实验6 Sn-Bi二组分固液相图的绘制
6.二组分固-液相图的测绘
Cd – Bi 二元相图的绘制
熔液全部凝固为Cd(s)和Bi(s)后,温度继续下降. 和 熔液全部凝固为 后 温度继续下降. f* = K - Φ + 1 = 2 – 2 + 1=1 的步冷曲线d情况相似 出先析出Cd. 含70%的Cd的步冷曲线 情况相似,只是转折点 出先析出 . 的 的步冷曲线 情况相似,只是转折点F出先析出 将转折点分别标在T-x图上. 将转折点分别标在 图上. 图上 (4)完成 系统的T-x相图 (4)完成Bi-Cd 系统的 相图 完成
二组分固二组分固-液相图的测绘
一,目的要求
液相图的基本特点; ★了解二组分固-液相图的基本特点; 了解二组分固 液相图的基本特点
★掌握二组分固 液相图的绘制方法; 掌握二组分固-液相图的绘制方法 二组分固 液相图的绘制方法;
★用热分析法绘制镉-铋二元金属相图. 用热分析法绘制镉-铋二元金属相图.
二1.0Bi
0.4Cd 1.0Cd 0.2Cd 0.7Cd b c d e a H A' A F C
物理化学实验所有课后习题和思考题答案
物理化学实验所有课后习题和思考题答案Revised final draft November 26, 2020实验一燃烧热的测定1. 在本实验中，哪些是系统哪些是环境系统和环境间有无热交换这些热交换对实验结果有何影响如何校正提示：盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境，系统和环境之间有热交换，热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。
2. 固体样品为什么要压成片状萘和苯甲酸的用量是如何确定的提示：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。
3. 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。
4. 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些本实验成功的关键因素是什么提示：能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。
本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。
5. 使用氧气钢瓶和氧气减压器时要注意哪些事项？提示：阅读《物理化学实验》教材P217-220实验二凝固点降低法测定相对分子质量1. 什么原因可能造成过冷太甚若过冷太甚，所测溶液凝固点偏低还是偏高由此所得萘的相对分子质量偏低还是偏高说明原因。
答：寒剂温度过低会造成过冷太甚。
若过冷太甚，则所测溶液凝固点偏低。
根据公式和可知由于溶液凝固点偏低，T f偏大，由此所得萘的相对分子质量偏低。
2. 寒剂温度过高或过低有什么不好？答：寒剂温度过高一方面不会出现过冷现象，也就不能产生大量细小晶体析出的这个实验现象，会导致实验失败，另一方面会使实验的整个时间延长，不利于实验的顺利完成；而寒剂温度过低则会造成过冷太甚，影响萘的相对分子质量的测定，具体见思考题1答案。
3. 加入溶剂中的溶质量应如何确定加入量过多或过少将会有何影响？答：溶质的加入量应该根据它在溶剂中的溶解度来确定，因为凝固点降低是稀溶液的依数性，所以应当保证溶质的量既能使溶液的凝固点降低值不是太小，容易测定，又要保证是稀溶液这个前提。
二组分固液系统相图的测定
二组分固液系统相图的测定一、实验目的1、利用步冷曲线建立二组分铅---锡固液系统相图的方法。
2、介绍PID 温度控制技术和热电阻的使用。
二、实验原理本实验的目的是通过热分析法获得的数据来构建一个相图，用于表示不同温度、组成下的固相、液相平衡。
不同组成的二组分溶液在冷却过程中析出固相的温度可以通过观察温度 – 时间曲线的斜率变化进行检测。
当固相析出时，冷却速率会变得比较慢，这可归因于固化过程释放的热量部分抵消了系统向低温环境辐射和传导的热量。
A BB%abce fB (c )%I II IIII II III BT/K t（a ） （b ）图8.1 二元简单低共熔物相图（a ） 及其步冷曲线（b ）图8.1（a ）是典型的二元简单低共熔物相图。
图中A 、B 表示二个组分的名称，纵轴是物理量温度T ，横轴是组分B 的百分含量B %。
在acb 线的上方，系统只有一个相（液相）存在；在ecf 线以下，系统有两个相（固相A 和固相B ）存在；在ace 所包围的区域内，一个固相（固体A ）和一个液相（A 在B 中的饱和熔化物）共存；在bcf 所包围的区域内，一个固相（固体B ）和一个液相（B 在A 中的饱和熔化物）共存。
c 点有三相（互不相溶的固体A 和固体B ，以及A 、B 的饱和熔化物液相）共存，根据相律，在压力确定的情况下，三相共存时系统的自由度为零，即三相共存的温度为一定值，在相图上表现为一条通过c 点的水平线，处于这个平衡状态下的系统温度T c 、系统组成A 、B 和B (c )%均不可改变，T c 和B (c )%构成的这一点称为低共熔点。
热分析法是绘制相图的常用实验方法，将系统加热熔融成一个均匀的液相，然后让系统缓慢冷却，以系统温度对时间作图得到一条曲线，称为步冷曲线或冷却曲线。
曲线的转折点表征了某一温度下发生相变的信息，由系统组成和相变点温度可以确定相图上的一个点，多个实验点的合理连接就形成了相图上的相线，并构成若干相区。
二组分固---液相图的绘制
