双液系气—液平衡相图的绘制
实验七 双液系气液平衡相图的测绘
实验七、双液系气—液平衡相图的测绘专业：11化学姓名：赖煊荣座号：32 同组人：黄音彬时间：2013.12. 3Ⅰ、目的要求1．测定相应组成时的沸点并制作常压下环已烷—无水乙醇双液系的平衡相图。
2．从沸点组成图了解分馏原理。
3．了解沸点的测定技术，掌握两组分液体沸点的测定方法。
4．掌握折光率与组成的关系及阿贝折光仪的使用方法。
Ⅱ、基本原理一、气—液相图两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。
两个组分若能按任意比例互相溶解，称完全互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外压相等时的温度。
在一定的外压下，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。
根据相律：自由度=组分数-相数+2 。
因此，一个以气—液共存的二组分体系，其自由度为2。
只要任意再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。
在T—x相图上，还有温度、液相组成和气相组成三个变量，但只有一个自由度。
一旦设定某个变量，则其它两个变量必有相应的确定值。
二、沸点测定仪沸点仪的构造特点满足：正确测定沸点、便于取样分析、防止过热及避免分馏等。
如图2，是一只带回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。
冷凝管底部有一半球形小室，用以收集冷凝下来的气相样品。
溶液中事先加入沸石以减少溶液沸腾时的过热现象及防止暴沸。
三、组成分析本实验选用的环已烷和乙醇，两者折光率相差颇大，而折光率测定又只需少量样品，平衡体系两相组成的获得由事先测得的折光率——组成的工作曲线查得。
折光仪的原理及使用详见参考资料。
Ⅲ、仪器与试剂沸点测定仪一套，普通温度计一支、超级恒温器一套（配接触点温度计、温度计各一支），酒精灯一个、铁架台一附、阿贝折光仪一台、长滴管、烧杯、移液管、擦镜纸等。
环已烷（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、丙酮（分析纯）、重蒸馏水等。
Ⅳ、实验步骤1．联接超级恒温器与阿贝折光仪。
调节超级恒温器恒温水浴温度为设定温度25℃，与阿贝折光仪温度一致。
试验7双液系的气-液平衡相图的绘制-湖南大学
2018/11/20
湖南大学化学实验教学中心
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双液系气液平衡相图的绘制
二. 实验原理
在恒定压力下，表示溶液沸点与组成关系的相图称 为沸点-组成图，即为t-x相图。 典型双液系的气液平衡相图：
(a)理想双液系
(b)具有最低恒沸点 完全互溶双液系沸点－组成图
(c)具有最高恒沸点
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3. 使用阿贝折光仪时，棱镜不能触及硬物(滴管)，要 用专用擦镜纸擦镜面。测定折光率时，动作应迅速， 以免样品挥发干。
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双液系气液平衡相图的绘制
七. 思考题
1.沸点仪中的小球的体积过大对测量有何影响？ 2.如何判定气-液相已达平衡?
3.在连续测定法中，样品的加入量应十分精确吗？
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①
③小槽
④ 电热丝
③ ④
⑤ 侧管 ⑥ 沸点测定仪
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四. 实验步骤
3. 沸点的测定 量取35 mL 乙醇(或环己烷)加入蒸馏瓶。
将液体加热至沸腾，记下沸点。
依次加入2、4、6、10、12 mL环己烷 (或1、2、4、5、6 mL乙醇)，同上法测 定溶液的沸点，并吸取气、液相样品， 测定其折射率。
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五. 数据记录及处理
1. 作出t温度下折光率与乙醇质量百分数的关系表
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双液系气液平衡相图的绘制
五. 数据记录及处理
2. 求出表格中折光率的平均值，由下面的公式算出其 摩尔百分数。
双液体系气-液平衡相图的绘制及思考题
双液体系气—液平衡相图的绘制一、实验目的1. 绘制环己烷—异丙醇双液体系的沸点组成图，确定其恒沸组成和恒沸温度。
2. 掌握回流冷凝管法测定溶液沸点的方法。
3．掌握阿贝折射仪的使用方法。
二、实验原理两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。
根据两组分间溶解度的不 同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。
两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸气压不同，则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。
