实验三 三组分系统相图
三组分液-液系统相图的绘制
三组分液-液系统相图的绘制一、实验目的1. 熟悉相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。
2. 用溶解度法作出苯-乙酸-水体系的相图。
二、实验原理对于三组分体系C=3，当处于恒温恒压条件时，根据相律，其自由度*f为：*=3f-P式中，P为体系的相数。
体系最大条件自由度max*f＝3－1＝2，因此，浓度变量最多只有两个，可用平面图表示体系状态和组成间的关系，通常是用等边三角形坐标表示，称之为三元相图。
如图2-6所示。
等边三角形的三个顶点分别表示纯物质A、B、C，三条边AB、BC、CA分别表示A和B、B和C、C和A所组成的二组分体系的组成，三角形内任何一点都表示三组分体系的组成。
图2-6中，P点的组成表示如下：经P点作平行于三角形三边的直线，并交三边于a、b、c三点。
若将三边均分成100等份，则P点的A、B、C组成分别为：A％=Pa=Cb，B％=Pb=Ac，C％=Pc=Ba。
苯-乙酸-水是属于具有一对共轭溶液的三液体体系，即三组分中二对液体A和B，A和C完全互溶，而另一对液体B和C只能有限度的混溶，其相图如图2-7所示。
图2中，E、K2、K1、P、L1、L2、F点构成溶解度曲线，K1L1和K2L2是连结线。
溶解度曲线内是两相区，即一层是苯在水中的饱和溶液，另一层是水在苯中的饱和溶液。
曲线外是单相区。
因此，利用体系在相变化时出现的清浊现象，可以判断体系中各组分间互溶度的大小。
一般来说，溶液由清变浑时，肉眼较易分辨。
所以本实验是用向均相的苯-乙酸体系中滴加水使之变成二相混合物的方法，确定二相间的相互溶解度。
三、仪器药品仪器：具塞锥形瓶(100mL)1只；酸式滴定管(20mL)1只；移液管(1mL、2mL)各1只；刻度移液管(10mL)1只。
药品：冰乙酸(AR.)；苯(AR.)；去离子水等。
四、实验步骤1. 测定互溶度曲线在洁净的酸式滴定管内装水，用移液管移取10.00mL苯及2.00mL 醋酸，置于干燥的100mL具塞锥形瓶中，然后在不停地摇动下慢慢地滴加水，至溶液由清变浑时，即为终点，记下水的体积。
三元相图的绘制详解
三元相图的绘制详解在材料科学、化学等领域，三元相图是一种非常重要的工具，它能够直观地展示三种组分在不同条件下的相态变化和平衡关系。
三元相图的绘制并非易事，需要对相关的理论知识有深入的理解，并掌握一定的实验技巧和数据处理方法。
下面，就让我们一起来详细了解三元相图的绘制过程。
要绘制三元相图，首先得明确什么是三元相图。
简单来说，三元相图是表示在恒压和恒温下，由三种组分构成的系统中，各相的状态与成分之间关系的图形。
它通常由等边三角形组成，三角形的三个顶点分别代表三种纯组分。
绘制三元相图的第一步是确定研究的体系和实验条件。
这包括选择要研究的三种物质，设定温度、压力等参数。
在确定了体系和实验条件后，接下来就是进行实验获取数据。
实验方法多种多样，常见的有热分析法、金相法、X 射线衍射法等。
以热分析法为例，我们将不同成分的样品加热或冷却，通过测量样品的温度随时间的变化，来确定相变点。
在实验过程中，需要精确控制温度变化的速率，以确保测量结果的准确性。
同时，要对多个不同成分的样品进行测试，以获得足够的数据来绘制相图。
当我们获得了大量的实验数据后，就可以开始着手绘制相图了。
绘制的过程中，需要将实验得到的相变温度和成分数据标注在等边三角形的坐标上。
在标注数据时，要注意坐标的转换和计算。
因为在三元相图中，成分通常用质量分数或摩尔分数来表示，而不是直接用实验中测量得到的数值。
