二组分溶液沸点—组成图的绘制
双液相图 (2)
从工作曲线上查得相应的组成，获得沸点与 组成的组成。
七、思考题
1. 沸点仪中的小球体积过大或过小，对测量有何影响?
2. 若在测定时，存在过热或分馏作用，将使测得的相 图图形产生什么变化?
I. 将组成不同的系统逐次置于沸点仪中，加热至沸 腾，在气液两相达平衡，测定其沸点
II. 用数字阿贝折射仪测定达到平衡的两相组成 III. 分别将沸点下的气相点和液相点连成气相线和液
相线，就得到完全互溶双液系的t-x相图。
二、实验原理（4）
本实验采用的环己烷(B)－乙醇(A) 系统是完全互溶的二组分系统， 其沸点－组成图属于具有最低恒 沸点的类型。
用针管从支管加入2０mL乙醇溶液于烧瓶中，接通冷凝 水和电源，调节调压器加热电压到２0V左右。将液体 缓缓加热，当液体沸腾后，待毛细管中出现均匀小泡状 的冷凝液往烧瓶中从底部回流，开始记录温度。反复 2—3次，待温度稳定后记下沸点，停止通电，充分冷 却后，测定折射率。
四、实验步骤（５）
4. 测定相应溶液的沸点及平衡时气—液两 相的折射率
附２：阿贝折射仪的使用：
◦ 1、将折射仪与超级恒温器相连接,并调节好水温进行恒温并 通入恒温水。
◦ 2、当温度恒定时,打开棱镜,滴一两滴丙酮在镜面上,合上两 棱镜,使镜面全部被丙酮润湿再打开,用镜头纸吸干,然后用重 蒸馏水或已知折射率的试剂滴在标准玻璃块上来校正标尺刻 度。
◦ 3、测定时拉开棱镜把待测液体滴在洗净擦干了的棱镜上,合 上棱镜进行观察。如样品很容易挥发，可把样品由棱镜间小 槽滴入。
3. 按所得相图，讨论环已烷-乙醇溶液蒸馏时的分离 情况。
4.在本实验中，气、液两相是怎样达到平衡的？如何 判定气-液相已达平衡？
第6章 二组分液态部分互溶系统及完全不互溶系统气液平衡相图
C L1’
称为高临界溶解温度或高会溶
富水
温度。
l
L2’
富酚
温度高于高会溶温度，液 体水与液体苯酚可完全互溶， 温度低于高会溶温度，两液 体只能部分互溶。
l1+ l2
0M A (水)
N 100
wB /%
B(苯酚)
t
p=const.
e
加热
l1+ l2
g
冷却
的相变化，温度和三相组成均 不变，但三相的数量却在改变， 改变量之间的关系符合杠杆规 则。
二组分系统三相平衡的杠杆规则:
设A、B二组分系统成α，β， γ 三相平衡时，三个相的组成分 别为xB(α)、xB(β)、xB(γ) ，且 xB(γ) 介于xB(α)和xB(β)之间 。如 图：
又为另一液层的饱和蒸汽压。即气相与两个液
L2
相均平衡，而这两个液相相互平衡。
根据这三相组成的关系,可将部分互溶系统气-液平衡的温 度 - 组成图分为两类：
3.部分互溶系统的温度 - 组成图
(1)气相组成介于两液相组成之间的系统
t
P
92
L1 0M A
p=101.325kPa
Q
G L2
wB/%
N 100 B
对照相图理解三相平衡的杠 杆规则
Δn(α) xB ( β ) xB (γ ) Δn( β ) xB (γ ) xB (α)
Δn(α) α
Δn(β) γβ
0 xB(α） xB(γ) xB (β) 1
A
B
Δn(α) [xB (γ ) xB (α)] Δn( β ) [xB ( β ) xB (γ )]
P
实验二 双液系沸点-成分图的绘制
双液系沸点-成分图的绘制一、实验目的1、用冷凝回流法测定不同浓度的环己烷-乙醇体系的沸点；2、正确使用阿贝折射仪；3、绘制沸点-成分图，确定体系的最低恒沸点和相应的组成。
二、实验原理1、沸点-成分图在恒压下，完全互溶双液体系的沸点与成分关系有三种情况(如图1-1、1-2、1-3)：（1）溶液沸点介于二纯组分之间，如甲苯与苯；（2）溶液有最高恒沸点，如卤化氢和水，丙酮和氯仿等；（3）溶液有最低恒沸点，如环己烷和乙醇，水和乙醇等。
