二元液系相图(实验数据分析)
二元液系相图实验
二元液系相图实验目的：1.采用回流冷凝法测定不同浓度的乙醇-环己烷系统的沸点组成图（T-x图），并确定其恒沸点及恒沸组成。
2.掌握阿贝折光仪及超级恒温槽的使用方法。
实验原理：1. 一个完全互溶双液体系的沸点-组成图，表明在气液两相平衡时，沸点与气液两相组成的关系；它对于了解这一体系的性质及精馏过程都有很大的实用价值。
2. 在恒压下完全互溶的双液体系T~X 有下列三种情况：（1）所有组成溶液沸点介于二纯组分沸点之间，如苯与甲苯(图1-A)。
（2）有最高恒沸点，如卤化氢和水(图1-B)。
（3）有最低恒沸点，如苯和乙醇(图1-C)。
图1 二元液系相图在图1-C 中，绘制沸点~组成图的原理说明如下：当总组成为X 的溶液加热时，体系的温度沿着虚线上升，当温度达到T 时(即和液相线相交时)溶液开始沸腾，此时平衡的气相组成为y，液相组成为X.温度升至Ti，气相组成为yi，液相组成为xi，在此相区f＝C - P + 2，式中：f 为自由度；P 为相数；C 为组分数。
3.在本实验中C＝2，在二相区(气、液二相)，P ＝2，所以f＝2，由于压力指定(实验在恒压下进行)所以在二相区内f＝l，因此，若指定温度则气液相浓度就不可改变，此时气、液两相的相对量亦不可变(服从杠杆原理);反之，若指定了气液相的相对量从而气液相组成一定则沸点也确定了。
4.本实验采用气液沸点仪（见图2）在一定压力下（常在大气压力下），测定不同总组成（即加入平衡沸点仪溶液的组成）的环己烷和乙醇构成的溶液达到气液平衡时的温度及气、液组成。
再根据测得数据作出该系统在此压力下的沸点-组成图。
相图与压力有关，作图时必须注明平衡压力值。
1-温度计；2-电热丝；3-冷凝管；4-液相取样冷凝口；5气相取样冷凝口；6-空气排出口；7-变压器接头两种纯液体构成理想混合物时，其中各组分的气相平衡分压在所有浓度范围内都符合拉乌尔定律：p1=p1*x1p2=p2*x2（1）式中：p1、p2为两组分气液平衡时气相分压；x1、x2为平衡时两组分的液相物质的摩尔分数；p1*、p2*为两组分纯液体在平衡温度下的饱和蒸汽压。
二元液系气液平衡相图
二元液系气液平衡相图 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020实验二二元液系气液平衡相图一、实验目的1、了解环己烷—乙醇系的沸点—组成图2、由图上得出其最低恒沸温度及最低恒沸组成（含乙醇%）3、学会使用数字阿贝折射仪4、学会使用WTS—05数字交流调压器二、原理一个完全互溶双液体系的沸点—组成图，表明在气液二相平衡时沸点和二相成分间的关系，它对了解这一体系对行为及分馏过程都有很大的实用价值。
在恒压下完全互溶双液系的沸点与组分关系有下列三种情况：1、溶液沸点介于二纯组分之间；2、溶液有最高恒沸点；3、溶液有最低恒沸点。
图1表示有最低恒沸点，本次实验图形也像如此的样子，A′LB′代表液相线的交点表示在该温度时互成平衡的二相的成份。
绘制沸点—成份图的简单原理如下：当总成份为X的溶液开始蒸馏时，体系的温度沿虚线上升，开始沸腾时成份为Y的气相生成。
若气相量很少，x、y二点即代表互成平衡时液气二相成份。
继续蒸馏，气相量逐渐增多，沸点沿虚线继续上升，气液二相成份分别在气相和液相线上沿箭头指示方向变化。
当二相成份达到某一对数值x′和y′，维持二相的量不变，则体系气液二相又在此成份达到平衡，而二相的物质数量按杠杆原理分配。
本实验利用回流的方法保持气液二相相对量一定，则体系温度恒定。
待二相平衡后，取出二相的样品，用阿贝折光仪测定其折射率。