比如说，如果我们知道了三种组分 A、B、C 的质量分数分别为 wA、wB、wC，那么在等边三角形坐标中，对应的坐标点可以通过以下公式计算：对于 A 组分，横坐标 xA ＝ wA ／（wA ＋ wB ＋ wC) ×边长对于 B 组分，纵坐标 yB ＝ wB ／（wA ＋ wB ＋ wC) ×边长通过这样的计算，我们就可以将实验数据准确地标注在相图上。
标注完数据点后，接下来就是连接这些点，形成相区的边界线。
这需要根据相律和热力学原理来判断。
三相图的绘制(氯化钾、盐酸、水)
Ⅰ、目的要求1．掌握用三角坐标表示三组分相图的方法；2．能正确利用溶解度方法绘制KCl-HCl-H2O三组分系统的相图；3．了解湿固相法的原理，学会确定溶液中纯固相组成点的方法。
Ⅱ、基本原理为了绘制相图就需要通过实验获得平衡时各相间的组成及二相的连接线，即先使体系达到平衡，然后把各相分离，再用化学分析法或物理方法测定达成平衡时各相的组成。
但体系达到平衡的时间，可以相差很大。
对于互溶的液体，一般平衡达到的时间很快；对于溶解度较大，但不生成化合物的水盐体系，也容易达到平衡。
对于一些难溶的盐，则需要相当长的时间，如几个昼夜。
由于结晶过程往往要比溶解过程快得多，所以通常把样品置于较高的温度下，使其较多溶解，然后将其移至温度较低的恒温槽中，使之结晶，加速达到平衡。
另外，摇动、搅拌、加大相界面也能加快各相间的扩散速度，加速达到平衡。
由于在不同温度时的溶解度不同，所以系统所处的温度应该保持不变。
湿固相法的基本原理：在等边三角形相图中凡带有饱和溶液的固相组成点，必定处于饱和溶液组成点和纯固相点的连结线上，测定一组饱和溶液和湿固相（饱和溶液所对应的固相）的组成，它们的连结延长线将交于一点，即纯固相组成点。
本实验是测定在一定温度和压力下，KCl-HCl-H2O三组分体系中各组分的质量百分组成，从而绘制出三组分相图（体系中KCl处于饱和状态，溶解的KCl与KCl固体处于平衡状态）。
由KCl、HCl、H2O组成的三组分体系，在HCl的含量不太高时，HCl完全溶于水而成盐酸溶液，与KCl有共同的负离子Cl-。
所以当饱和的KCl水溶液中加入盐酸时，由于同离子效应使KCl的溶解度降低。
本实验即是研究在不同浓度的盐酸溶液中KCl的溶解度，通过此实验熟悉盐水体系相图的构筑方法和一般性质。
为了分析平衡体系各相的成分，可以采取各相分离方法。
如对于液体可以用分液漏斗来分离。
但是对于固相，分离起来比较困难。
因为固体上总会带有一些母液，很难分离干净，而且有些固相极易风化潮解，不能离开母液而稳定存在。
三组分相图的绘制
实验三组分相图的绘制一实验目的绘制苯一醋酸一水体系的互溶度相图。
为了绘制相图就需通过实验获得平衡时，各相间的组成及二相的连结线。
即先使体系达到平衡，然后把各相分离，再用化学分析法或物理方法测定达成平衡时各相的成分。
但体系达到平衡的时间，可以相差很大。
对于互溶的液体，一般平衡达到的时间很快；对于溶解度较大，但不生成化合物的水盐体系，也容易达到平衡；对于一些难溶的盐，则需要相当长的时间，如几个昼夜。
由于结晶过程往往要比溶解过程快得多，所以通常把样品置于较高的温度下，使其较多溶解，然后把它移放在温度较低的恒温槽中，令其结晶，加速达到平衡。
另外摇动、搅拌、加大相界面也能加快各相间扩散速度，加速达到平衡。
由于在不同温度时的溶解度不同，所以体系所处的温度应该保持不变。
二实验原理水和苯的互溶度极小，而醋酸却与水和苯互溶，在水和苯组成的二相混合物中加入醋酸，能增大水和苯之间的互溶度，醋酸增多，互溶度增大。
当加入醋酸到达某一定数量时，水和苯能完全互溶。
这时原来二相组成的混合体系由浑变清。
在温度恒定的条件下，使二相体系变成均相所需要的醋酸量，决定于原来混合物中水和苯的比例。
同样，把水加到苯和醋酸组成的均相混合物中时，当水达到一定的数量，原来均相体系要分成水相和苯相的二相混合物，体系由清变浑。
使体系变成二相所加水的量，由苯和醋酸混合物的起始成分决定。