图1-3表示有最低恒沸点的体系的沸点-成分图。
图中：A’LB’代表液相线，A VB’代表气相线。
等温的水平线段和气、液的交点表示在该温度时互成平衡的两相成分。
图1－1简单互溶双液体系的T～x图图1－2具有最高恒沸点的T～x图图1－3具有最低恒沸点的的T～x图绘制沸点-成分图的简单原理：当总成分为x的溶液开始蒸馏时，体系的温度沿虚线上升，开始沸腾时成分为y的气相生成，气相量很少，继续蒸馏，气相量增多，沸点沿虚线继续上升，当气相线与液相线沿箭头指示方向达到x’和y’时，体系气液两相达成平衡，两相的物质数量按杠杆原理分配。
在实验装置中，利用回流的方法保持气、液两相的相对量一定，体系温度恒定。
待两相平衡后，取出两相物质用阿贝仪侧折射率，再用标准曲线取点的方法分析两相成分，给出该温度下气、液二相平衡成分的坐标点；改变体系总成分，再如上法找出另一对坐标点。
将所有气相点和液相点连成气相线和液相线，即得T-x平衡图。
2、阿贝仪的使用阿贝仪利用了折射和全反射全反射原理设计而成。
将样品滴在棱镜上，旋转棱镜使目镜能看到半明半暗现象。
旋转补偿棱镜消除色散，在转动棱镜使明暗界线正好与目镜中的十字线交点重合，从标尺上直接读取折射率。
三、实验仪器及药品1、仪器恒沸点仪阿贝尔折射仪（WZS-I 940168）蒸馏瓶电阻丝变压器水银温度计（50~100℃，分度值0.1℃）恒温水浴装置5mL、20mL移液管滴瓶万分之一天平2、药品乙醇环己烷图1-4 恒沸点仪四、实验内容1、沸点和两相成分的测定1）洗净、烘干蒸馏瓶，加20mL乙醇使温度升高并沸腾，每隔30s记一次数据；2）待温度稳定3min后，记最终温度及大气压；3）断电，用两只滴管取支管口处气相冷凝液及蒸馏瓶中液体，用阿贝折射仪测折射率，气相冷凝液测1次，液相测2次；4）蒸馏瓶中依次加2mL、2mL、3mL、4mL、5mL环己烷，按上述方法测沸点及气液两相折射率；5）回收母液，少量环己烷洗蒸馏瓶3~4次，注入20mL环己烷，测纯沸点及气液两相折射率；6）再向蒸馏瓶中依次加0.5mL、0.5mL、0.5mL、2mL、5mL、5mL乙醇，分别测沸点及气、液两相折射率。
二组分溶液沸点-组成图
实验4.5二组分溶液沸点-组成图的绘制一、目的要求1.掌握阿贝折光仪及超级恒温槽的使用方法2.掌握沸点-组成图的绘制方法3.掌握用折光率确定二元液体组成的方法二、实验原理二组分完全互溶液体系统蒸馏曲线可分为三类：(1)系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都不大，在T-x图上溶液的沸点总是介于A、B两纯液体的沸点之间，（如图）(2)两组分对拉乌尔定律都产生较大的负偏差，在p-x图上出现最小值时，在T-x图上将出现最高点，（如图）(3)两组分对拉乌尔定律都产生较大的正偏差，在p-x图上出现最大值时，在T-x图上将出现最低点，（如图）最高点和最低点分别称为最高恒沸点和最低恒沸点，对应的组成称为恒沸组成，其相应的混合物称为恒沸混合物。
系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都不大两组分对拉乌尔定律都产生较大的负偏差两组分对拉乌尔定律都产生较大的正偏差本实验是在某恒定压力下则定乙醇—正己烷二组分系统的沸点与组成平衡数据，并绘制该液体混合物的蒸馏曲线，其类型是系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都较大的类型。