得出该温度下气液二相平衡成份的坐标点，改变体系的总成份，再用上法找出一对坐标点，这样测得若干坐标点后，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、步骤1、安装接通仪器，打开冷凝水；2、加入环己烷20ml，蒸馏至沸腾，待小兜有液体后回流三次，温度平衡2—3分钟基本不变，记下温度，关闭调压器；3、A组加入乙醇，用上法测定温度，然后关闭调压器，取出气相，液相的样品，测其折射率，以后分别加入,,,,乙醇；4、B组加入20ml无水乙醇，蒸馏至沸腾，待小兜有液体后回流三次，温度平衡2—3分钟基本不变，记下温度，关闭调压器；5、加环己烷用上法测定温度，然后关闭调压器，取出气相，液相样品，测其折射率，以后分别加入,,,,环己烷；6、将所得的折射率在相应的工作曲线上找到组成；7、关闭电源，冷凝水，整理好仪器，倒掉废液；8、签字，还工作曲线表。
第5章-两组分系统-液相
1
二组分系统相律
两组分系统的相律可表达为：C=2; =2
f=4－ (1)
f=0, max=4, 最多四相共存。 =1, fmax=3, 需三维图象才能完整描绘系统状态。 二元系统的相图常常固定某因素不变(如温度或压力)， 用二维平面相图表示系统状态的变化情况。 二元系统的相图常为:
T/℃
连接 T-x 图中液相线的各点便 384℃
可得到液相线.
383
373
用类似的方法可以绘制 T-x
图中的气相线，或者用计算的方
363
法也可得到气相线。
353
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 xA
381℃ 373℃ 365℃ 357℃
353.3℃
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 xA
精馏原理
T
B的沸点低, 挥发性较强: yB>xB 将组成为y1的气相收集起来, 并将其冷却至温度T1: 其中将有部分冷凝为液体x2, 与之达平衡的气相组成为 y2, y2>y1. 重复以上过程，气相中B的浓度愈 来愈高，最后可以获得纯的B。 而由液相可以获得纯的A。
A
液相 xB
气相
y1 y2
T1
y3
x2
x3 B
13
精馏原理
实际的工业精馏工 段, 为连续操作，各层的操 作温度相对稳定，溶液 的组成也稳定；
在精馏塔的低温段一般 可以获得纯净的B,在 高 温段,可获得纯净的A。
T
T7 x8 T6 x7
T5
x6
T
T1 T2
y8
x1 x2
T3
10-2二元液系相图
二元液系相图一、实验目的1、测定环己烷-乙醇系统的沸点组成图（T-X图）2、掌握阿贝折光仪的使用方法二、实验原理1、一个完全互溶的二元系统的沸点-组成图，表明在气液二相平衡时，沸点和两相组成间的关系.2、在常温下，两种液态物质以任意比例相互溶解所组成的体系称之为完全互溶双液系。
完全互溶双液系在恒定压力下的沸点—组成图可分为三类：3、（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。
4、（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。
5、（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。
BB B(a)(b)(c)本实验绘制环己烷-乙醇二元液系的T-X图。
其方法为将不同组成的溶液于蒸馏仪中进行蒸馏看，沸腾平衡后记下温度，一次吸取少量的蒸馏液和蒸出液。
分别用阿贝折光计测定其折射率，然后由环己烷-乙醇的折射率组成标准曲线或其数据表确定相应组成，从而绘制环已烷-乙醇二元液系相图。
三、实验仪器与试剂1、沸点测定仪1个；取样管12支；阿贝折光计1台；环己烷（分析纯）；无水乙醇（分析纯）；直流稳压电源1台四、实验步骤1、纯液体折光率的测定。
分别测定乙醇和环己烷的折光率。
2、工作曲线的绘制。
这有实验书所给定的数据进行绘制。
3、测定沸点-组成数据（1）安装沸点测定仪。