《物理化学实验》讲义 第三部分 实验 德州学院化学系 王敦青二组分固---液相图的绘制一、实验目的1.学会用热分析法测绘Sn —Bi 二组分金属相图。
2.了解热分析法测量技术。
3.掌握SWKY 数字控温仪和KWL-08可控升降温电炉的基本原理和使用。
二、预习要求了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。
三、实验原理测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线叫步冷曲线。
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线;当体系内发生相变时，则因体系产生之相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。
利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。
二元简单低共熔体系的冷却曲线具有图1所示的形状。
图1 根据步冷曲线绘制相图 拐点后，开始有固体凝固出来，液相成分不断变化，平衡温度也不断随之改变，直到达到其低共熔点温度，体系平衡，温度保持不变（平台）；直到液相完全凝固后，温度又迅速下降。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。
此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度;但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。
见图2。
遇此情况，可延长DC 线与AB 线相交，交点E 即为转折点。
图3是二元金属体系一种常见的步冷曲线。
当金属混合物加热熔化后冷却时，由于无相变发生，体系的温度随时间变化较大，冷却较快（1~2段）。
若冷却过程中发生放热凝固，产生固相，将减小温度随时间的变化，使体系的冷却速度减慢（2~3段）。
二组分金属相图的绘制
二组分金属相图的绘制一、实验目的1.了解固-液相图的基本特点；2.学会用热分析法测绘Sn—Bi二组分金属相图；3.了解热电偶测量温度和进行热电偶校正的方法。
二、实验原理测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线叫步冷曲线。
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生之相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。
利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。
二元简单低共熔体系的冷却曲线具有图1所示的形状。
图1 根据步冷曲线绘制相图将步冷曲线的转折温度与对应的组成描点，连结这些点得液相单相区与固液双相区的分界线；由各组成样品平台温度的平均值做低共熔线；从低共熔线往下作垂线，垂线长度对应的平台长度，连接这些点得塔曼三角形，从而确定固溶体区的边界和低共熔点。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。
此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难，见图2。
遇此情况，可延长dc 线与ab 线相交，交点e 即为转折点。
三、仪器及试剂1.仪器: 数字控温仪；KWL-08可控升降温电炉；铂电阻温度传感器；计算机2.药品: Sn(化学纯)；Bi(化学纯)；石墨粉。
四、实验步骤1. 配制Bi 质量百分数为5％、20％、40％、60％、70％、80％、95％的Bi-Sn 混合物 克，分别装入金属样品管中，再加入少许石墨（约 克），以防金属加热过程中接触空气而氧化。
实验7 二组分固-液相图的绘制
实验评注与拓展
绘制固液二组分相图的方法通常有溶解度法和热分析法。
溶解度法
指在确定的温度下，直接测定固液两相平衡时溶液的 浓度，然后根据测得的温度和相应的溶解度数据绘制相图， 这种方法使用于常温下易测定组成的体系，如水-盐二组分体 系等。 热分析法 适用于常温下不便直接测定固液平衡时溶液组成的体系(如合 金和有机化合物凝聚体系),通常利用相变时的热效应来测定组 成以确定体系的温度,然后根据选定的一系列不同组成的二组 分体系所测定的温度绘制相图.此种方法简单、易于推广，对 于一些二组分金属体系，若挥发的蒸汽对人体健康有害，则 可采用热分析法的另一种差热分析（DTA）或差示扫描（ DSC）法绘制相图。
定压下将体系熔融后，使之从高温逐渐冷却，每隔一定时间记录一次温 度，作温度对时间的变化曲线，即步冷曲线。
当熔融体系在冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降并得到一 条光滑的步冷曲线;若冷却过程中体系发生相变，则体系中产生的相变热将与 自然冷却时体系放出的热量相抵偿，步冷曲线会出现转折点，转折点所对应 的温度即为体系发生相变的温度。 测定一系列组成不同样品的步冷曲线，利用步冷曲线所得到的一系列组 成和所对应的相变温度数据，以横轴表示样品的组成，纵轴表示开始出现相 变的温度，把这些点连接起来，可绘制出金属相图。
数据处理
（1）用已知纯Pb、纯Sn的熔点及水 的沸点作横坐标，以各纯物质相变 点的热电势为纵坐标,画出热电偶的 T-E工作曲线. （2）找出各步冷曲线中拐点和平台对 应的热电势. （3）从热电偶的工作曲线上查出各拐 点温度和平台温度，以温度为纵坐 标，以组成为横坐标，绘出Sn—Pb 二元金属相图. (4)从所得相图中求出低共溶点的温度 以及低共溶混合物的组成
