二元液系相图(实验数据分析).doc
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。
二元系相图基本类型介绍及分析(自己整理)
图 4 二元连续固溶体相同的两种特殊情况（a）具有最高熔点的二元连续固溶体相 图； （b）具有最低熔点的二元连续固溶体相图
②形成不连续固溶体的二元系统相图
溶质只能以一定的限量溶入溶剂，超过限度便会出现第二相，这种固溶体称 为不连续（也称部分互溶或有限互溶）固溶体。在 A，B 两组元形成有限固溶体 系统中，以 SA(B)表示 B 组元溶解在 A 晶体中所形成的固溶体，SB(A)表示 A 组元 溶解在 B 晶体中所形成的固溶体。根据无变量点性质的不同，这类相图又可以 分为具有“低共熔点”和具有“转熔点”两种类型。 1）具有“低共熔点”的有限固溶体的二元系统相图（共晶体系）
LE S A(B) (C) SB(A) (D)
aCF 是不同温度下，B 在 A 中的溶解度曲线，bDG 是不同温度下，A 在 B 中的溶解度曲线。C 点表示了组元 B 在组元 A 中的最大固溶度，D 点则表示了 组元 A 在组元 B 中的最大固溶度。相图中的六个相区里有三个单相区和三个二 相区。 将熔体 M 冷却到 T1 温度，液相对固溶体 SB(A)饱和，并从 L1 液相中析出组 成为 S1 的溶体 SB(A)。继续冷却，液相点沿着液相线向 E 点移动，固相点沿着固 相线从 S1 向 D 点移动。 当到达低共熔温度 TE 时，进行“低共熔过程”，从液相 LE 中“同时”析出 组成为 C 的固溶体 SA(B)和组成为 D 的固溶体 SB(A)，系统进入三相平衡状态， P=3。根据二元相图中的相律 F=3-P 可知，此时 F=0，系统的自由度（组分，温 度，压力等）为零，体系没有可变因素，即温度不能变，液相的组分也不能变。 而现在系统中有相的数目为 3 个（液相 LE，固相 SA(B)，和固相 SB(A)） 。因
图 1 形成连续固溶体的二元系统相图
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。
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。
二元液系汽-液平衡相图测绘实验的探讨
２０ ０ ９年 １ ２月
高
校
实
验
室
工
作
研
究
Ｓ ｒａＮＯ． ０ ＮＯ． ｅ ｉｌ １ ２， ４ Ｄｅ ．２ ０ ３ （ ０ ９
ＧＡ０ＸＩ ＨＩ ＡＯ Ｓ ＹＡＮＳ ＨＩＧＯＮＧＺ Ｕ０ ＹＡＮＪＵ Ｉ
二元 液 系汽一 液 平衡 相 图测 绘 实验 的探 讨
侯 德 顺 ， 红梅 钟
（ 湖南 化工职业 技术 学院
摘
化 工系 ， 湖南
株洲
４ ２０ ） １０４
要 ： 元 液 系汽 一 液 平衡 相 图测 绘 实验 是 高职 院校 化 工 类 专 业 的 一 个 重要 实验 ， 过 具 体 的 实验 操 作 二 通
和实验分析 ， 总结了历届 学生在 实验操作过程 中存在 的一些主要 问题提 出 了解决 问题 的具体方法。
始校正仪器 。阿贝折光仪在测量前 ， 先要进行校准。校准 时可用蒸馏水或标 准玻璃 块进 行 （ 标准 玻璃块 标有 折射
率） 。我们 采 用 用 蒸 馏 水 校 准 ， 计 测 定 温 度 为 ３ ℃ ， 设 ０ 查
到 ３ ￣ 蒸馏水 的折射率是 １３ １ 。具 体的校正方法参考 ０Ｃ ．３９ 有关教材 。 （） ２ 测定液体的折射率方法。
ａ溶液沸点介于二个纯组分沸点之问 ， ． 如正 丙醇与乙
醇 （ ｌ） 图 ａ；
●作者简介 ： 侯德顺 （９ ０一） 男 ， 南省永顺县人 ， 科， １７ ， 湖 本 实验师
主 要 从事 物 理 化 学 和有 机 化 学 的教 学 及 实 验研 究 。 ● 收 稿 日期 ：０ ９— ５—１ ２０ ０ ７
第 ４期
侯德 顺 ， ： － 等 － ． Nhomakorabea汽一 液平衡 相 图测绘 实验 的探 讨 ＝－ Ｌ￣
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。
二元液系相图的绘制实验报告
仪器与试剂
WAY型阿贝折射仪一台，超极恒温水浴一台，带有冷凝管的沸点仪一支，电加热套一个，数字式温度计一台，长、短胶头滴管个一支，100ml量筒一个，3%、15%、30%、50%、60%、70%、80%、92%、97%的环己烷溶液各一瓶。
4、烘干沸点仪时注意温度指示，温度达1000C前将沸点仪从电加热套上移开，防止温度过高而损坏温度计。
5、使用阿贝折射仪时，棱镜不能触及硬物，每次用完后应用洗耳球吹干棱镜。
原始数据记录
环己烷含量
沸点(0C)
气相折射率ng
液相折射率nl
3%
75.0
1.3752
1.3623
15%
69.9
1.3925
1.3734
注意事项
1、实验中可通过调节电加热套的温度或调整沸点仪的高度控制回流速度的快慢，一般控制回流高度在1.5cm左右。
2、在每一份样品的蒸馏过程中，每加入一次样品，待溶液沸腾后，控制好回流高度，再回流2～3min后，即可取样测定，不宜等待时间过长。
3、每次取样量不宜过多，取样时吸管一定要干燥，不能留有上次残夜，气相部分的样品要取干净。
二元液系相图的绘制实验报告
指导老师：
实验时间：
姓名：
学号：
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溶液系统气-液平衡相图的测绘方法，加深对相律、恒沸点的理解。
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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。