将干燥的沸点测定仪按图2-1安装图2-1好，检查带有温度计的橡皮塞是否塞紧。
加热用的电阻丝要靠近底部中心，温度计的水银球不能接触电阻丝，而且每次更换溶液后，要保证测定条件尽量平行（包括水银温度计和电阻丝的相对位置）。
（2）用老师粗略的配制好的20%，40% ，60% ，80%组成的环己烷-乙醇溶液约50ml。
（3）测定沸点及平衡的气液相组成。
取下塞子，加入所要测定的溶液（40ml），其液面以在水银球中部为宜。
接好加热线路，打开冷凝水，再接通电源。
调节直流稳压电源电压调节旋钮，使加热电压为10-15v,缓慢加热。
二元液系相图(实验数据分析)
实验名称:二元液系相图学院:XXXXXXXXXX班级：XXXXXXXXX姓名（学号）：XXX(XXXXXXXX) 指导教师：XXX实验时间：XXXXXXXXXXXXXX二元液系相图一、实验目的1.测定环己烷-乙醇系统的沸点组成图（T-X图）。
2.掌握阿贝（Abbe）折光仪的使用方法。
二、实验原理两种液态物质以任何比例混合都形成均相溶液的系统称这完全互中溶双液系。
在恒定压力下溶液沸点与平衡的气液相组成的关系，可用沸点－组成图(t－x图)表示。
完全互溶双液系的沸点－组成图可分为两三种：一种为最简单的情况，溶液沸点介于两个纯组分沸点之间，如图6-1所示。
纵坐标表示温度，横坐标表示组分B的摩尔分数(x B，y B)。
下面一条曲线表示气液平衡时温度(即溶液沸点)与液想组成的关系，称液相线(T－x线)。
上面的线表示平衡温度与气相组成的关系,称气相线(T－y线)。
若总组成为Z B的系统在压力p及温度t时达到气液两相平衡，其液相组成为x B气相组成为y B(见图6-1)。
另两种类型为具有恒沸点的完全互溶双液系统气液平衡相图，如图6-2所示。
其中(a)为具有低恒沸点相图，(b)为具有高恒沸点相图。
这两类相图中气相线与液相线在某处相切。
相切点对应的温度称为恒沸温度，对应组成的混合物称恒沸混合物。
恒沸混合物在恒沸点达气液平衡，平衡的气、液组成相同。
同一双液系在不同压力下，恒沸点及恒沸混合物是不同的。
本实验绘制环己烷-乙醇二元液系的T-X图。
其方法为将不同组成的溶液于蒸馏仪中进行蒸馏，沸腾平衡后记下温度，依次吸取少量的蒸馏液和蒸出液。
分别用阿贝折光计测定其折射率，然后由环己烷-乙醇的折射率-组成标准曲线或其数据表确定相应组成，从而绘制环己烷-乙醇二元液系相图。
三、仪器和试剂沸点测定仪；取样管；阿贝折光仪。
环己烷（分析纯）；无水乙醇（分析纯）；环己烷摩尔分数分别为0.2、0.4、0.6、0.8的乙醇溶液。
四、实验步骤1.纯液体折光率的测定分别测定乙醇和环己烷的折光率。
二元液相图实验报告
二元液相图实验报告二元液相图实验报告引言：二元液相图是研究两种组分在不同温度和组分比例下的相图变化规律的重要实验方法。
本次实验旨在通过观察和分析二元液相图的实验数据，探讨不同组分比例和温度对液相图的影响，并对实验结果进行解释和总结。
实验目的：1. 了解二元液相图的基本概念和实验方法；2. 掌握实验数据的采集和处理技巧；3. 分析不同组分比例和温度对液相图的影响；4. 总结实验结果，得出结论。
实验步骤：1. 准备实验所需材料和设备，包括两种组分的溶液、恒温槽、试管等；2. 根据实验要求，准备不同组分比例的溶液；3. 将试管放入恒温槽中，保持温度恒定；4. 分别取出不同组分比例的溶液，倒入试管中；5. 观察溶液的相变情况，记录实验数据；6. 重复实验步骤4和5，以获得更多的数据；7. 对实验数据进行整理和分析。
实验结果：通过实验观察和数据整理，我们得到了一系列关于不同组分比例和温度下液相图的实验结果。
在温度和组分比例的变化下，溶液的相变情况呈现出多样性。
首先，我们观察到在某一特定温度下，当组分比例为一定数值时，溶液呈现出两相共存的情况。