提问与思考
实验6 Sn-Bi二组分固液相图的绘制
实验6 Sn-Bi二组分固液相图的绘制【实验目的】1.掌握热分析法绘制二组分固液相图的原理及方法；2.了解纯物质与混合物步冷曲线的区别并掌握相变点温度的确定方法；3.了解简单二组分固液相图的特点；4.掌握数字控温仪及KWL-80可控升温电炉的使用方法。
【实验原理】凝聚系统受压力影响很小，因此通常讨论其定压下相平衡图。
根据相律，定压下二组分系统f mix=2,最多有温度和组成两个独立变量，其相图为温度－组成图。
凝聚系统相图绘制：常用溶解度法和热分析法。
溶解度法：定温度下，直接测定固－液两相平衡时溶液的浓度，依据测得的温度和溶解度数据绘制成相图，适用于常温下易测定组成的系统，如水盐系统。
热分析法：绘制金属相图最常用的实验方法。
原理：测定系统由高温均匀冷却过程中的时间、温度数据，绘制冷却曲线。
根据冷却曲线可分析相态变化（若在均匀冷却过程无相变化，系统温度将随时间均匀下降。
若系统在均匀冷却过程中有相变化，由于体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。
）。
简单二组分凝聚系统，其步冷曲线有三种类型。
图 6.1(a)为纯物质的步冷曲线。
冷却过程中无相变发生时，系统温度随时间均匀降低，至b点开始有固体析出，建立单组分两相平衡，f=0，温度不变，步冷曲线出现水平段bc，直至液体全部凝固(c点)，温度又继续均匀下降。
水平段所对应的温度为纯物质凝固点。
图6.1(b)为二组分混合物的冷却曲线。
冷却过程中无相变发生时，系统温度随时间均匀降低，至b点开始有一种固体析出，随着该固体析出，液相组成不断变化，凝固点逐渐降低，到c点，两种固体同时析出，固液相组成不变，系统建立三相平衡，此时f=0，温度不随时间变化，步冷曲线出现水平段cd，当液体全部凝固(d点)，温度又继续均匀下降。
水平段cd所对应的温度为二组分的低共熔点温度。
图6.1(c)为二组分低共熔混合物的步冷曲线。
二组分固液相图的测绘实验报告思考题答案
二组分固液相图的测绘实验报告思考题答案专业：xxxx 学号：xxxxx实验人：xxx 同实验人：xxx实验名称：物化实验气压：101.325Kpa 温度：25℃二组分金属固液相图的绘制实验目的1. 掌握热分析法（步冷曲线法）测绘Bi-Sn二组分固-液相图的原理和方法。
2. 了解简单二组分固-液相图的特点。
3. 掌握KWL-07可控升降温电炉及SWKY-Ⅲ数字控温仪的使用方法。
实验原理热分析法则是观察被研究系统温度变化与相变化的关系，这是绘制金属相图最常用的实验方法。
其原理是将系统加热熔融，然后使其缓慢而均匀地冷却，每隔一定时间记录一次温度，绘制温度与时间关系曲线——步冷曲线。
若系统在均匀冷却过程中无相变化，其温度将随时间均匀下降。
若系统在均匀冷却过程中有相变化，由于体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。
二组分系统相图有多种类型，其步冷曲线也各不相同，但对于简单二组分凝聚系统，其步冷曲线有三种类型。
实验步骤1. 连接数字控温仪和可控升降温电炉，接通电源。
由于本仪器可同时测量份样品，样品搭配为1号（0%的Bi）和3号（58%的Bi）,2号（30%的Bi）和4号（80%的Bi），最后测5号（100%的Bi）。
2. 先取1号和3号样品管放至控温区电炉的两炉膛，传感器1置于传感器插孔测炉温，传感器2置于任一样品管测样品温度。
打开数字控温仪的开关，设定温度，一般为样品全部熔化后再升高50℃为宜。
设好后，将控温仪调制工作状态，控温区电炉开始加热，在样品熔化的过程中，同时对试样进行搅拌，待样品完全熔化后，打开电炉电源开关，调节“加热量调节”旋钮对测温区电炉进行补热，补热大小为比转折点或平台所对应的温度低50℃。
3. 补热合适时，关闭“加热量调节”，用钳子将熔化好的样品管小心移至测温去炉膛，并将两只传感器1和2插入样品管中，记住两支传管器所对应的样品组成，同时将下面要测的2号和4号样品管置于加热区炉膛，进行预热。
Sn—Bi二组分固—液相图的测绘
年月日评定：姓名：学号：年级：专业：室温：大气压：一、实验名称：Sn—Bi二组分固—液相图的测绘二、实验目的1.了解Sn—Bi二元金属相图的基本特点；2.掌握热分解法绘制相图的基本原理；3．掌握步冷曲线线型与体系的关系。
三、实验原理用图形表示多相体系的状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化图称为相图或称为状态图。
用热分析法可绘制相图，测绘一系列不同组成的金属混合物的步冷曲线，然后把各步冷曲线上物态变化的温度绘在温度--组成图上，即把下图（a）中各步冷曲线的转折点和水平段所对应的温度用虚线引申表示在（b）所示的温度-组成图中，即得到该体系的相图。
液相完全互溶的二组分体系，在凝固时有的能完全互溶成为固溶体，有的仅部分互溶，如本实验的Bi--Sn体系。
本实验采用MPD-01 型四通道金属相图仪进行金属相图的绘制，具有简洁方便、精密度高的特点，能够准确测量各样品冷却过程中的热电势并绘制步冷曲线，再由步冷曲线绘制出二元金属相图。
Bi-Sn是液相完全互溶，在凝固时有的能完全互溶成为固溶体，有的仅部分互溶，存在低共熔点的二组分体系。