因此利用体系在相变化时的浑浊和清亮现象的出现，可以判断体系中各组分间互溶度的大小。
一般由清变到浑，肉眼较易分辨。
所以本实验采用由均相样品加人第三物质而变成二相的方法，测定二相间的相互溶解度。
当二相共存并且达到平衡时，将二相分离，测得二相的成分，然后用直线连接这二点，即得连结线。
一般用等边三角形的方法表示三元相图（图1）。
等边三角形的三个顶点各代表纯组分；三角形三条边AB、BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分的组成；而三角形内任何一点表示三组分的组成。
例如图1-1中的P点，其组成可表示如下：经P点作平行于三角形三边的直线，并交三边于a、b、c三点。
[新版]三相图的绘制（氯化钾、盐酸、水）
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基础化学实验实验 三相图的绘制——O H HCl KCl 2--体系Ⅰ、目的要求1．掌握用三角坐标表示三组分相图的方法；2．能正确利用溶解度方法绘制KCl-HCl-H2O三组分系统的相图；3．了解湿固相法的原理，学会确定溶液中纯固相组成点的方法。
Ⅱ、基本原理为了绘制相图就需要通过实验获得平衡时各相间的组成及二相的连接线，即先使体系达到平衡，然后把各相分离，再用化学分析法或物理方法测定达成平衡时各相的组成。
但体系达到平衡的时间，可以相差很大。
对于互溶的液体，一般平衡达到的时间很快；对于溶解度较大，但不生成化合物的水盐体系，也容易达到平衡。
对于一些难溶的盐，则需要相当长的时间，如几个昼夜。
由于结晶过程往往要比溶解过程快得多，所以通常把样品置于较高的温度下，使其较多溶解，然后将其移至温度较低的恒温槽中，使之结晶，加速达到平衡。
另外，摇动、搅拌、加大相界面也能加快各相间的扩散速度，加速达到平衡。
由于在不同温度时的溶解度不同，所以系统所处的温度应该保持不变。
湿固相法的基本原理：在等边三角形相图中凡带有饱和溶液的固相组成点，必定处于饱和溶液组成点和纯固相点的连结线上，测定一组饱和溶液和湿固相（饱和溶液所对应的固相）的组成，它们的连结延长线将交于一点，即纯固相组成点。
本实验是测定在一定温度和压力下，KCl-HCl-H2O三组分体系中各组分的质量百分组成，从而绘制出三组分相图（体系中KCl处于饱和状态，溶解的KCl与KCl固体处于平衡状态）。
由KCl、HCl、H2O组成的三组分体系，在HCl的含量不太高时，HCl完全溶于水而成盐酸溶液，与KCl有共同的负离子Cl-。
所以当饱和的KCl水溶液中加入盐酸时，由于同离子效应使KCl的溶解度降低。
本实验即是研究在不同浓度的盐酸溶液中KCl的溶解度，通过此实验熟悉盐水体系相图的构筑方法和一般性质。
为了分析平衡体系各相的成分，可以采取各相分离方法。
如对于液体可以用分液漏斗来分离。
实验三--三组分系统相图
5
❖ 等边三角形图示规律：
❖ 1) 在平行于底边的任意一条线上，所有代 表物系的点含顶角组分的质量分数相等。例 如图2中的D，O，Q 物系点，含A的质量分 数相同。
取8只干燥的具塞锥形瓶，按表1中乙酸正丁酯、水、乙醇的体积配制 1-8号溶液，分别往1-2号溶液中滴定乙酸正丁酯至清液变浊，往3-8号溶 液中滴定[1]水至清液变浊，记录相应的滴定体积于表1中。
❖ 2．连接线的测定
按表2 “共轭溶液” 项中的体积将乙酸正丁酯、乙醇、水（H液）置于干 燥的50mL分液漏斗中，充分摇动后静置分层（H液先配好静置待用）， 取水层（下层）约1mL于干燥的50mL具塞锥形瓶并称重（实验前需将空 的具塞锥形瓶称重），可得WG。然后用干燥的滴管逐滴加入表2中乙酸 正丁酯-乙醇溶液（E液），边滴边摇，滴至由浊变清后称重，可得WE， 所有数据记录于表2。