这表明在该温度下，两种组分的溶解度达到了平衡状态，形成了相对稳定的液相图。
其次，随着温度的升高或降低，溶液的相变情况也发生了变化。
在一些温度下，溶液呈现出单相的状态，即两种组分完全溶解在一起；而在另一些温度下，溶液则呈现出两相共存的状态，即两种组分分别形成不同的相。
这种相变情况的出现与组分的溶解度和相互作用有关。
此外，我们还观察到随着组分比例的变化，液相图的形状也发生了变化。
当组分比例接近某个特定值时，液相图呈现出明显的相变点，即两相共存的比例达到了最大或最小值。
这种现象可以解释为在该比例下，两种组分的相互作用达到了平衡状态，形成了稳定的液相图。
讨论与结论：通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 温度对液相图的形状和相变情况有重要影响，不同温度下溶液呈现出不同的相态；2. 组分比例对液相图的形状和相变情况也有重要影响，不同组分比例下溶液呈现出不同的相态；3. 液相图的形状和相变情况受到组分的溶解度和相互作用的影响；4. 实验结果与理论模型的符合程度可以用来评估理论模型的准确性和适用性。
双元系液液相平衡实验报告
化工专业实验报告第一部分：实验预习实验名称双元系液液相平衡实验一、实验预习1.实验目的1.1学习双元系液液相平衡测定方法的实验原理；1.2绘制异丁醇-水体系相图，学会分配系数的计算方法；1.3掌握基团贡献法计算液液相平衡的方法。
2.实验原理异丁醇与水部分互溶，恒压下二元液夜相平衡体系自由度f=1，因此确定了T，组成随之确定。
恒温条件下，通过测定两相折光指数，在预先测绘的浓度-折光指数关系图上便可查得平衡组成，从而得到液液平衡数据。
在25.5℃时，折光指数n D与异丁醇的摩尔分数x1呈线性关系：水相β：n D=0.41903x1+1.33246醇相α：n D=0.01524x1+1.380643.流程装置1）化学试剂异丁醇（分析纯），去离子水，部分物性如下：表1 异丁醇、去离子水的部分物性品名沸点/℃折光指数密度异丁醇107.8 1.3960 0.797水100.0 1.3325 0.9972）测量仪器恒温水浴，电磁加热搅拌器，阿贝折光仪，液液平衡釜，取样器和吸管。
3）装置图图1 液液相平衡关系测定装置4.实验步骤1）合上电闸，打开恒温槽，将温度恒定在30℃；2）开电磁搅拌开关（不要打开加热开关）并调节至适当的搅拌速度；3）观察平衡釜中的温度计，5min内温差不超过0.1℃，即停止搅拌；4）静置5min，继续观察有无温度变化；5）仔细观察液液分界面，用清洁的吸管吸取上层清液，洗涤3次，再吸取上层样品，供折光分析用（注意，吸取样品时必须十分细心，防止上下液层有所混杂）；6）将下层取样器沿着铁架降至液液平衡釜底部，抽出玻璃棒，使下层清液流入下层取样管中，再用清洁的吸管插入下层取样管中，按吸取上层样品的方法取样（注意：吸管需干燥，清洁）；7）用阿贝折光仪分析样品，折光仪恒温25.5±0.1℃，取样两次取平均（注意：不要连续两次取同一相，以对原有平衡造成更大破坏，应按照上相、下相再上相、下相的顺序）；8）将釜内温度提高至40及50℃，重复上述工作；9）实验完毕，关电源，将试液倒回回收瓶，做好清洁工作。
13 实验五 二元液体溶液的气—液平衡相图
实验五 二元液态混合物的气-液平衡相图【目的要求】1．实验测定并绘制环己烷-乙醇体系的沸点组成（T -x ）图，确定其恒沸点及恒沸混合物的组成。
2．了解测量折光率的原理，掌握阿贝折光仪的使用方法。
【实验原理】两种液体能在任意浓度范围内完全相溶的体系称完全互溶的双液体系。
根据相律：f =K Φ+2式中：f 为体系的自由度；K 为体系中的组分数；Φ为体系中的相数；2是指压力和温度两个变量。
对于定压下的二组分液态混合物，相律可表示为：f =3-Φ。
在大气压力下，液体的蒸气压和外压相等时，平衡温度即为沸点。