(a)步冷曲线(b)二元组分凝聚系统相图热分析法绘制相图四、实验数据及处理：1. 根据计算机记录各组分温度数据绘制步冷曲线 010********50100150200250300T ( C )t (s)2. 根据步冷曲线绘制Sn —Bi 相图 0.00.20.40.60.8 1.0120140160180200220240260280BA (Bi)四、讨论思考1． 对于不同组分混合物的步冷曲线，其步冷曲线都有什么不同，试解释之。
答：纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段,混合物在共熔点时出现水平段。
对于简单的低共熔混合物来说,当体系缓慢而均匀冷却时，如果体系内不发生相的变化,则温度将随时间而线性的改变,当其中一种物质的晶体开始析出时,由于相变热的出现,步冷曲线出现转折点,直到另一种晶体开始析出,此时两种物质同时析出,二者同时放出凝固热,步冷曲线上出现水平段。
实验六 二组分固-液相图的测绘
实验六二组分固-液相图的测绘一、实验目的1．用热分析法(步冷曲线法)测绘Pb—Sn二组分金属相图。
2．了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。
3．掌握热电偶测量温度的基本原理。
二、实验原理较为简单的二组分金属相图主要有三种:一种是液相完全互溶；凝固后，固相也能完全互溶成固体混合物的系统，最典型的为Cu-Ni系统；另一种是液相完全互溶而固相完全不互溶的系统，最典型的是Bi—Cd系统；还有一种是液相完全互溶，而固相是部分互溶的系统，如Pb—Sn系统。
热分析法(步冷曲线法)是绘制相图的基本方法之一。
它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。
通常的做法是先将金属或合金全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，并在记录仪上自动画出(或人工画出)温度随时间变化的步冷曲线(见图12-1)。
当熔融的系统均匀冷却时，如果系统不发生相变，则系统的温度随时间的变化是均匀的，冷却速率较快(如图中ab线段)；若在冷却过程中发生了相变.，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折(如图中b点)。
当熔液继续冷却到某一点时(如图中c点)，此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。
在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线上出现水平线段(如图中cd线段)；当熔液完全凝固后；温度才迅速下降(如图中de线段)。
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可以根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。
根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图(温度-组成图)。
不同组成熔液的步冷曲线对应的相图如图12-2所示。
用热分析法(步冷曲线法)绘制相图时，被测系统必须时时处于或接近相平衡状态，因此冷却速率要足够慢才能得到较好的结果。
三、仪器与试剂JXL-2型金属相图炉一台，微电脑温度控制仪一台，铂电阻温度计一支，玻璃样品管六支。
物理化学-实验七：二组分固液相图的绘制
实验七 二组分固-液相图的绘制一、实验目的及要求1．掌握用步冷曲线法测绘二组分金属固液平衡相图的原理和方法；2．了解采用热电偶进行测温、控温的原理和装置。
二、实验原理用来表示多相体系的温度、压力与体系中各组分的状态、组成之间关系的平面图形称为相图。
二组分固-液相图是描述体系温度与二组分组成之间关系的图形。
由于固液相变体系属凝聚体系，一般视为不受压力影响，因此在绘制相图时不考虑压力因素。
若二组分体系的两个组分在固相完全不溶，在液相可完全互溶，一般具有简单低共熔点，其相图具有比较简单的形式。
根据相律，对于具有简单低共熔点的二组分体系，其相图可分为三个区域，即液相区、固液共存区和固相区。
绘制相图时，根据不同组成样品的相变温度（即凝固点）绘制出这三个区域的交界线—液相线，即图1（b ）中的T 1E 和T 2E ，并找出低共熔点E 所处的温度和液相组成。
步冷曲线法又称热分析法，是绘制相图的基本方法之一。
它是将某种组成的样品加热至全部熔融，再均速冷却，测定冷却过程中样品的温度 – 时间关系，即步冷曲线。
根据步冷曲线上的温度转折点获得该组成的相变点温度。
步冷曲线有三种形式，分别如图1（a ）中的a 、b 和c 三条曲线。
a 曲线是纯物质A 的步冷曲线。
在冷却过程中，当体系温度到达A 物质凝固点时，开始析出固体，所释放的熔化热抵消了体系的散热，使步冷曲线上出现一个平台，平台的温度即为A 物质的凝固点。
纯B 步冷曲线e 的形状与此相似。
a b c d e a b c d eA B x B t液相区固液共存区固相区低共熔点T 1T 2TT （a ）（b ）E图1 步冷曲线b 曲线是由主要为A 物质但含有少量B 物质样品的步冷曲线。
由于含有B 物质，使得凝固点下降，在低于纯A 凝固点的某一温度开始析出固体A ，但由于固体析出后使得B 的浓度升高，凝固点进一步下降，所以曲线产生了一个转折，直到当液态组成为低共熔点组成时，A 、B 共同析出，释放较多熔化热，使得曲线上又出现平台。
二组分固液系统相图的测定
二组分固液系统相图的测定一、实验目的1、利用步冷曲线建立二组分铅---锡固液系统相图的方法。
2、介绍PID 温度控制技术和热电阻的使用。
二、实验原理本实验的目的是通过热分析法获得的数据来构建一个相图，用于表示不同温度、组成下的固相、液相平衡。