❖ 2) 过某一顶点的直线上，物系中其它两个 顶角组分的含量比相同。例如在图2中通过 顶点A的直线AN上，组分B和C含量之比都 相同。
❖ 3) 通过顶点的任一条线上，离顶点越近， 代表顶点组分的含量越多，反之亦然。例如 图2的M点中含A多；N点中含A少 。
图2 等边三角形图示规律
6
❖ 4) 若把任意两个三组分系统（其物系点分别为图 3中的M和N）混合成一个新的物系（图3中的O点 ），则O点一定在MN的连线上。O点的位置靠近 量多的物系点，可用杠杆规则求算。
❖ 5) 由三个三组分系统D，Q，F混合而成的新系统 的物系点(见图3)，落在这三点组成三角形的重心 位置，即H点。先用杠杆规则求出D，Q混合后新 体系的物系点E，再用杠杆规则求出E，F混合后 的新体系物系点H，H即为三角形DQF的重心。 这一规则称为重心规则 。
三组分体系的相图及其应用
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2021/4/3
等边三角形表示法的特点：
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2021/4/3
等边三角形表示法的特点：
(6) 设S为三组分液相体系， 当S中析出A组分，剩余液相 组成沿AS延长线变化，设到 达b 。析出A的质量可以用 杠杆规则求算：
一定与底边平行。
继续加醋酸，使B，C两组分互溶度增加，连结线 缩短，最后缩为一点，O点称为等温会溶点（isothermal consolute point），这时两层溶液界面消失，成单相。 组成帽形区的aob曲线称为双结线（binoal curve）。
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萃余相组成为 x1 ，蒸去S，物系点沿 Sx1 移动，到达
H点，含烷烃量比F点高。
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2021/4/3
二次萃取
在萃余相 x1 中再加萃取剂，物系点沿 x1S 方
向移动，设到达O’点，再摇动分层，萃取相组成
为y2 ，蒸去萃取剂，芳烃含量更高。萃余相组成
为 x2 ，含烷烃则更多。重复多次，可得纯的芳烃
2021/4/3
T - x1，x2 图
将三液体中有一对部分互 溶的体系画成正三棱柱形立体 图，纵坐标为温度，每个水平 截面为正三角形组成图。
温度不断升高，互溶程度 加大，两液相共存的帽形区逐 渐缩小，最后到达K点，成均 一单相。将所有等温下的双结 线连成一个曲面，在这曲面之 内是两相区。
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BDC区是B(s)，D(s)和 C(s)的三固相共存区。 属于这种体系的有Na 2SO 4 NaCl - H2O ，水合物为大
三组分体系相图实验报告(精品DOC)
三组分体系相图实验报告（精品DOC）三组分体系相图的制备一:实验目的制备等温、等压下苯-水-乙酸三组分体系相图。
二、实验原理三组分体系的组成可用等边三角坐标表示。
等边三角形三个顶点分别代表纯组分A、B和C。
则AB线上各点相当于A和B组分的混合体系，BC线上各点相当于B 和C组分的混合体系，AC线上各点相当于A和C组分的混合体系。
在苯-水-乙酸三组分体系中，苯与水是部分互溶的，而乙酸和苯、乙酸和水都是完全互溶的。
设由一定量的苯和水组成一个体系，其组成为K，此体系分为两相:一相为水相，一项为苯相。
当在体系中加入乙酸时，体系的总组成沿AK线移至N 点。
此时乙酸溶于水相及苯相，同时乙酸促进苯与水互溶，故此体系由两个分别含有三个组分的液相组成，但这两个液相的组成不同。
若分别用b1、c1表示这两个平衡的液相的组成，此两点连线称为连接线，这两个溶液称为共轭溶液。