对于完全互溶的双液体系，当气液两相平衡时Φ=2，f =1。
完全互溶的双液体系在定压下并没有固定的沸点，为一沸程，并且是和溶液的组成有关的，即T 是x 的函数。
完全互溶的双液体系，由于两种液体的蒸气压不同，溶液上方的气相组成和液相组成是不相同的，测定溶液的沸点和溶液在沸点时的气相和液相的组成，可绘制出溶液的气-液平衡相图，即溶液的沸点与组成关系图，T -x -y 图。
完全互溶的双液体系，T -x -y 图可分三类：如图5-1所示。
图5-1(1)是理想液态混合物和偏离拉乌尔定律较小的体系的T -x -y 相图；图5-1(2)是对拉乌尔定律有较大正偏差的体系；图5-1(3)是对拉乌尔定律有较大负偏差的体系。
在图5-1(2)和图5-1(3)中，由于偏离拉乌尔定律较大以致在T -x -y 图上分别出现了最低点和最高点，在最低点和最高点上，液态混合物的气相组成和液相组成相同，这种组成的液态混合物称为恒沸混合物，在最高点和最低点上时液态混合物的沸点称为恒沸点。
将一定组成的环已烷-乙醇混合物在特制的蒸馏器中进行蒸馏。
当温度保持不变时，即表示气、液两相己达平衡，记下沸点温度，并测定沸点时气相（冷凝液）和液相的组成，Fig.5-1 二组分完全互溶双液体系的T -x -y 相图 (1)理想或近似理想的体系 (2)有最低恒沸点的体系 (3)有最高恒沸点的体系 Fig.5-1 Phase diagram for mixture of binary liquid(1)Ideal mixture (2)With minimum aezotropic point (3) With maximum aezotropic 液相Liquid 气相Gas T B x B (y B ) (3) M A B液相Liquid气相Gas T A T B x B (y B ) T (1) AB 液相Liquid 气相Gas T A T Bx B (y B ) (2) M A B T A图5-2 沸点仪示意图 1.温度计；2.接加热器；3.加液口；4.电热丝连接点；5.电热丝；6.分馏液；7.分馏液取样口 Fig.5-2 The sketch of ebulliometer 1.thermometer;2. connection pole;3. inlet orifice; 4. connection point of heater with wire;5.heater; 6. fractional liquid;7. sampling orifice 即可得到一组T -x -y 数据。
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实验名称:二元液系相图
学院:XXXXXXXXXX
班级：XXXXXXXXX
姓名（学号）：XXX(XXXXXXXX) 指导教师：XXX
实验时间：XXXXXXXXXXXXXX
二元液系相图
一、实验目的
1.测定环己烷-乙醇系统的沸点组成图（T-X图）。
2.掌握阿贝（Abbe）折光仪的使用方法。
二、实验原理
两种液态物质以任何比例混合都形成均相溶液的系统称这完全
互中溶双液系。
在恒定压力下溶液沸点与平衡的气液相组成的关系，可用沸点－组成图(t－x图)表示。
完全互溶双液系的沸点－组成图可分为两三种：
一种为最简单的情况，溶液沸点介于两个纯组分沸点之间，如图6-1所示。
纵坐标表示温度，横坐标表示组分B的摩尔分数(x B，y B)。
下面一条曲线表示气液平衡时温度(即溶液沸点)与液想组成的关系，称液相线(T－x线)。
上面的线表示平衡温度与气相组成的关系,称气相线(T－y线)。
若总组成为Z B的系统在压力p及温度t时达到气液两相平衡，其液相组成为x B气相组成为y B(见图6-1)。
另两种类型为具有恒沸点的完全互溶双液系统气液平衡相图，如图6-2所示。