当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。
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 (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 (b)所示。
（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图 (c)）所示。
上图为二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）t At AtAt Bt B t Bt / o Ct / o t / o x Bx Bx BABAABB(a)(b)(c)x 'x '后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。
它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同，因而不能象第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离，而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。
为了测定双液系的T－x相图，需在气－液平衡后，同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。
本实验以环己烷－异丙醇为体系，该体系属于上述第三种类型，在沸点仪中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T －x相图。
本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。
三、仪器与试剂1、仪器：沸点仪1台；调压变压器1台；阿贝折射仪1台；温度计(0-100℃) 1支；长滴管1个；短滴管2支；2、试剂：环己烷(分析纯)；异丙醇(分析纯)异丙醇—环己烷标准溶液(异丙醇分别为0.20，0.40，0.50，0.60，0.80，0.90)四、主要实验步骤1. 测定环己烷、异丙醇及标准溶液的折射率调节阿贝折射仪，用一支干燥的短滴管吸取环己烷数滴，注入折射仪的加液孔内，测定其折射率n，读数两次，取其平均值。
实验二 双液系的气—液平衡相图
实验二双液系的气—液平衡相图1. 目的要求(1) 绘制在p0下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图，了解相图和相律的基本概念。
(2) 掌握测定双组分液体沸点的方法。
(3) 掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
2. 基本原理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；若只能在一定比例范围内溶解，称为部分互溶双液系。
环己烷-乙醇二元体系就是完全互溶双液系。
双液系蒸馏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)组成(x)图，即T—x图。
它表明了在沸点时的液相组成和与之平衡的气相组成之间的关系。
图2.2.1 双液系的T-x图双液系的T—x图有三种情况：(1)理想溶液的T—x图(图2.2.1a)，它表示混合液的沸点介于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。
(2)有最低恒沸点体系的T—x图（图2.2.1b）和有最高恒沸点体系的T—x图（图2.2.1c）。
这类体系的T—x图上有一个最低和一个最高点，在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成，分别叫做最低恒沸点和最高恒沸点。
对于这类的双液系，用分馏法不能从溶液中分离出两个纯组分。
本实验选择一个具有最低恒沸点的环己烷—乙醇体系。
在101.325kPa下测定一系列不同组成的混合溶液的沸点及在沸点时呈平衡的气液两相的组成，绘制T—x图，并从相图中确定恒沸点的温度和组成。
测定沸点的装置叫沸点测定仪(图2.2.2)。
这是一个带回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。
冷凝管底部有一半球形小室，用以收集冷凝下来的气相样品。
电流通过浸入溶液中的电阻丝。
这样可以减少溶液沸腾时的过热现象，防止暴沸。
测定时，温度计水银球要一半在液面下，一半在气相中，以便准确测出平衡温度。
而折光率的测定又只需少量样品，溶液组成分析：由于环己烷和乙醇的折光率相差较大，4.实验步骤(1) 纯液体折光率的测定：分别测定乙醇和环己烷的折光率，重复2次～3次。
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六、数据处理
1. 正常沸点校正 实验条件下，外界压力并不恰好等于101.325kPa，溶液的
沸点与大气压有关。因此，应对实验测得的值作压力校正。 2. 从环己烷一乙醇体系的折光率一组成图上查出气相冷凝液 和液相冷凝液中环己烷和乙醇组成，并列表。 3. 用所得数据绘制其T～x图，从图求出环已烷～乙醇体系的 最低恒沸点组成及其温度。 4. 实验结果讨论与分析。