不同组成的二组分溶液在冷却过程中析出固相的温度可以通过观察温度 – 时间曲线的斜率变化进行检测。
当固相析出时，冷却速率会变得比较慢，这可归因于固化过程释放的热量部分抵消了系统向低温环境辐射和传导的热量。
A BB%abce fB (c )%I II IIII II III BT/K t（a ） （b ）图8.1 二元简单低共熔物相图（a ） 及其步冷曲线（b ）图8.1（a ）是典型的二元简单低共熔物相图。
图中A 、B 表示二个组分的名称，纵轴是物理量温度T ，横轴是组分B 的百分含量B %。
在acb 线的上方，系统只有一个相（液相）存在；在ecf 线以下，系统有两个相（固相A 和固相B ）存在；在ace 所包围的区域内，一个固相（固体A ）和一个液相（A 在B 中的饱和熔化物）共存；在bcf 所包围的区域内，一个固相（固体B ）和一个液相（B 在A 中的饱和熔化物）共存。
c 点有三相（互不相溶的固体A 和固体B ，以及A 、B 的饱和熔化物液相）共存，根据相律，在压力确定的情况下，三相共存时系统的自由度为零，即三相共存的温度为一定值，在相图上表现为一条通过c 点的水平线，处于这个平衡状态下的系统温度T c 、系统组成A 、B 和B (c )%均不可改变，T c 和B (c )%构成的这一点称为低共熔点。
热分析法是绘制相图的常用实验方法，将系统加热熔融成一个均匀的液相，然后让系统缓慢冷却，以系统温度对时间作图得到一条曲线，称为步冷曲线或冷却曲线。
曲线的转折点表征了某一温度下发生相变的信息，由系统组成和相变点温度可以确定相图上的一个点，多个实验点的合理连接就形成了相图上的相线，并构成若干相区。
最新物化实验二组分固液相图的绘制
二组分固-液相图的绘制一、实验目的1．掌握用步冷曲线法测绘二组分金属固液平衡相图的原理和方法；2. 应用步冷曲线法测绘Sn-Bi二组分体系的相图；3．了解采用热电偶进行测温、控温的原理和装置。
二、实验原理用几何图形来表示多相体系的体系中各组分的状态、组成以及他们随温度、压力等变量变化之间关系的平面图形称为相图。
二组分固-液相图是描述体系温度与二组分组成之间关系的图形。
由于固液相变体系属凝聚体系，一般视为不受压力影响，因此在绘制相图时不考虑压力因素。
绘制相图的方法很多，其中之一叫热分析法。
它是将某种组成的样品加热至全部熔融，再均速冷却，测定冷却过程中样品的温度–时间关系，即步冷曲线。
根据步冷曲线上的温度转折点获得该组成的相变点温度。
a曲线是纯物质A的步冷曲线。
在冷却过程中，当体系温度到达A物质凝固点时，开始析出固体，所释放的熔化热抵消了体系的散热，使步冷曲线上出现一个平台，平台的温度即为A物质的凝固点。
纯B步冷曲线e的形状与此相似。
图1 步冷曲线b曲线是由主要为A物质但含有少量B物质样品的步冷曲线。
由于含有B物质，使得凝固点下降，在低于纯A凝固点的某一温度开始析出固体A，但由于固体析出后使得B的浓度升高，凝固点进一步下降，所以曲线产生了一个转折，直到当液态组成为低共熔点组成时，A、B共同析出，释放较多熔化热，使得曲线上又出现平台。
如果液相中B组分含量比共熔点处B的含量高，则步冷曲线形状与此相同，只是先析出纯B，如图中曲线d。
c曲线是当样品组成等于低共熔点组成时的步冷曲线。
形状与A相同，但在平台处A、B同时析出。
配制一系列不同组成的样品，测定步冷曲线，找出转折点温度及平台温度，将温度与组成关系绘制在坐标系中，连接各点，即得二组分固液相图。
三、仪器与试剂锡（化学纯），铋（化学纯），6个硬质试管四、实验步骤1. 配制样品配制不同质量百分数的锡、铋混合物100g（含量分别为100%、80%、60%、42%、20%、0%），分别放入6个硬质试管中，样品上覆盖一层石蜡油以防止加热时金属氧化。
实验7 二组分固-液相图的绘制
实验评注与拓展
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态， 因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。此外，在冷却过程中， 一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温 度; 但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。 见图。遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。
实验评注与拓展
绘制固液二组分相图的方法通常有溶解度法和热分析法。
溶解度法
指在确定的温度下，直接测定固液两相平衡时溶液的 浓度，然后根据测得的温度和相应的溶解度数据绘制相图， 这种方法使用于常温下易测定组成的体系，如水-盐二组分体 系等。 热分析法 适用于常温下不便直接测定固液平衡时溶液组成的体系(如合 金和有机化合物凝聚体系),通常利用相变时的热效应来测定组 成以确定体系的温度,然后根据选定的一系列不同组成的二组 分体系所测定的温度绘制相图.此种方法简单、易于推广，对 于一些二组分金属体系，若挥发的蒸汽对人体健康有害，则 可采用热分析法的另一种差热分析（DTA）或差示扫描（ DSC）法绘制相图。
提问与思考
(1) 对于不同组成混合物的步冷曲线，其转折点与水平 段有什么不同? (2) 步冷曲线上为什么会出现转折点?纯金属、低共熔 混合物及合金的转折点各有几个?曲线形状有何不同? 为什么? （3）试从实验方法比较测绘气-液相图和固-液相图的 异同点。
参考文献
