Nl 1.3598 1.3605 1.3600 1.3656 1.3742 1.3909 液相W% 8.03 11.04 10.29 11.04 14.50 41.86 气相折射 率Ng 1.3628 1.3731 1.3775 1.3811 1.3930 1.3981 气相W% 12.39 19.01 10.29 28.33 40.35 62.15 左半部沸点-组成关系的测定 25毫升环 己烷加入 无水乙醇 的体积 0.1 0.2 0.3 0.4 1.0 5.0 温度℃75.0 76.1 74.9 73.9 69.8 66.8 液相折射 率Nl 1.4192 1.4150 1.4126 1.4075 1.4040 1.3971 液相W% 100 100 100 100 100 80.20 气相折射 率Ng 1.4115 1.4224 1.4220 1.4216 1.4196 1.4010 双液系的气液平衡相图 张泳辉，PB08206072 中国科学技术大学化学系 摘要：本实验利用一定温度下溶液折光率与其浓度的对应关系，用阿贝折射仪测量出各种 浓度的水—正丙醇双液系在达到沸点时的气相和液相组成，并且绘制双液系的平衡相图，以确定体系的最低恒沸点。 关键词：气液双相恒沸点平衡相图折光率 前言：本次实验主要是通过测量不同组成的双相系的折光率得到其相图。再通过测量不同 组成下的沸点得到双液系组成与沸点的关系。 在常温下，两液态物质混合而成的体系称为双液系。两液体若只能在一定比例范围内互相溶解，称为部分互溶双液系，若两液体能以任意比例相互溶解，则称为完全互溶双液系。这次实验的水—正丙醇就是部分互溶双液系。 液体的沸点是指液体的蒸汽压与外压相等时的温度。在一定的外压下，纯液体的沸点有确定的值。但对于双液系来说，沸点不仅与外压有关，而且还与双液系的组成有关，即与双液系中两种液体的相对含量有关。 双液系在蒸馏时具有另一个特点是：在一般情况下，双液系的气相组成和液相组成并不相同。因此原则上有可能用反复蒸馏的方法，使双液系中的两液体互相分离。 本实验两相中的成分分析均采用折射率法，通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的浓度与组成，从而画出体系的相图，找出最低恒沸点。 实验部分： 1、实验装置： 调压变压器型号：ZBK 42004-87 额定电压：220V 额定容量：1KVA 单相50Hz 数字阿贝折射仪物理光学有限公司型号：WAY-2S 申光 超级恒温器上海实验仪器厂出厂日期：2001年9月 最高使用温度：95℃电压：220V 频率：50Hz 功率：15KW 2、实验方法 ①调节恒温槽温度并使其稳定，使阿贝折射仪上的温度稳定在30℃±0.2℃。 ②安装沸点仪：将烘干的沸点仪安装好，注意带有温度计和加热丝的橡皮塞要塞紧，不要触及烧瓶底部，温度计和加热丝之间要有一定的距离，装上辅助温度计G。操作时要小心，防止打破水银温度计。 双液体系气—液平衡相图的绘制 一、 实验目的 1. 绘制环己烷—异丙醇双液体系的沸点组成图, 确定其恒沸组成和恒沸温度。 2. 掌握回流冷凝管法测定溶液沸点的方法。 3．掌握阿贝折射仪的使用方法。 二、 实验原理 两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。根据两组分间溶解度的不 同, 可分为完全互溶、 部分互溶和完全不互溶三种情况。两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时, 如果该两组分的蒸气压不同, 则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。当压力保持一定, 混合物沸点与两组分的相对含量有关。 恒定压力下, 真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图( T －x ) , 根据体系对拉乌尔定律的偏差情况, 可分为3类: ( 1) 一般偏差: 混合物的沸点介于两种纯组分之间, 如甲苯－苯体系, 如图 (a)所示。 ( 2) 最大负偏差: 存在一个最小蒸汽压值, 比两个纯液体的蒸汽压都小, 混合物存在着最高沸点, 如盐酸—水体系, 如图 (b)所示。 ( 3) 最大正偏差: 存在一个最大蒸汽压值, 比两个纯液体的蒸汽压都大, 混合 物存在着最低沸点如图 (c)) 所示。 t A t A t A t B t B t B t / o C t / o t / o x B x B x B A B A A B B (a) (b) (c) x ' x ' 上图为二组分真实液态混合物气—液平衡相图( T-x图) 后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同, 因而不能象第一类那样经过重复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离, 而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。 为了测定双液系的T－x相图, 需在气－液平衡后, 同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。 本实验以环己烷－异丙醇为体系, 该体系属于上述第三种类型, 在沸点仪中蒸馏不同组成的混合物, 测定其沸点及相应的气、液二相的组成, 即可作出T －x相图。 本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。 