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七、问题讨论
1.绘制工作曲线的目的是什么？ 2.如何判断气、液两相是否处于平衡？ 3.测定溶液的沸点和气、液二相组成时，是否要把沸
点仪每次都烘干？ 4.试分析产生实验误差的主要原因。
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为双液系. 两种液体若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶的双液系。 若只能在一定比例范围内互相溶解，则称部分互溶双液系。
完全双液系的气液平衡相图可分为三类：
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在恒压下将 溶液蒸馏，当气 液两相达平衡 时，记下此时的 沸点，并分别测 定气相（馏出物） 与液相（蒸溜液） 的组成，就能绘 出温度一组成图。
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双液系气液平衡相图的绘制
一、实验目的 1．绘制环已烷-乙醇双液系的气-液平衡相图。 2．掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法。 3．掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
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二、实验原理 两种在常温时为液态的物质混合起来而组成的二组分体系称
04 双液系的气-液平衡相图的绘制
实验四 双液系的气-液平衡相图的绘制一、目的要求1.用沸点仪测定大气压下乙醇—环己烷或异丙醇-环己烷双液系气-液平衡时气相与液相组成及平衡温度，绘制温度—组成图，确定恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。
2.了解物化实验中光学方法的基本原理，学会阿贝折光仪的使用。
3.进一步理解分馏原理。
二、预习要求1.理解分馏原理，了解影响双液系气-液平衡的因素。
2.熟悉阿贝折光仪的使用方法，了解折射率与物系组成的关系。
3.掌握如何由实验数据绘制t x -相图的方法。
三、实验原理两种在常温时为液态的物质混合起来而组成的二组分体系称为双液系。
两种液体若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶的双液系；若只能在一定比例范围内互相溶解，则称部分互双液系。
双液系的气液平衡相图t x -图可分为三类。
如图4.1。
图 4.1 二元系统t x -图这些图的纵轴是温度(沸点)，横轴是代表液体B 的摩尔分数B x 。
在t x -图中有两条曲线：上面的曲线是气相线，表示在不同溶液的沸点时与溶液成平衡时的气相组成，下面的曲线表示液相线，代表平衡时液相的组成。
例如图4.1(a)中对应于温度t 1的气相点为y 1，液相点为1l ，这时的气相组成y 1点的横轴读数是g B x ，液相组成点1l 点的横轴读数为lB x 。
y 1l 1t 1g B x l B x A B t/℃（a ）气液t/℃A B B x →（b ）t/ ℃气液A B B x →（c ）如果在恒压下将溶液蒸馏，当气液两相达平衡时，记下此时的沸点，并分别测定气相图。
(馏出物)与液相(蒸馏液)的组成，就能绘出此t x图4.1(b)上有个最低点，图4.1(c)上有个最高点，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸混合物，在此点蒸馏所得气相与液相组成相同。
四、仪器和药品1.仪器玻璃沸点仪一套；阿贝折光仪一台；WLS系列可调式恒流电源一台；SWJ型精密数字温度计一台；SYC超级恒温槽一台。
2.药品无水乙醇（AR）或异丙醇（AR）；环己烷（AR）。
完全互溶双液系气液平衡相图的绘制。实验报告
完全互溶双液系气液平衡相图的绘制一．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．实验原理两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。
根据两组分间溶解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。
两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸气压不同，则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。
当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。
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2.7(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2.7(b)所示。
（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图2.7(c)）所示。