（1）清华大学化学系物理化学实验编写组编.物理化学实验.北 京:清华大学出版社, 1992 （2）复旦大学等编 庄继华等修订 物理化学实验(第三版).北京 高等教育出版社2005 （3）傅献彩 沈文霞 姚天扬编 .物理化学(第四版).北京:高等教 育出版社,1994 (4) McGRAW HILL, Experiments in physical chemistry, 7thed. 2003
二组分固液相图的绘制
二组分固液相图的绘制一、【目的要求】1．掌握热分析法绘制二组分固液相图的原理及方法；2．了解纯物质与混合物步冷曲线的区别并掌握相变点温度的确定方法；3．了解简单二组分固液相图的特点；4．掌握数字控温仪及KWL-80可控升温电炉的使用方法。
二、【实验原理】见教材三、【仪器试剂】SWKY数字控温仪1台；KWL－08可控升降温电炉1台，宽肩硬质玻璃样品管5只，纯Bi；纯Cd；石蜡油等。
四、【实验步骤】1．配制含Cd分别为0％、25％、50%、70%，100%的Bi、Cd混合物30g，分别装入硬质试管中，加少许石蜡油（1-3g）以防加热过程中样品氧化。
2．按图II-7-3连接SWKY数字控温仪与KWL－08可控升降温电炉，接通电源，将电炉置于外控状态。
3. 将不锈钢保护筒放入炉膛内，后把料管和传感器放在保护筒内，将电源开关置于“开”，仪器默认控温仪处于“置数”状态，“设定温度”为370℃，默认为320℃。
将控温仪调节到“工作”状态，系统开始升温。
【从炉体加热电源指示表上可以看到通电情况。
由于采用了外控控温方式，炉体上的加热调节开关不起作用。
】4．达到设定温度后，试样保温2-3 min，使试样熔化，再将传感器放入样品管中心。
（温度可能继续升高，可停止加热）5．将控温仪置于“置数”状态，电炉“外控”改为“内控”，“加热量调节”旋钮逆时针调至0，“冷风量调节”旋钮（电压 1 V左右）使体系冷却速度保持在4-6℃/ min 左右。
6．设定控温仪的定时时间间隔，15 s记录一次温度，直到出现平台以下，结束一组实验数据，画出步冷曲线。
7．换其它试样，重复3-6 步操作，依次测出所配试样的步冷曲线数据。
【注意事项】1. 加热时，将传感器至于炉膛内，以防温度过高。
2．实验炉加热时，温升有一定的惯性，炉膛温度可能会超过370℃，但如果发现炉体温度超过420C还在上升，应立即按“工作/置数”按钮，使控温仪上的“置数”灯亮，将测温探头插入样品管中，开启冷却风扇，转入测量步冷曲线的实验过程3. 冷却时，速度不宜过快，以防转折点不明显。
二组分合金相图的绘制实验报告
二组分合金相图的绘制一、实验目的：1.通过实验，用热分析法测绘锡-铋二元合金相图。
2.了解热分析法的测量技术与有关测量温度的方法。
二、实验原理：绘制相图常用的基本方法，其原理是根据系统在均匀冷却过程中，温度随时间变化情况来判断系统中是否发生了相变化。
将金属溶解后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。
若熔融体系在均匀冷却的过程中无相变，得到的是平滑的冷却线，若在冷却的过程中有相变发生，那么因相变热的释放与散失的热量有所抵偿，步冷曲线将出现转折点或水平线段，转折点所对应的温度即为相变温度。
时间（a）纯物质（b）混合物（c）低共熔混合物图1 典型步冷曲线对于简单的低共熔二元合金体系，具有图1所示的三种形状的步冷曲线。
由这些步冷曲线即可绘出合金相图。
如果用记录仪连续记录体系逐步冷却温度，则记录纸上所得的曲线就是步冷曲线。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此体系的冷却速度必须足够慢才能得到较好的结果。
Sn—Bi合金相图还不属简单低共熔类型，当含Sn 81%以上即出现固熔体。
三、实验仪器和药品：仪器和材料：金属相图实验炉（图2），微电脑温度控制仪，铂电阻，玻璃试管，坩埚，台天平。
药品：纯锡（CR）、纯铋（CR），石墨。
四、实验步骤：1.配制样品用感量为0.1g的托盘天平分别配制含铋量为30%、58%、80%的锡铋混合物各100g，另外称纯铋100g、纯锡100g，分别放入五个样品试管中。
2.通电前准备①首先接好炉体电源线、控制器电源、铂电阻插头、信号线插头、接地线。
图2 金属相图实验炉接线图②将装好药品的样品管插入铂电阻，然后放入炉体。
③设置控制器拨码开关：由于炉丝在断电后热惯性作用，将会使炉温上冲100℃—160℃（冬天低夏天高）。
因此设置拨码开关数值应考虑到这一点。
例如：要求样品升温为350℃，夏天设置值为170℃。
当炉温加热至170℃时加热灯灭，炉丝断电，由于热惯性使温度上冲至350℃后，实验炉自动开始降温。
(2023)二组分固液相图的绘制实验报告(一)
(2023)二组分固液相图的绘制实验报告(一)二组分固液相图实验报告实验目的了解二元混合物在不同温度下的相变关系，并绘制二组分固液相图。
实验材料•实验设备：热梯度仪•实验试剂：硫酸铜，硝酸钠实验步骤1.准备一组已知比例的硫酸铜和硝酸钠混合物。
2.将混合物放置于热梯度仪中，在不同温度下观察样品的相变情况，并记录下数据。
3.根据实验数据，绘制二组分固液相图。
实验结果在实验中，我们观察到硫酸铜-硝酸钠混合物在-10℃以下时为固体，-10℃至27℃之间为固液混合物，27℃以上为液体。
根据实验数据，我们绘制了以下的二组分固液相图：温度/℃相变类型相变点（硝酸钠比例）-10 固体-固液82.3%27 固液-液体53.6%图中横轴代表硝酸钠的比例，纵轴代表温度。
在固液相变区域，相变点上方的为基质，下方的为共晶体。
在液固相变区域，相变点下方的为基质，上方的为共晶体。
结论通过本次实验，我们成功绘制了硫酸铜和硝酸钠的二组分固液相图，并了解了混合物在不同温度下的相变关系。