三、仪器试剂超级恒温槽、阿贝折光仪、蒸馏瓶、恒流源、精密数字温度计、量筒、移液管、滴管、环己烷、无水乙醇、丙酮、重蒸馏水、80%、60%、40%、20%环己烷—-乙醇标准混合液；各种组成的环己烷—乙醇混合液。
四、实验步骤１.测定沸点与组成的关系：使用折光率仪测量上述混合溶液相应的折光率。
以折射率对浓度作图，即可绘制工作曲线。
2. 一定组成环己烷——乙醇混合液沸点及气液两相折射率的测定。
按图装好装置后，加入药品，环己烷/乙醇：26.21ml/0.45ml、25.44ml/1.23ml、23.41ml/3.25ml、19.46ml/7.21ml、17.15ml/9.52、11.61ml/15.85ml、6.4ml/20.23ml、1.41ml/25.26ml，加热回流。
3.待温度读数稳定后，将蒸馏瓶稍稍倾斜，使小槽中的冷凝回流蒸气瓶，发福倾倒三次，待小槽收集满后，记下沸点温度，停止加热，立即取出小槽中的气相样品，测其折光率。
双液系的气—液平衡相图
实验五双液系的气—液平衡相图一、实验目的1、绘制在标准压力下乙醇-正丙醇体系的沸点组成图，并确定其恒沸点及恒沸组成;2、熟练掌握测定双组分液体沸点的方法及用折光率确定二组分物系组成的方法;3、掌握超级恒温槽、阿贝折射仪、气压计等仪器的使用方法。
二、实验原理1、相图任意两个在常温时为液态的物质混合起来组成的体系称为双液系。
两种溶液若能按任意比例进行溶解，称为完全互溶双液系，如环已烷-乙醇、正丙醇-乙醇体系都是完全互溶体系。
若只能在一定比例范围内溶解，称为部分互溶双液系，例苯-水体系。
在完全互溶双液系中，有一部分能形成理想液态混合物，如苯-甲苯系统，二者的行为均符合拉乌尔定律，但大部分双液系是非理想液态混合物，其行为与拉乌尔定律有偏差。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。
在一定外压下，纯液体的沸点有其确定值，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。
双液系两相平衡时的气相组成和液相组成并不相同。
通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相和液相的组成作图，所得图形叫双液系的沸点T(或t)-组成(x)图，即T（或t）—x图。
它表明了沸点与液相组成和与之平衡的气相组成之间的关系。
在恒定压力下，二组分系统气液达到平衡时，其沸点-组成（t-x）图分三类：(1)混合液的沸点介于A、B二纯组分沸点之间。
这类双液系可用分馏法从溶液中分离出两个纯组分。
如苯-甲苯系统，此时混合物的行为符合拉乌尔定律或对拉乌尔定律的偏差不大。
如图5-1(a)所示。
(2）有最低恒沸点体系，如环已烷-乙醇体系，t—x图上有一个最低点，此点称最低恒沸点，在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成，此时混合物的行为对拉乌尔定律产生最大正偏差，如图5-1(b)所示。
对于这类的双液系，用分馏法不能从溶液中同时分离出两个纯组分。
(3）有最高恒沸点体系，如氯仿-丙酮体系，t—x图上有一个最高点，此点称最高恒沸点，在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成，此时混合物的行为对拉乌尔定律产生最大负偏差，如图5-1(c)所示。
双液系气液相图的绘制实验报告
基础化学
（物理化学部分）
题目双液系气一液相图的绘制
班级
姓名
组号
仪器号
室温
216c
大气压
实验地点
实验楼C311
日
期
825.3MB
2008.11.9
一、实验目的