图2.7 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。
它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同，因而不能象第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离，而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。
为了测定双液系的T －x 相图，需在气－液平衡后，同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。
本实验以环己烷－乙醇为体系，该体系属于上述第三种类型，在沸点仪（如图2.8）中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T －x 相图。
本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。
折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。
溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同。
因此可先配制一系列已知组成的溶液，在恒定温度下测其折光率，作出折光率－组成工作曲线，便可通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。
完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制(2)------误差分析
完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制(2)------误差分析大学化学实验Ⅱ实验报告（物理化学部分）（贵州大学化学与化工学院——大学化学教学与示范中心）班级专业：环境科学091姓名：岳凡耀学号：0908100121指导教师：谭蕾实验成绩：实验编号：十四实验项目名称：完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制报告人：岳凡耀同组人：赵安娜、赵芳、吴红、陈彦霖、孙腾实验时间：2011年4月 28日一、实验目的：1.掌握阿贝折射仪的使用方法通过测定混合物的折射率确定其组成。
2.学习常压下完全互溶双液系统气-液平衡相图的测绘方法，加深对相律、恒沸点的理解。
二、实验原理：相图是描述相平衡系统温度、压力、组成之间关系的图形，可以通过实验测定相平衡系统的组成来绘制。
两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。
若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系统；若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系统。
当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时，液体就会沸腾，此时气-液两相呈平衡，所对应的温度就是沸点。
双液系统的沸点不仅取决于压力，还与液体的组成有关。
表示定压下双液系统气-液两相平衡时温度图或沸点-组成图。
与组成关系的图称为T-XB恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气-液平衡相图（T-X），根据体系对乌拉尔定律的偏差情况，可分为三类：（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（а）所示。
（2）最大负偏差：混合物存在着最高沸点，如盐酸-水体系，如图1（b）所示。
（3）最大正偏差：混合物存在着最低沸点，如正丙醇-水体系，如图1（c）所示。
图1 完全互溶双液系统的气-液平衡相图在最高沸点和最低沸点处，气相线与液相线相交，对应于此点组成的溶液，达到气-液两相平衡时，气相与液相组成相同，沸腾的结果只使气相量增加、液相量减少，沸腾过程中温度保持不变，这时的温度叫恒沸点，相应的组成叫恒沸组成。
压力不同，同一双液系统的相图不同，恒沸点及恒沸组成也不同。
实验四双液系的气——液平衡相图的绘制
向港040940538实验四双液系的气——液平衡相图的绘制一、实验目的1、用沸点仪测定大气压下—环己烷或异丙醇—环己烷双液系气—液平衡时气相与液相组成及平衡温度，绘制温度--组成图，确定恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。
2、了解物化实验中光学方法的基本原理，学会阿贝折光仪的使用。
3、进一步理解分馏原理。
二、实验原理两种在常温时为液态的物质混合起来而组成的二组分体系成为双液系。
两种液体若能按任意比例互相溶解，成为完全互溶的双液系；若只能在一定比例范围内互相溶解，则称部分双液系。
双液系的气相平衡相图可分为三类。
这些图的纵轴是温度（沸点），横轴是代表液体B的摩尔分数。
在图中有两条曲线：上面的曲线是气相线，表示在不同溶液的沸点与溶液成平衡时的气相组成，下面的曲线表示液相线，代表平衡时液相的组成。