实验结果对于理解材料的相变规律具有重要的意义。
实验分析固液相变在固液相变区，由于存在共晶，因此相变点会向左平移。
当硫酸铜的比例较高时，相变点随着温度的升高偏向硫酸铜固相方向，相反，当硝酸钠的比例较高时，相变点偏向硝酸钠固相方向。
当二者比例相等时，相变点达到最低点，即共晶点。
液固相变在液固相变区，由于存在共晶，因此相变点同样会向左平移。
当硝酸钠的比例增加时，相变点会偏向硝酸钠固相方向；相反，当硫酸铜的比例增加时，相变点偏向硫酸铜固相方向。
当二者比例相等时，相变点达到最低点，即共晶点。
实验思考本实验的主要任务是绘制硫酸铜与硝酸钠的二组分固液相图，对于掌握二元混合物的相变规律和理解材料的相变特性具有重要的意义。
在实验过程中需要注意的是，实验数据的记录应该准确无误。
此外，由于不同试剂的相变特性各异，因此在实际操作中也应该结合试剂本身的性质，对实验过程进行适当的优化。
物理化学实验思考题解答(1)
思考题实验一 燃烧热的测定1. 在本实验中，哪些是系统？哪些是环境？系统和环境间有无热交换？这些热交换对实验结果有何影响？如何校正？提示：盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境，系统和环境之间有热交换，热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。
2. 固体样品为什么要压成片状？萘和苯甲酸的用量是如何确定的？提示：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。
3. 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些?提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。
4. 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些? 本实验成功的关键因素是什么?提示：能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。
本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。
5. 使用氧气钢瓶和氧气减压器时要注意哪些事项？提示：阅读《物理化学实验》教材P217-220实验二 凝固点降低法测定相对分子质量1. 什么原因可能造成过冷太甚？若过冷太甚，所测溶液凝固点偏低还是偏高？由此所得萘的相对分子质量偏低还是偏高？说明原因。
答：寒剂温度过低会造成过冷太甚。
若过冷太甚，则所测溶液凝固点偏低。
根据公式*f f f f B T T T K m ∆=-=和310B B ff AW M K T W -=⨯∆ 可知由于溶液凝固点偏低， ∆T f 偏大，由此所得萘的相对分子质量偏低。
2. 寒剂温度过高或过低有什么不好？答：寒剂温度过高一方面不会出现过冷现象，也就不能产生大量细小晶体析出的这个实验现象，会导致实验失败，另一方面会使实验的整个时间延长，不利于实验的顺利完成；而寒剂温度过低则会造成过冷太甚，影响萘的相对分子质量的测定，具体见思考题1答案。
3. 加入溶剂中的溶质量应如何确定?加入量过多或过少将会有何影响？答：溶质的加入量应该根据它在溶剂中的溶解度来确定，因为凝固点降低是稀溶液的依数性，所以应当保证溶质的量既能使溶液的凝固点降低值不是太小，容易测定，又要保证是稀溶液这个前提。
学会用热分析法测绘SnBi二组分金属相图PPT学习教案
九 实验讨论
1. 本实验的关键是步冷曲线上折变和水平线段是否明显 。步冷曲线上温度变化的速率取决于体系与环境间的温 差、体系的热容量、体系的热传导率等因素，若体系析 出固体放出的热量抵消散失热量的大部分，转折变化明 显，否则就不明显。
故控制好样品的降温速度很重要，一般控制在 6℃/min ～8℃/min，在冬季室温较低时， 就需要给体系降温过程加以一定的电压（约 20V左右）来减缓降温速率。
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九 实验讨论
2. 本实验所用体系为Sn-Bi、Cd-Bi或Pb-Zn等低熔点金 属体系，但它们的蒸气对人体健康有危害，因而要在 样品上方覆盖石墨粉或石蜡油，防止样品的挥发和氧 化。
3.Bi－Sn相图是具有代表性的部分互溶固－液体系相图 。这种体系由三个两相区和一条三相共存线。但是两侧 各有一个固溶区，以Sn为只要成分的为α区，以Bi为主要 成分的为β区。一个相图的完整绘制，除了采用热分析法 外，常需借助其它技术。例如αβ相的存在和固溶区线的 确定，可用金相显微镜、x－射线衍射方法以及化学分析 法等。
学会用热分析法测绘SnBi二组分金属相 图
会计学
1
实验六 二元组分金属相图
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一 实验目的
1. 学会用热分析法测绘Sn—Bi二组分金属相图 。2. 了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的 形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。 3. 了解热电偶测量温度和进行热电偶校正的方 法。掌握自动平衡记录仪的使用方法。
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二 基本要求