三、仪器与试剂 1、仪器: 沸点仪1台; 调压变压器1台; 阿贝折射仪1台; 温度计(0-100℃) 1支; 长滴管1个; 短滴管2支; 2、试剂: 环己烷(分析纯); 异丙醇(分析纯) 异丙醇—环己烷标准溶液(异丙醇分别为0.20, 0.40, 0.50, 0.60, 0.80, 0.90) 四、主要实验步骤 1. 测定环己烷、异丙醇及标准溶液的折射率 调节阿贝折射仪, 用一支干燥的短滴管吸取环己烷数滴, 注入折射仪的加液孔内, 测定其折射率n, 读数两次, 取其平均值。然后打开棱镜组, 待环己烷挥发后, 再用擦镜纸轻轻吸去残留在镜面上的液体, 合上棱镜组。 大学化学基础实验Ⅱ 学院：酿酒与食品工程学院 专业：食品科学与工程 年级：食科141 学号： 1400940106 1400940107 1400940108 学生姓名：丁金浩郭雨宁魏国庆 指导教师： 2015年11月17日 完全互溶双液系气液平衡相图的绘制 一．实验目的 1.掌握阿贝折射仪的使用方法，通过测定混合物的折射率确定其组成。 2.学习常压下完全互溶双液系统气-液平衡相图的测绘方法，加深对相律、恒沸点的理解。 二．实验原理 由两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系统。根据两组分间溶解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸气压不同，则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。 恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图（T－x），根据体系对拉乌尔定律的偏差情况，可分为3类： （1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯－苯体系，如图2.7(a)所示。 （2）最大负偏差：存在一个最小蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸—水体系，如图2.7(b)所示。 （3）最大正偏差：存在一个最大蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压 2.7 都大，混合物存在着最低沸点如图2.7(c)）所示。 图2.7 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图） 后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同，因而不能象第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离，而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。 为了测定双液系的T －x 相图，需在气－液平衡后，同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。 本实验以环己烷－乙醇为体系，该体系属于上述第三种类型，在沸点仪（如图2.8）中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T －x 相图。 本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。 折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。溶液的浓度不同、组成不同，t A t A t A t B t B t B t / o C t / o t / o x B x B x B A B A A B B (a)(b)(c)x 'x ' 4.3 完全互溶的双夜系相图 4.3.1 二组分系统的相律的应用 最多可有四相平衡共存，是无变量系统。 最多可有三个自由度-T ，p ，x 均可变，属三变量系统。因此，要完整的描述二组分系统相平衡状态，需要三维坐标的立体图。但为了方便，往往指定一个变量固定不变，观察另外两个变量之间的关系，这样就得到一个平面图。如： 保持温度不变，得 p-x 图 较常用 保持压力不变，得 T-x 图 常用 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。 若保持一个变量为常量，从立体图上得到平面图。相律 单相，两个自由度。 最多三相共存。 二组分系统相图种类很多，以物态来区分，大致分为： 完全互溶双液系 气-液平衡相图 部分互溶双液系 完全不互溶双液系 具有简单低共熔混合物 稳定化合物 有化合物生成 不稳定化合物 固-液平衡相图 固相完全互溶 固相部分互溶 固相部分互溶 等 C 2C 24= f Φ+=Φ =--min max 1 3Φf ==min max 0 4 f Φ==213f ΦΦ *=-+=-*min max 1 2Φf ==*max min 3 0 Φf == 4.3.2 理想的完全互溶双液系相图 若A 、B 两种液体均能以任意比例相互混容形成均匀单一的液相，则该系统称为完全互溶双液系。根据相似相容原理，它可以分为：理想的完全互溶双液系 和非理想的完全互溶双液系。首先学习理想液态混合物的相图。 4.3.2.1. 理想溶液p-x 图 设A 、B 形成理想溶液，其饱和蒸气压分别为P A * 和P B *，P 为体系的总蒸气压。 以x A 为横坐标，以P 蒸气压为纵坐标，在p-x 图上分别表示出P A 、P B 、P 与x A l 的关系。 p-x-y 图 同压下 ， 之间的关系 若知道一定温度下的P A *、P B *，就可据液相组成（x A /x B ）求其气相组成（y A /y B ） p x p p p y A A A A *== B A B A B A x x p p y y * *= 若 则 此时 即蒸气压大的组分在气相中浓度更大。 