三、实验仪器和药品1．实验仪器仪器名称数量仪器名称数量玻璃沸点仪一套阿贝折光仪一台WLS系列可调式恒流电源一台SWJ型精密数字温度计一台SYC超级恒温槽一台2．药品异丙醇环己烷四、实验步骤1．按要求连接好实验装置。
注意：感温杆勿与电热丝相碰。
2．接通冷凝水，用超级恒温槽完成冷凝循环。
量取35ml异丙醇从测管加入蒸馏瓶内，并时传感器浸入溶液3㎝左右。
将加热丝接通恒流电源，将电流调定1.1安，使电热丝将液体加热至缓慢沸腾，待温度基本恒定后，再连同支架一起倾斜蒸馏瓶，使小槽中气相冷凝液倾回蒸馏瓶内，重复三次，记下乙醇的沸点及环境气压。
3．依次再加入2、6、12、20ml环己烷，同上法测定溶液的沸点和吸取气、液相并测其折射率。
4．将溶液倒入回收瓶。
5．从侧管加入35ml环己烷，测其沸点。
6．依次加入2、4、10、16ml异丙醇，按上法测其沸点和吸取气、液相并测其折射率。
7．关闭仪器和冷凝水，将溶液倒入回收瓶。
五、实验注意现象1．沸点仪中没有装入溶液之前绝对不能通电加热，如果没有溶液，通电加热丝时，沸点仪会炸裂。
2．一定要在停止通电加热之后，方可取样进行分析。
双液系的气-液平衡相图
双液系的⽓-液平衡相图双液系的⽓-液平衡相图⼀、实验⽬的1. 掌握采⽤阿贝折光率仪确定⼆元液体组成的⽅法；2. 掌握测定双组份液体的沸点及正常沸点的⽅法；3. 绘制在恒压下环⼰烷-⼄醇双液系的⽓-液平衡相图。
⼆、实验原理两种液态的物质混合⽽成的⼆组分体系称为双液系。
它可以分为完全互溶和部分互溶的双液系。
体系的沸点不仅与外压有关，⽽且与双液系的组成有关。
在恒压下做温度T对组成x的关系图即为T-x图。
由相律可知，对于双液系在恒压下⽓-液两相共存区域中，⾃由度为1。
当温度⼀定时，⽓-液两相的相对组成也就有了确定值。
根据杠杆原理，两相的相对量也确定了。
因此实验测定⼀系列不同组成的双液系溶液的⽓-液相平衡时的沸点及此时⽓相和液相的组成，即可得T-x图。
因此双液系⽓-液平衡相图实验主体上包括⼀系列混合体系的沸点测定和⽓-液相组成分析两个主要内容。
体系的沸点可⽤沸点仪测定的，其构造如图7.2所⽰。
采⽤电热丝直接加热溶液，以防⽌过热现象，同时该沸点仪⽤平衡蒸馏法分离⽓液两相，具有可便于取样分析及避免分馏等优点。
体系的⽓液相组成的分析是相图绘制的另⼀核⼼，可以根据待测体系的理化性质寻找多种合适的分析⽅法。
以完全互溶双液系环⼰烷-⼄醇体系为例。
由于环⼰烷和⼄醇两者的折光率相差较⼤，因此本实验可采⽤测定溶液折光率⽅法来确定两组分的组成，⽤阿贝折光仪测定两组分组成的折光率，可以测出折光率对组成的⼯作曲线，根据测得液体样品的折光率，从⼯作曲线上可查得两相的组成。
三、仪器与药品FDY双液系沸点测定仪，阿贝折光仪，超级恒温槽，长滴管，烧杯（50 ml，250 ml），具塞锥形瓶（10ml），刻度移液管（5ml）丙酮（AR级）；环⼰烷（AR级）；⼄醇（AR级）图7-1 FDY双液系沸点测定仪前⾯板⽰意图图7-1是沸点仪加热控制器的前⾯板⽰意图，各功能键的说明如下：1、电源开关2、加热电源调节——调节所需的加热电源。
3、温度显⽰窗⼝——显⽰所测温度值。
物理化学-实验六：双液系气-液平衡相图
实验六双液系气—液平衡相图的绘制一、实验目的及要求1．掌握回流冷凝法测定溶液沸点的方法。
2．绘制环乙烷-异丙醇双液系的沸点-组成图，确定其恒沸组成和恒沸温度。
3．了解阿贝（Abbe）折射仪的构造原理，掌握阿贝（Abbe）折射仪的使用方法。
二、实验原理常温下，两种液态物质相互混合而形成的液态混合物，称为双液系，若两种液体能按任意比例相互溶解，则称为完全互溶双液系。
液体的沸点是指液体的饱和蒸气压和外压相等时的温度。
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。
在一定的外压下，表示溶液的沸点与平衡时气-液两相组成关系的相图，称为沸点-组成图, 即T~ X。
完全互溶双液系的沸点-组成图可分为三类：（1）液体与拉乌尔定律的偏差不大，在T~ X图上，溶液的沸点介于二种纯液体沸点之间（见图1（a）），如苯-甲苯系统等。
（2）实际溶液由于两组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大的负偏差，在T~X图上溶液存在最高沸点（见图1（b）），如卤化氢-水系统等。
（3）实际溶液与拉乌尔定律有较大的正偏差，在T~ X图上溶液存在最低沸点（见图1（c）），如水-乙醇、苯-乙醇系统等。
2、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。
相应的最高或最低沸点称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。
本实验所要测绘的环已烷-异丙醇系统的沸点-组成图即属于图1（c）类型，其绘制原理如下：图1 完全互溶双液系的沸点-组成图当系统总组成为x的溶液加热时，系统的温度沿虚线上升，当溶液开始沸腾时，组成为y的气相开始生成，继续加热，则系统的温度继续上升，同时气-液两相的组成分别沿气相线和液相线上箭头指示方向变化，两相的相对量遵守杠杆规则而同时发生变化。
显然，若设法保持气-液两相的相对量一定，就可使得系统的温度恒定不变。
双液系气液平衡相图的绘制
