双液系气液平衡相图的绘制华南师范大学物化实验

正后：t 沸=t 观+Δt 露茎。
编号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
乙醇体积分数
/% 100 90 70 50 38 22 15 10
5 0
h/℃
t 观/℃
t 环/℃
表 1.露茎校正数据记录
Δt 露茎/℃ t 沸/℃
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。
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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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。
四、数据处理
溶液沸点的校正 （1）由于温度计的水银未全部浸入待测温度的区域内而需进行露茎校正。
Δt 露茎=Kh（t 观-t 环）
式中，K=，是水银对玻璃的相对膨胀系数；h 为露出于被测体系之外的水
银柱长度，称露茎高度，以温度差值表示；t 观为测量温度计上的读数；t 环为环
境温度，可用辅助温度计读出，其水银球置于测量温度计露茎的中部。露茎校
平衡，可以等小槽中气相冷凝液体收集满后，调节冷凝管的三通阀门，使冷凝
液体流回圆底烧瓶，重复三次，直到温度计上的读数稳定数分钟，记录温度计
的读数，同时读出环境的温度；算出露茎温度，以便进行温度校正，并读出室 内大气压力。 取样
切断电源，停止加热，在冷凝管三通小槽处放置一个标有相应浓度记号的 尾接小试管，并调节冷凝管的三通阀门，使冷凝液体不再流回至圆底烧瓶，而 是流入尾接小试管中，并立即塞紧，防止其挥发；再用另一支干燥胶头滴管， 从侧管处吸取容器中的溶液约 1~2mL，转移到另一个小试管，也立即塞紧，两 支小试管置于盛有冷水的小烧杯中保持待测，以防组分改变。在样品的转移过 程中动作要迅速而仔细。并应尽早测定样品的折射率，不宜久藏。当沸点仪内 液体冷却后，将该溶液自侧管倒入到指定的回收瓶中，再换另一浓度的双液体 系溶液测定。 折射率的测定
分别测定上面取的气相和液相样品的折射率。每次加样要测读两次，若读 得的两个数值很接近，则取其平均值。每次加样前测量之前，必须先将折光仪 的棱镜面洗净，方法是用数滴挥发性溶剂（如丙酮）淋洗，再用擦镜纸轻轻擦 去残留在镜面上的溶剂，阿贝折射计在使用完毕后也必须将镜面处理干净。 平衡气相和液相组成的测定
根据气相折射率的数据，在工作曲线 n-x 上分别查出平衡气相和液相的组 成（x）。按上述步骤，本别测定乙醇和乙酸乙酯的沸点，以及各溶液的沸点和 平衡时气相和液相的组成。
相点连成气相线和液相线，即得 T-x 平衡图。
三、实验步骤
乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率组成工作曲线的测绘 折射率-体积分数工作曲线。
对于乙醇-乙酸乙酯等部分有机液体混合体系，当使用体积分数（φ）表示
时，能得到直线的工作曲线，故只要分别准确测出 25℃时纯乙醇、乙酸乙酯的
折射率，将其连成直线，就得到 折射率-摩尔分数工作曲线。
沸点测定仪
沸点测定仪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液平衡气
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）。改变体系总成
分，再如上法找出另一对坐标点。这样得若干对坐标点后，分别按气相点和液
粗略配制乙醇体积分数为 5%、10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%
组成的乙醇-乙酸乙酯溶液。 沸点的测定
自侧管假如索要测定的溶液（约 20mL），其页面应在水银球的中部。打
开冷凝水，接上电源，用调压变压器调节电压（约 12V），将液体缓慢加热使
液体沸腾，最初在冷凝管下端内的液体不能代表平衡气相的组成，为加速达到
二、实验原理
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。 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。
工作曲线（n-V）。
在
线上取 8 个点，利用乙醇、乙酸乙酯的密度合量比（%）等
条件将以上点对应体积分数换算成摩尔分数，按对应的折射率重新绘
点，再将点连成平滑曲线，即为 工作曲线（n-x）。 沸点仪的安装
将沸点仪洗净、烘干。检查带温度计的软木塞是否塞紧、电热丝是否靠近
容器底部的中心，温度计的水银球位置是否合适。 样品的测定 溶液的配制
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
据杠杆原理，两相的相对量也一定。反之，实验中利用回流的方法保持气液两
相的相对量一定，则体系的温度也随之而定。
（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。
t / oC t / oC
t / oC
tB
tB tA
tA
tA
tB
A
x B
(a)
B
A
x B
x'
B
(c)
图 1. 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）