代表液-液平衡体系中所有共轭液相组成的点的连线称为溶解度曲线。
曲线以下区域为两相共存区，其余部分为均相区。
此图称为含一对部分互溶组分的三组分体系液-液平衡相图。
按照相律，三组分相图要画在平面上，必须规定两个独立变量。
本实验中，它们分别是温度(为室温)和压力(为大气压)。
三、实验仪器与药品1、仪器25ml酸式滴定管2支、5ml移液管1支、盖锥形瓶。
2、药品苯(分析纯)、乙酸(分析纯)、蒸馏水。
四、实验步骤1、取8个干燥的5毫升带盖锥形瓶，按照记录表格中的规定提及用滴定管即移液管配制六种不同浓度的苯乙醇溶液，即两种不同浓度的水乙醇溶液。
2、用滴定管向已配好的水-乙醇溶液中滴苯，至清液变浑浊，记录此时每种清液中水的体积。
滴定时必须充分摇荡，同时注意动作迅速，尽量避免由于苯、乙醇的挥发而引起的误差。
3、读取室温。
4、记录表格。
五、实验数据表1-2 溶解度曲线有关数据记录表室温:22?体积(ml) 溶液编号苯水乙醇1 0.20 3.50 1.502 0.25 2.50 2.503 1.00 3.00 5.004 1.50 1.60 4.005 2.50 0.90 3.506 3.00 0.60 2.507 3.50 0.35 1.508 4.00 0.15 1.00六、数据处理将各溶液滴定终点时各组分的体积，根据它们在实验温度下的密度(查附录二和附录三)换算为质量，求出各溶液滴定终点时的质量分数或质量分数的浓度。
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表示。
对于凝聚系统，为了便于研究，通常恒定T，P，则
剩余两个变量，只需用平面图就可以表示，常采用
等边三角形表示法。
3
二、 基本原理
等边三角形表示法：（如图1所以）
1.等边三角形的三个顶点分别
表示纯组分A、B和C。
2.三条边上的点代表相应两个
组分所形成的二组分系统，其
刻度为相应组分的质量分数。
三组分系统相图
药学院基化系
2012.4.01
1
一、 实验目的
1.熟悉相律及三角坐标表示三组分相图的方法
2.绘制具有一对共轭溶液的三组分相图
2
二、 基本原理
对于三组分系统，依相律：f =c–Φ+2,得 f=5 -Φ，当
Φ =1时，f=4。
说明系统最多有 4 个独立变量，需用四维立体图型
1.由密度公式[2]将体积换算成质量，并算出质量分数，然后在三角坐
标系 中绘制其互溶度曲线。
表1 互溶度曲线测定
编号 乙酸正 丁酯 1 2 3 4 5 6 7 8 0.9 1.7 2.5 2.8 4 5 体积/mL 水 5 10 乙醇 0 3.2 2.85 2.55 2.1 1.6 1 0 乙酸正 丁酯 质量/g 水 乙醇 乙酸正 丁酯 质量分数 水 乙醇
8
三组分系统中互溶度曲线和连接线的测定
2. 原体系（共轭溶液体系）在坐标点为 H点，因在两相区内，故分成两个相点G、 I，将组成为E（质量分数为0.66）的乙酸 正丁酯-乙醇混合溶液滴加到组成为G，其 质量为WG的三组分溶液中，则系统组成将 沿GE线移动（图4），当移至F点时，体系 进入单相区，溶液由浑浊变清亮。 从杠杆规则可知，加入的乙酸正丁酯乙醇混合物质质量WE与G液的质量WG之比 符合FG/EF=WE/WG，通过实验数据，即可 知的比值，过E点作互溶度曲线的割线，使 线段符合上式，从而可确定G点得位置， 连接G点与原系统总组成H点并延长交曲线 于点，既得连接线GI。
图2 等边三角形图示规律
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4) 若把任意两个三组分系统（其物系点分别为图 3中的M和N）混合成一个新的物系（图3中的O 点），则O点一定在MN的连线上。O点的位置靠 近量多的物系点，可用杠杆规则求算。