实验四双液系气液平衡相图的绘制姓名：谭成彬班级：生物工程学院生物工程07级四班学号；07041010428一、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．掌握双组份沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理。
3．掌握阿贝斯折射仪的使用方法。
二、实验原理两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。
根据两组间分溶解度不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。
两种挥发性液体混合成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸汽压不同，则混合物的组成于平衡的气相的组成不同。
当压力保持一定，混合物沸点与两组分的含量有关。
恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气—液平衡相图（T—x图），根据体系对拉乌尔的偏差情况，可分为三类：1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如果苯—苯体系，如图1(a)所示。
2）最大负偏差：混合物存在最高沸点，如盐—水体系，如图1(b)所示。
3）最大正偏差：混合物纯在最低沸点，如正丙醇—水体系，如图1(c)所示。
(a) （b）(c)图1 二组分也太混合物气——液平衡相图（T—x图）对于后两种情况，为具有沸点的双系相图。
他们爱最高或最低衡沸点时气相和液相组成相同，因而不能像第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分分离，而只能采取精馏扥那个方法分离出一种纯物质和另一种衡沸混合物。
为了测定双液系的T—x图，需要在气—液平衡后，同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。
本实验一环己烷—乙醇为体系，该体系属于上述第三类型，在沸点仪中蒸馏不同组成的混合物，、液二相组成，即可作出T—x 相图。
本实验气液两相的组成均采用折光率测定。
折光率是物质的一个特征数值，天宇物质的浓度计温度有关，因此在测定物质的折光率是要求温度恒定。
溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同，因此可先配制一系列已知组成的溶液，在恒定温度下扯其折光率，作出折光率—组成曲线，便可通过折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。
双液系气液平衡相图的绘制
五、 实验结果讨论 1.对于二组分，自由度f=2-Φ+2（T,P）, Φ=1,f=3（T,P,X B ）,为三维相图，不便于作图。 若固定P,则f*=3-Φ, Φ=1 时f=2(T,X B )，即可得到T-X平面图。相当于立体图在一个平面 上的投影。 由所得相图可看到气相线、 液相线。 它们将相图分为三个部分， 气相区 （气 相线上方） 、液相区（液相线下方） 、气液共存区（区域Ⅰ和Ⅱ） 。同一温度下，区域 Ⅰ中B组分的气相组成总是大于液相组成，区域Ⅱ中液相组成大于气相组成。蒸气中 富集的总是能降低溶液沸点的组分。沿着直线 1 降温： ① AB 段为混合蒸气，Φ=1，f=2，温度与组成可在此区域自由变化 ② B 点开始出现液相，开始进入 BC 段气液共存区，Φ=2，f=1,温度与组成只 有一个可自由变化 ③ 到 C 点气相消失，继续降温，进入液相区，Φ=1，f=2,温度与组成可在此区 域自由变化。 图中存在一个最低共沸点M(42.05,69.6)。在M处，自由度f=0,即T,X B 均不能任意改变。 此处气液相组成相同，共沸点温度t=69.6℃，x B =y B =42.05%。若由过M点的直线 2 降 温，则系统由气相区，经过共沸点直接进入液相区。 2.最低共沸点的出现，是由于对 Raoult 定律产生正偏差造成的(体系的总蒸气压和蒸气 分压的实验值均大于拉乌尔定律 P=P*x 的计算值)。产生偏差的可能原因很多，分子 环境发生变化，使得 分子间作用力改变而引起挥发性的改变。当同类分子间引力大于 异类分子间引力时，混合后作用力降低，挥发性增强，产生正偏差。若混合后分子发 生缔合或解离现象引起挥发性改变。若离解度增加或缔合度减少，蒸气压增大，产生
1.3990 1.3947 1.3819
1.3840 1.3795 1.3757
乙醇_乙酸乙酯_双液系气_液平衡相图的绘制
实验报告
课程名称物理化学实验
实验项目双液系气-液平衡相图的绘制
【数据处理】
室温：21.1 ℃（294.25 K）大气压：1025.0 hPa（768.83 mmHg）实验室提供的试剂的试剂瓶上的标签：
（1）乙醇—乙酸乙酯溶液的折射率组成工作曲线的绘制
①折射率—体积分数工作曲线（乙酸乙酯）
从图中选取的8个点：
②折射率—摩尔分数工作曲线
工作曲线的表达式：
R2 = 1
表1—双液系气相平衡相图数据记录与处理表
（2）用Origin 绘制乙醇—乙酸乙酯溶液的双液相图
从乙醇—乙酸乙酯溶液的双液相图可读数： 恒沸温度为： 71.4992℃
恒沸组成：乙醇（46.7013%），乙酸乙酯（53.2987%）。
双液系的气-液平衡相图
双液系的气—液平衡相目的要求(1) 绘制在pΘ下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图，了解相图和相律的基本概念。