1、用沸点仪测定标准压力下环已烷-乙醇双液系的气液平衡数据，绘制系统的沸 点一组成图，确定系统的恒沸温度及恒沸混合物的组成。
2、了解用沸点仪测量液体沸点的方法，了解阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
ห้องสมุดไป่ตู้二、实验原理
1、将两种完全互溶的挥发性液体组分A和组分B混合后，在一定的温度下， 平衡共存的气、液两相的组成通常并不相同。因此，如果在定压下将液态混合物 蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就可得到平衡时气、液两 相的组成并绘制出沸点一组成图（即T—x图）。下图为完全互溶双液系的一种蒸
物理化学实验报告讲义完全互溶双液系沸点-组成图的测定
图 3-11 完全互溶双液系的沸点-组成图
仪器和药品
实验原理
室温下两种液体混合后，按其相互溶解情况，可形成完全互溶、部分互溶和完全不 互溶三种类型的混合物。完全互溶的双液系，因两种组分具有不同的挥发性，故在一定 外压下混合物沸腾时，平衡共存的气、液两相的组成通常不同。同时，混合物的沸点也 会随着平衡组成的不同而发生变化。因此，在恒压下将溶液蒸馏，测定其相平衡温度（沸 点）和相平衡组成（气相组成，液相组成），描述这种关系的图，称为恒压下的沸点-组成 图。获得此类相图的方法称为蒸馏法。
仪器：平衡蒸馏仪一套（见图 3-12）；阿贝折光仪（附带超级恒温水浴）；调压器； 数字式温度计；取样管；洗耳球；移液管，漏斗。
药品：环己烷（A·R）；无水乙醇（A·R）。
实验步骤
1．配制具有不同组成的环己烷-乙醇溶液 22 mL。打开连接在阿贝折光仪上的超级恒 温水浴，恒温于 250.1 oC。
2．向干燥蒸馏瓶中加入 22 mL 无水乙醇，盖好磨口塞，通冷却水。打开加热器电源 开关，缓慢调节调压器的输出电压至 20 V 左右，加热蒸馏瓶，待蒸馏瓶内的液体稳定沸 腾 3~5 min 后，记录沸点及大气压，切断电源。
作曲线上查得的各试样组成记入表 3-3。
表 3-3 二组分气-液平衡相图原始数据记录表
试剂加入量 V/mL 环己烷 无水乙醇
沸点/℃
气相冷凝液
折光率
y 环己烷
平衡液相
实验十一_二组分沸点组成相图的制作
实 验 报 告一、 数据记录和处理1.数据记录表T 室温= 23.4℃表1 室温时正丙醇-乙醇溶液的组成与折射率的对应关系数据记录表始P = 102.7kpa 末P = 102.7kpa表2 正丙醇-乙醇溶液沸点-组成相图各数据记录表2. 室温时绘制正丙醇—乙醇溶液组成与其折射率标准曲线表3 室温时正丙醇-乙醇溶液的组成与折射率的对应关系表η 1.3575 1.3624 1.3662 1.3721 1.3749 1.3798 D表3数据的计算示例：查附表9-8表计算得到：ρ0.8013=正丙醇ρ0.7865=乙醇再求正丙醇-乙醇溶液中正丙醇的物质的量分数浓度X正丙醇。
由表3数据绘制标准曲线:. .图1 正丙醇物质的量分数与折射率的标准曲线3. 常压下正丙醇-乙醇体系的沸点-组成相图的测绘表4 正丙醇-乙醇溶液沸点-组成相图各数据处理表由表4数据绘制相图：图2 正丙醇-乙醇体系的沸点-组成相图二、回答问题1.本实验如何判断气、液两相达到平衡？用相律加以说明。
如果取样口或空气口塞子漏气，会有什么现象？为什么？2.折射率-组成标准曲线的测定误差可能来自哪些方面？应采取哪些措施来减小误差？3.实验中超级恒温槽的作用？能否换成普通恒温槽？4.气液平衡后，气相和液相在平衡仪内的温度不同，某同学认为这样测量出的气、液相折射率会存在误差，这种说法是否正确？为什么？5.本实验中气液平衡仪及毛细管为什么必须干燥？本实验测得的沸点-组成相图的误差主要来源是那些操作？6.本实验中Ⅰ-Ⅹ号溶液的浓度应如何选择？若某一号溶液的浓度发生不大的变化，对实验测得的相图有无影响？7.影响纯物质沸点的因素有哪些？影响混合液沸点的因素有哪些？加入平衡仪内液体的量的多少对沸点有影响吗？。