5) 由三个三组分系统D，Q，F混合而成的新系统 的物系点(见图3)，落在这三点组成三角形的重心 位置，即H点。先用杠杆规则求出D，Q混合后新 体系的物系点E，再用杠杆规则求出E，F混合后 的新体系物系点H，H即为三角形DQF的重心。 这一规则称为重心规则 。
图3 三组分系统的杠杆规则
7
三组分系统中互溶度曲线和连接线的测定
1. 在乙酸正丁醇，乙醇和水这三种液 体中，乙酸正丁酯与水只能部分互溶， 而乙酸正丁酯与乙醇、乙醇与水可以 完全互溶。配制不同组分的乙酸正丁 酯和乙醇，在其中逐渐滴加水，当溶 液由清亮变浊时候，该点既是组分由 单向区进入两相区，由此可记录8个点， 可以观察到系统组成由A向C移动(图4)。 通过滴定法确定的这8个点用一条平滑 的曲线连接起来即得互溶度曲线。互 溶度曲线内为两相区，曲线外为单相 区。
1.80
8.50 5.00
WG= WE= WE /WG =
[1] 滴定时动作要迅速，摇荡要充分。 [2]ρ 乙醇=0.80625-8.461×10-4t+1.6×10-7t2 ρ 乙酸正丁酯=0.90106-1.02×10-3t+1.5992×10-6t2-1.64352×10-8t3
12
图1 三角坐标图表示的A、B、C三组分
4
二、 基本原理
等边三角形表示法：（如图1所以）
3.三角形内部的点代表一个三组分系统，过该点 作平行于各边的平行线，在各边上的截距代表对 应顶点组分的含量，如在D点中，三个组分分别 为wA=0.2，wB=0.5，wC=0.3，且wA+wB+wC=1。
4.若通过三角坐标图内部的一个物系点分别作两 个侧边的平行线与底边相交，就将底边分为三段。 中间段的长度表示A组分的含量；右边段表示B 组分的含量；左边段表示C组分的含量。
图1 三角坐标图表示的A、B、C三组分
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等边三角形图示规律： 1) 在平行于底边的任意一条线上，所有代 表物系的点含顶角组分的质量分数相等。例 如图2中的D，O，Q 物系点，含A的质量分 数相同。 2) 过某一顶点的直线上，物系中其它两个 顶角组分的含量比相同。例如在图2中通过 顶点A的直线AN上，组分B和C含量之比都 相同。 3) 通过顶点的任一条线上，离顶点越近， 代表顶点组分的含量越多，反之亦然。例如 图2的M点中含A多；N点中含A少 。
干燥的50mL分液漏斗中，充分摇动后静置分层（H液先配好静置待用），
取水层（下层）约1mL于干燥的50mL具塞锥形瓶并称重（实验前需将空 的具塞锥形瓶称重），可得WG。然后浊变清后称重，可得WE， 所有数据记录于表2。
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五 数据记录及处理
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四 实验步骤
1．互溶度曲线的测定
取8只干燥的具塞锥形瓶，按表1中乙酸正丁酯、水、乙醇的体积配制 1-8号溶液，分别往1-2号溶液中滴定乙酸正丁酯至清液变浊，往3-8号溶
液中滴定[1]水至清液变浊，记录相应的滴定体积于表1中。
2．连接线的测定 按表2 “共轭溶液” 项中的体积将乙酸正丁酯、乙醇、水（H液）置于
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2. 在三角坐标系中找出E液组成点，过E点作互溶度曲线的割线EG，割
曲线于F点，由FG/EF=WE /WG确定G点，连接G点与H点并延长交互
溶度曲线于I点，则GI为所求的连接线。
表2 连接线的测定
溶液 乙酸正丁酯 H液 水 体积/mL 2.70 4.00 质量/g 质量分数 空瓶重=
乙醇
乙酸正丁酯 E液 乙醇