（1）学会用热分析法测绘Sn-Bi二组分 金属相图。 （2）了解热电偶测量温度和进行热 电偶校正的方法。
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三 实验原理
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实验6 Sn-Bi二组分固液相图的绘制
【实验目的】
1.掌握热分析法绘制二组分固液相图的原理及方法；
2.了解纯物质与混合物步冷曲线的区别并掌握相变点温度的确定方法；
3.了解简单二组分固液相图的特点；
4.掌握数字控温仪及KWL-80可控升温电炉的使用方法。
【实验原理】
凝聚系统受压力影响很小，因此通常讨论其定压下相平衡图。
根据相律，定压下二组分系统f mix=2,最多有温度和组成两个独立变量，其相图为温度－组成图。
凝聚系统相图绘制：常用溶解度法和热分析法。
溶解度法：定温度下，直接测定固－液两相平衡时溶液的浓度，依据测得的温度和溶解度数据绘制成相图，适用于常温下易测定组成的系统，如水盐系统。
热分析法：绘制金属相图最常用的实验方法。
原理：测定系统由高温均匀冷却过程中的时间、温度数据，绘制冷却曲线。
根据冷却曲线可分析相态变化（若在均匀冷却过程无相变化，系统温度将随时间均匀下降。
若系统在均匀冷却过程中有相变化，由于体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。
）。
简单二组分凝聚系统，其步冷曲线有三种类型。
图 6.1(a)为纯物质的步冷曲线。
冷却过程中无相变发生时，系统温度随时间均匀降低，至b点开始有固体析出，建立单组分两相平衡，f=0，温度不变，步冷曲线出现水平段bc，直至液体全部凝固(c点)，温度又继续均匀下降。
水平段所对应的温度为纯物质凝固点。
图6.1(b)为二组分混合物的冷却曲线。
冷却过程中无相变发生
时，系统温度随时间均匀降低，至b点开始有一种固体析出，随着该固体析出，液相组成不断变化，凝固点逐渐降低，到c点，两种固体同时析出，固液相组成不变，系统建立三相平衡，此时f=0，温度不随时间变化，步冷曲线出现水平段cd，当液体全部凝固(d点)，温度又继续均匀下降。
水平段cd所对应的温度为二组分的低共熔点温度。
图6.1(c)为二组分低共熔混合物的步冷曲线。
冷却过程中无相变发生时，系统温度随时间均匀降低，至b点，两种固体按液相组成同时析出，系统建立三相平衡，f=0，温度不随时间变化，步冷曲线出现水平段bc，当液体全部凝固(c点)，温度又继续均匀下降。
K
/
T
(a) (b) (c)
6.1 生成简单低共熔混合物的二组分系统
由于冷却过程中常常发生过冷现象，其步冷曲线如图6.1虚线所示。
轻微过冷有利于测量相变温度；严重过冷，却会使相变温度难以确定。
以横轴表示混合物的组成，纵轴表示温度，利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，就可绘出相图，见图6.2。
图 6.2 简单低共熔二组分系统冷却曲线及相
【仪器试剂】
SWKY数字控温仪1台；KWL—08可控升降温电炉1台；不锈钢样品管1只；炉膛保护筒一个；传感器1只。
纯Bi；纯Sn；石墨粉等。
装置见图。
图 6.3 金属相图测定装置示意
【实验步骤】
1.配制铋的质量百分含量分别为0％、20％、40％、70％、80％、100％的铋锡混合物各100g，分别装入不锈钢样品管中，再加入少
许石墨粉覆盖试样，以防加热过程中试样接触空气而氧化。
2.按图6.3连接SWKY数字控温仪与KWL－08可控升降温电炉，接通电源，将电炉置于外控状态。
3.将炉膛保护筒放进炉膛内，再将盛有试样的不锈钢样品管和传感器放入保护筒内。
将电源开关置于“开”，仪器默认控温仪处于“置数”状态，“设定温度” 默认为320℃。
4.将控温仪调节到“工作”状态，系统开始升温，达到设定温度后，纯Bi、纯Sn两试样保温10 min，其它试样保温5 min，使试样熔化，打开不锈钢管口用玻璃棒将试样搅拌均匀，然后将管口盖好再将传感器放入样品管中心。
5.将控温仪置于“置数”状态，调节“冷风量”旋钮，使体系冷却速度保持在6 ℃/ min~ 8 ℃/min（电压5 V ~6 V）。
6．设定控温仪的定时时间间隔，1 min记录一次温度，从300 ℃
开始记时，纯Bi、纯Sn两试样冷却降温到200 ℃，其它各样品应降温到125 ℃。
7．换其它试样，重复（3）~(6)步操作，依次测出所配试样的步冷曲线数据。
【注意事项】
1.相图为平衡状态图，因此用热分析法测绘相图要尽量使被测系统接近平衡态，故要求冷却不能过快。
为保证测定结果准确，还要注意使用纯度高的试样。
传感器放人样品中的部位和深度要适当。
2.实验中“设定温度”和“实验最高温度”不同，“最高温度”是在仪器达到“设定温度”停止工作后，仪器中的加热电炉继续上升的温度。
3.熔融试样时要搅拌均匀，为确保试样熔融，温度稍高一些为好，但不可过高，以防样品氧化。
搅拌时注意样品管不能离开加热炉。
4.由于炉温较高搅拌时要带上手套，以防烫伤。
5.由于过冷现象的存在，降温过程中会有升温，是正常现象。
【数据记录与处理】
1.设计表格记录各试样的步冷曲线数据，并根据所测数据，绘出相应的步冷曲线及Sn-Bi二组分固液相图。
2.标出相图中各区的相态。
3.根据相图求出低共熔温度及低共熔混合物的组成。
【思考题】
1.绘制二组分固液相图常用哪些方法?
2.对于不同成分的混合物的步冷曲线，其水平段有什么不同?为什么?
3.为什么要缓慢冷却合金作步冷曲线?
4.冷却曲线各段的斜率及水平段的长短与哪些因素有关？。