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学号：21
成绩：
基础物理化学实验报告
实验名称：二组分溶液沸点—组成图
的绘制
应用化学二班级3 组号
实验人姓名：xx
同组人姓名：xx
指导老师：周崇松
实验日期：2013.9
湘南学院化学与生命科学系
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。
二．实验原理
在一定的外压下，纯液体的沸点是恒定的，但对于完全互溶双液系，沸点
不仅与外压有关，而且还与其组成有关，并且在沸点时，平衡的气-液两相组成往往不同。
根据相律：F=C-P+2，一个气液共存的二组分体系，其自由度为2，只需再任意确定一个变量，其自由度就减为1，整个体系的存在状态就可以用二维图来描述。
本实验中采用在一定压力下，作出体系的温度T 和组分x 的关系图，即T-x 图。
完全互溶体系的T-x 图可分为三类：①液体与Raoult 定律的偏差不大，在T-x 图上，溶液的沸点介于两种纯液体的沸点之间（图1.a ），如苯-甲苯系统；②由于两组分的相互作用，溶液与Raoult 定律有较大的负偏差，在T-x 图上存在最高沸点（图1.c ），如卤化氢-水系统；③ 溶液与Raoult 定律有较大的正偏差，在T-x 图上存在最低沸点（图1.b ），如乙醇-水系统。
②和③类溶液，在最高或最低沸点时的气-液两相组成相同，这些点称为恒沸点，此浓度的溶液称为恒沸点混合物，相应的温度称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。
本实验所要测绘的环己烷-乙醇体系即属于第二类溶液。
对于一个组成恒定的封闭系统，当系统达到气液平衡温度时，气液两相的组成和温度恒定不变，以此便能得到该温度下的平衡气-液两相组成的一对坐标。
依次改变系统的组成就能得到一系列的平衡气-液两相组成坐标点，用光滑曲线连接即成相图。
实验所用的沸点仪结构如图2，冷凝管底部的小球用以收集冷凝下来的
气相样品。
电热丝直接浸入溶液中加热可避免暴沸现象，温度计外的小玻璃罩有利于降低周围环境可能造成的温度计读数波动。
平衡时气-液两相组成的分析用的是折射率法，因为溶液的折射率与其组成有关。
若在一定温度下，测得一系列已知浓度溶液的折射率，作出该温度下溶液的折射率-组成工作曲线，就可通过测量同温度下的未知浓度溶液的折射率得到此溶液的浓度。
因折射率是温度的函数，测定时必须严格控制阿贝折光仪的测量温度。
t/℃
t/℃
t/℃
A
A
A
B
B
B
x B (a) x B (b) 气
气
气
液
液
液
x B (c)
三、实验仪器和试剂
仪器：蒸馏瓶，阿贝折光仪，超级恒温槽，移液管两支，精密数字温度计，滴管若干，吸球。
试剂：环己烷（AR ），无水乙醇（AR ）。
丙酮、重蒸馏水、80%、60%、40%、20%环己烷—-乙醇标准混合液；这种组成的环己烷—乙醇混合液。
四、实验步骤（环己烷中加入乙醇）
1．工作曲线的测定：测定沸点与组成的关系：使用折光率仪测量纯环己烷，
纯乙醇，80%、60%、40%、20%环己烷—-乙醇标准混合液相应的折光率。
以折射率对浓度作图，即可绘制工作曲线。
2．一定组成环己烷——乙醇混合液沸点及气液两相折射率的测定。
按图装
