双液系

兰州大学化学化工学院

基础化学Ⅱ实验报告

（物理化学实验）

题目：双液系气—液平衡相图

指导教师：吴莉

班级：11级功能材料

姓名：倪思慧

组号：11

仪器号：④

室温：18.8 ℃大气压：82.87 kPa 实验地点：C311 日期：2013年11月25日

一．实验目的

1.在常压下利用气液平衡仪，测定乙醇-环己烷体系气液平衡温度及气液相的组成，由此绘制体系的T-x相图。

2.由所绘相图确定恒沸点和恒沸组成。

二．实验原理

在常温下，任意两种液体混合组成的体系称为双液体系。若两液体能按任意比例相互溶解，则称完全互溶双液体系;若只能部分互溶，则称部分互溶双液体系。

液体的沸点是指液体的蒸气压与外界大气压相等时的温度。在一定的外压下，纯液体有确定的沸点。而双液体系的沸点不仅与外压有关，还与双液体系的组成有关。图Ⅲ-4-1是一种最简单的完全互溶双液系的T—X图。图中纵轴是温度(沸点)T，横轴是液体B的摩尔分数X B(或质量百分组成)，上面一条是气相线，下面一条是液相线，对应于同一沸点温度的二曲线上的两个点，就是互相成平衡的气相点和液相点，其相应的组成可从横轴上获得。因此如果在恒压下将溶液蒸馏，测定气相馏出液和液相蒸馏液的组成就能绘出T—X图。

如果液体与拉乌尔定律的偏差不大，在T—X图上溶液的沸点介于A、B二纯液体的沸点之间(见图Ⅲ-4-1)，实际溶液由于A、B二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在T—X图上会有最高或最低点出现，如图Ⅲ-4-2所示，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，靠蒸馏无法改变其组成。如HCl与水的体系具有最高恒沸点，苯与乙醇的体系则具有最低恒沸点。

图Ⅲ-4-1 完全互溶双液系的图III-4-2 完全互溶双液系的另一种类型相图

一种蒸馏相图

本实验是用回流冷凝法测定环已烷—乙醇体系的沸点—组成图。其方法是用阿贝折射仪测定不同组成的体系，在沸点温度时气、液相的折射率，再从折射率—组成工作曲线上查得

相应的组成，然后绘制沸点—组成图。

三．仪器试剂

阿贝折光仪1台，超级恒温槽1套，沸点仪1套，温度计：50~100℃最小分度0.1℃1支，调压变压器（0.5KVA）1台，循环水泵1台，水浴锅1个，升降台1个，毛巾1条，取样瓶1套，50mL量筒1个，10mL量筒1个，擦镜纸，滴管若干。

摩尔分数为0.1、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、0.9的环己烷-乙醇标准溶液。

四．实验步骤

1.插上数字式温度计电源，将温度探头置于被测物质中。打开开关。预热10min。待示数稳定后，读数。

2.从支管L加入待测溶液30mL，打开冷却水，接通电源，调节电压为20V。当液体沸腾后，调节冷却水的流量，使蒸汽在冷凝管回流高度不超过2cm。如此沸腾一段时间，冷凝水不断淋洗小室D中的液体后，经毛细管H又回流至烧瓶底部。待毛细管中出现均匀小泡状冷凝液往烧瓶底部回流后，开始记录温度计读数，每隔3~5min读一次数，直到三次读数相差±0.1℃后，可认为气液两相已达平衡。

3.从小室D取出气相冷凝液加入阿贝折光仪，测出折光率。再从小室D取一次气相冷凝液重复上述步骤，应使各次测量的折光率之间的差值不超过±0.0002，否则再取样测量，然后从支管中吸取烧瓶中液体加入阿贝折光仪测出折光率。再从支管中吸取液体作一次平行实验。同样应使各次折光率的测量值不能超过±0，0002。取测量值的平均值。测量完毕后，从支管将样品倒回原来的试剂瓶。

4.依次测定9个待测液，测定结束清理仪器，恢复原状。

5.绘制环己烷-乙醇溶液的折光率-组成工作曲线，用阿贝折光仪分别测定仪配制好的含环己烷为0.1、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、0.9环己烷-乙醇溶液的组成（为横坐标）对测得的相应溶液的折光率（为纵坐标）作图，即得折光率-组成工作曲线。

五．数据处理

1. 作出折光率-组成标准工作曲线

2. 用内插法从标准工作曲线上查出平衡时各待测溶液的气相、液相组成，并作环己烷-乙

醇的气液平衡相图

组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V 乙醇/mL 30 24.89 20.51 13.43 10.53 7.95 3.57 1.70 0

V 环己烷/mL 0 5.11 9.49 16.57 19.47 22.05 26.43 28.30 30

摩尔浓度

0 0.1 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.0

沸点/℃ 72.19 65.91 61.77 59.59 59.39 59.30 59.79 61.19 73.84

72.21 65.92 61.76 59.59 59.40 59.31 59.80 61.20 73.84

72.20 65.91 61.77 59.60 59.40 59.31 59.80 61.20 73.84

沸点平均值 72.20 65.91 61.77 59.59 59.40 59.31 59.80 61.20 73.84 沸点真实值 83.13 75.89 71.12 68.62 68.39 68.29 68.85 70.46 85.02

气相折光率 1.3638 1.3908 1.3974 1.4001 1.4009 1.3998 1.4006 1.4009 1.4213 1.3640 1.3911 1.3972 1.4000 1.4007 1.4000 1.4008 1.4010 1.4213

平均值 1.3639 1.3910 1.3973 1.4001 1.4008 1.3999 1.4007 1.4010 1.4213

液相折光率 1.3600 1.3669 1.3740 1.3893 1.3937 1.4040 1.4134 1.4185 1.4213 1.3599 1.3668 1.3741 1.3891 1.3939 1.4038 1.4134 1.4186 1.4213

平均值 1.3600 1.3669 1.3741 1.3892 1.3938 1.4039 1.4134 1.4186 1.4213 气相组成 0.00 0.43 0.53 0.57 0.59 0.57 0.59 0.59 0.92 液相组成 0.00 0.04 0.16 0.40 0.47 0.64 0.79 0.87 0.92 摩尔浓度 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 折光率 1.3602 1.3687 1.3777 1.3841 1.3922 1.3984 1.4034 1.4090 1.4136 1.4186