若 ，此时 ， 即蒸气压小的组分气相中浓度更小。 l-液相区 f * =2；g-l-气液平衡区 f * =1；g-气相区 f * =2。 * A A A p p x =* B B B p p x =()A B l l A A B B **l B A B A (1) l l A A B A p p p p x p x p x p x p p p x *****=+=+=+-=+-~A p y 线： A y A x ()A A B A A A B A p x p p y x p p p * * ** +-==**A B p p >A A y x >， B B y x <，**A B p p T/K X液相X气相x=0.00 347 0 0 x=0.05 345.6 0.08 0.196 x=0.15 340.4 0.182 0.315 x=0.30 338.7 0.283 0.396 x=0.45 335.9 0.464 0.445 x=0.55 337.7 0.586 0.576 x=0.65 338.1 0.73 0.634 x=0.80 338.6 0.841 0.768 x=0.95 340.5 0.878 0.924 T/K X液相X气相x=0.00 347 0 0 x=0.05 345.6 0.08 0.196 x=0.15 340.4 0.182 0.315 x=0.30 338.7 0.283 0.396 x=0.45 335.9 0.464 0.445 x=0.55 337.7 0.586 0.576 x=0.65 338.1 0.73 0.634 x=0.80 338.6 0.841 0.768 x=0.95 340.5 0.878 0.924 T/K X液相X气相x=0.00 347 0 0 x=0.05 345.6 0.08 0.196 x=0.15 340.4 0.182 0.315 x=0.30 338.7 0.283 0.396 x=0.45 335.9 0.464 0.445 x=0.55 337.7 0.586 0.576 x=0.65 338.1 0.73 0.634 x=0.80 338.6 0.841 0.768 x=0.95 340.5 0.878 0.924 T/K X液相X气相x=0.00 347 0 0 x=0.05 345.6 0.08 0.196 x=0.15 340.4 0.182 0.315 x=0.30 338.7 0.283 0.396 x=0.45 335.9 0.464 0.445 x=0.55 337.7 0.586 0.576 x=0.65 338.1 0.73 0.634 x=0.80 338.6 0.841 0.768 x=0.95 340.5 0.878 0.924 双液系气液平衡相图的绘制 姓名：陈万东 ..化工班学号：...... 指导教师：栗印环 一、实验目的 1、测定在θp下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图，了解相图和相率的基本概念； 2、掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法； 3、掌握用折光率确定二元液体组成的方法。 二、实验原理 1、气-液相图： 液体的沸点是指液体的蒸汽压与外界压力相等时的温度。 测定一系列不同配比溶液的沸点及气液两相的组成，就可绘制气-液体系的相图。 2、组成分析： 可用折光率-组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。 三、实验仪器及试剂 沸点测定仪 1只水银温度计 1支 调压变压器 1只超级恒温水浴 1台 数字式Abbe折光仪（棱镜恒温） 1台 玻璃漏斗（直径5cm） 1只长滴管 10支 带玻璃磨口塞试管（5mL） 4个烧杯（50mL，250mL）各1 个 环己烷（分析纯）无水乙醇（分析纯） 重蒸馏水 实验室预先配制环己烷-乙醇系列溶液，以环己烷摩尔分数计大约为0.05、0.15、0.30、 0.45、0.50、0.65、0.80和0.95。 四、实验步骤 1、标准曲线的绘制（实验室已提前绘制好）。 2、安装沸点仪 根据图1所示，将已洗净、干燥的沸点仪安装好。检查带有温度计的软木塞是否塞紧。电阻丝要靠近烧瓶底部的中心。温度计水银球的位置应处在支管之下，但至少要高于电热丝2cm。 . 3、测定混合物的沸点 1)借助玻璃漏斗由支管加入0.05组成的混合液，使液面达到温度计水银球的中部，注意使电热丝达到温度计水银球的中部。打开冷却水，接通电源，调节电压为10V 左右，慢慢加热，使蒸汽在冷凝管中回流的高度不能超过1/2，温度计读数达到稳定后再稳定3~5min 使体系达到平衡，记下此时温度计的读数。 2)切断电源，停止加热，用冷水使沸点仪底部冷却，用干燥的吸管分别吸取冷凝管和圆底烧瓶底部的冷凝液，在数字式阿贝折光仪上分别测定两者的折光率，并由标准曲线读出对应的组成，此数值可认为分别是气相和液相的组成，测定完后将溶液倒入指定的储液瓶里。 3)按上述步骤分别测组成为摩尔百分比为0.15，0.30，0.45，0.50，0.65，0.80，0.95的环己烷-乙醇混合物在沸点下的气相和液相的组成。 4、用测定的数据绘制T-x 图 图.沸点仪的结构图 1.温度计； 2.加样口； 3.电热丝； 4.气相冷 凝液取样口；5.凹形小槽完全互溶双液系的平衡相图
双液系气液平衡相图的绘制(华南师范大学物化实验)
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