好装置后，加入药品，环己烷/乙醇：26.21ml/0.45ml 、25.44ml/1.23ml 、23.41ml/3.25ml 、19.46ml/7.21ml 、17.15ml/9.52、11.61ml/15.85ml 、6.4ml/20.23ml 、1.41ml/25.26ml 、0ml26.65ml ，再加入几小块沸石，加热回流。
3．待温度读数稳定后，将蒸馏瓶稍稍倾斜，使小槽中的冷凝回流蒸气瓶，发福倾倒三次，待小槽收集满后，记下沸点温度，停止加热，立即取出小槽中的气相样品，测其折光率。
同时用另一短取样管从磨口取出少量液相混合物测其折光率。
4．测完气、液相折光率后，将混合物从磨口倒回原试剂瓶中，不必弄干蒸
馏瓶，继续取下一号混合液进行实验。
直到做完为止。
5．实验注意事项：
（1）加热电阻丝一定要被欲测液体浸没，否则通电加热时可能会引起有机
液体燃烧；所加电压不能太大，加热丝上有小气泡逸出即可；温度计的水银球不要直接碰到加热丝。
（2）一定要使体系达到气液平衡，即温度读数要稳定，然后再取样；先停
止通电再取样。
（3） 注意保护阿贝折射仪的棱镜，不能用硬物触及（如滴管），擦拭棱镜需
用擦镜纸。
五．实验结果及数据处理：
环己烷百分比及折光率
2
3
4
6
图2. 沸点仪结构简图
1.辅助温度计；
2.测量温度计；
3.加料口；
4.加热丝；
5.冷凝液 取样口；
6.盛冷凝液的小球
%
20
40 60 80 100 环己烷
1.3591 1.3661
1.755
1.3914
1.4102
1.4236
20%
40%
60%
80%
100%
1.35
1.361.371.381.391.40
1.411.421.43折光率
环己烷的百分比
工作曲线
.3
混合液编号
混合液近似组成% （环己烷）
温度 ℃ 气相冷凝液分析
液相分析
折光率
%（mol ）环己烷
折光率 %（mol ）环己烷
1
100
75
1.4213 1.0014
1.4214
1.0074
2 97 78.51 1.4066 78.20 1.421
3 100.06 3 92 70.49 1.4005 69.13 1.422
4 101.70 4 80 62.99 1.4137 88.76 1.4187 96.20 5
60
63.34
1.3966
63.33
1.4013
70.32
据实验所记录的数据及工作曲线可得：
64666870727476
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
环己烷的百分比 (100%)
温度 (摄氏度)
气相 液相
六、误差分析：
根据物理化学手册得其恒沸点为64.62 ℃ 组分为 0.5263
6 50 63.99 1.4190 96.64 1.3949 60.80
7 30 64.81 1.3994 67.49 1.3790 37.15
8 15 69.30 1.3688 21.98 1.3616 11.27
9 3 75.20 1.3612 10.68 1.3589 7.26 10 0
74.65 1.3616 0.0077 1.3614 0.0084
实验所得为恒沸点为64.2℃组分为0.5424误差不是很大
1. 本实验的主要误差来源：给双液体系加热而产生的液相的组成并不固定，而且加热的时间长短不十分固定，因此而使测定的折光率产生误差。
另外，温度计水银球的位置并不固定，有时比较靠近电热丝，测得的温度稍微偏高。
2. 实验时测定气相折射率时不够迅速，导致温度波动较小，温度变化不大，使得气相蒸馏挥发出去。
3.因该组仪器存在问题，故数据属于和旁边组一起共用的仪器测试数据。