其中(a)为具有低恒沸点相图，(b)为具有高恒沸点相图。
这两类相图中气相线与液相线在某处相切。
相切点对应的温度称为恒沸温度，对应组成的混合物称恒沸混合物。
恒沸混合物在恒沸点达气液平衡，平衡的气、液组成相同。
同一双液系在不同压力下，恒沸点及恒沸混合物是不同的。
本实验绘制环己烷-乙醇二元液系的T-X图。
其方法为将不同组成的溶液于蒸馏仪中进行蒸馏，沸腾平衡后记下温度，依次吸取少量的蒸馏液和蒸出液。
分别用阿贝折光计测定其折射率，然后由环己烷-乙醇的折射率-组成标准曲线或其数据表确定相应组成，从而绘制环己烷-乙醇二元液系相图。
三、仪器和试剂
沸点测定仪；取样管；阿贝折光仪。
环己烷（分析纯）；无水乙醇（分析纯）；环己烷摩尔分数分别为0.2、0.4、0.6、0.8的乙醇溶液。
四、实验步骤
1.纯液体折光率的测定
分别测定乙醇和环己烷的折光率。
2.标准曲线的绘制
测定环己烷摩尔分数分别为0.2、0.4、0.6、0.8的乙醇溶液的折光率，绘制标准曲线。
3.测定沸点-组成数据
1)安装沸点测定仪。
2)溶液配制。
粗略配制环己烷质量百分数分别为0.05、0.1、0.2、0.45、0.55、0.6、0.7、0.8、0.9等组成的环己烷-乙醇溶液约50ml。
3)测定沸点及平衡的气-液相组成。
在干燥的沸点仪内，加入实验室配制好的乙醇－环己烷溶液。
使
沸点仪内液面达到温度计水银球约一半的位置。
开冷却水，接通电源，使加热电压为10~15V，缓慢加热至沸腾，使气相冷凝液充分回流。
此时应注意观察温度。
当在2～3 min 内温度不变时，认为气液相达
到平衡，记下温度数值。
停止加热。
迅速用干燥的毛细滴管先取气相冷凝液样品，测其折
射率。
用丙酮洗净折射仪棱镜后，再用另一支干燥的毛细滴管取液相
样品约1ml，测定其折射率。
洗净棱镜做好下次测定的准备工作。
根据这些数据，由标准曲线确定气-液两相的组成。
五、数据处理与记录
1.实验数据记录与处理
室温：20.10℃大气压：88.80KPa
1)绘制标准曲线，即环己烷-乙醇标准溶液的折光率与组成的关系曲
线。
环己烷摩尔分株0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 折射率 1.3571 1.3725 1.3880 1.4015 1.4107 1.4204
2)根据工作曲线确定各待测溶液气相和液相的平衡组成，填入表中。
以组成为横轴，沸点为纵轴，绘出气相与液相的平衡曲线，即双
液系相图。
混合液编号混合液近似组
成
沸点o C
气相冷凝液分析液相分析Ｘｂ／％（环己
烷）
折射率
Ｙｂ／％(环
己烷)
折射率
Ｘｂ／％（环
己烷）
1 97 78.
2 1.0000 1.0000
2 92 76.2 1.4170 0.9210 1.4187 0.9506
3 80 73.
4 1.4143 0.8782 1.417
5 0.9312
4 70 68 1.409
5 0.8112 1.4151 0.8924
5 60 64.8 1.4032 0.6990 1.4094 0.7994
6 50 63.0 1.3980 0.6120 1.4002 0.6500
7 30 66.3 1.3966 0.5910 1.3911 0.5015
8 15 71.4 1.3930 0.5327 1.3801 0.3223
9 3 78.2 1.3732 0.2100 1.3654 0.00832
3)由图中确定最低恒沸点的温度和组成。
沸点：64.2℃
环己烷质量分数：0.62
乙醇质量分数：0.38
六、注意事项
1.测定乙醇及环己烷纯样品的沸点，其蒸馏仪要洁净、干燥，不得
有其他杂志。
2.蒸馏中样品回流要充分，控制气液平衡要严格，其重要标志是在
该条件下沸点相对稳定。
3.使用折光仪要仔细认真，取样不得用时过长。