(2) 掌握测定双组分液体沸点及正常沸点的方法。
(3) 掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
基本原理一、气-液相图两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。
两种组分若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。
在一定的外压力下，纯液体的沸点有其确定的值。
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。
根据相律，自由度=组分数-相数+2因此，一个气-液共存的二组分体系，其自由度为2.只要任意再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。
例如，在一定温度下，可以画出体系的压力p和组分x的关系图，如体系的压力确定，则可作温度T对x的关系图。
这就是相图。
在T-x相图上，还有温度，液相组成和气相组成三个变量，但只有一个自由度。
一旦设定某个变量，则其他两个变量必有相应的确定值。
图Ⅱ-5-1以苯-甲苯为例表明，温度T这一水平线指出了在此温度时处于平衡的液相组分x和气相组分y的相应值。
苯与甲苯这一双液系基本上接近理想溶液，然而绝大多数实际体系与拉乌尔定律有一定偏差。
偏差不大时，温度-组分相图与图Ⅱ-5-1相似，溶液的沸点仍介于两纯物质的沸点之间。
但是，有些体系的偏差很大，以至其相图将出现极值。
正偏差很大的体系在T-x图上呈现极小值，负偏差很大时则会有极大值。
这样的极值称为恒沸点，其气，液两相的组成相同。
例如，H2O-HCl体系的最高恒沸点在P0时为108.5，恒沸物的组成含HCl20.242%。
通常，测定一系列不同配比溶液的沸点及气、液两相组成，就可绘制气-液体系的相图。
压力不同时，双液系相图将略有差异。
本实验要求将外压校正到1个大气压力。
二、沸点测定仪各种沸点仪的具体构造虽各有特点，但其设计思想则都集中于如何正确测定沸点、便于取样分析、防止过热及避免分馏等方面。
双液系气液平衡相图的绘制
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。露茎校正后：
t 沸=t 观+Δt 露茎。
编号
乙醇体积分数 /%
h/℃
t 观/℃
t 环/℃ Δt 露茎/℃ t 沸/℃
1
100
2
90
3
70
4
50
5
38
6
22
7
15
8
折射率-摩尔分数工作曲线
在图 2 的工作曲线上选取 8 个点，将对应点的体积分数换算成摩尔分数。使 用公式为
名称 乙醇 乙酸乙酯
密度 ρ/（g·mL-1）
相对分子质量 M/(g·mol-1)
表 3.乙醇和乙酸乙酯的相关参数
取点编号
1 2 3 4 5 6 7 8
折射率/
体积分数 φ/%
90 80 70 60 50 40 30 20
六、分析与讨论
实验结果讨论
根据平衡相图，可得恒沸温度为℃，乙醇的摩尔分数为，乙酸乙酯的摩尔分 数为。查找文献资料，查得乙醇-乙酸乙酯混合溶液的恒沸温度为℃，乙醇的摩 尔分数为，乙酸乙酯的摩尔分数为。本次的实验值与文献参考值有很大的偏差。 原因之一可能是由于实验室所提供的混合溶液不纯，可能混有除乙醇和乙酸乙酯 外的其他物质。其次，本次实验测量的数据很多，每一次的测量均有可能引入误 差。折射率测定、温度计读数等实验操作最好由同一实验者负责，避免出现因个 体操作差异而引入的误差。烧瓶里面每更换一次溶液，为了避免引入水等其他杂 质，并没有对其进行清洗，而是考虑到乙醇和乙酸乙酯都是挥发性液体，则采取
10
9
5100表 1露茎校正数据记录（2）溶液的沸点与大气压有关，应用特鲁顿规则及克劳修斯-克拉贝龙公式可得
实验九 双液系的气液平衡相图的绘制
实验四双液系的气----液平衡相图一、目的要求1、绘制在p下苯—乙醇双液系的气----液平衡相图，了解相图和相率的基本概念；2、握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；3、掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
二、实验原理1、气----液相图两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。
两组分若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。
在一定的外压下，纯液体的沸点有其确定值。
但双液系的沸点不仅与压力有关，而且还与两种液体的相对含量有关。
根据相率，自由度=组分数-相数+2因此，一个气液共存的二组分体系，其自由度为2。
只要任意再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。
例如，在一定温度下，可以画出体系的压力p和组分x的关系图，如体系的压力确定，则可作温度T对x的关系图。
这就是相图。
在T—x相图上，还有温度、液相组成和气相组成三个变量，但只有一个自由度。
u、一旦设定某个变量，则其他两个变量有相应的确定值。
苯—甲苯这一双液系基本接近于理想溶液。
但大多数的实际体系与拉乌尔（Raoult）定律有一定的偏差，偏差不大时，温度—组分相图与苯—甲苯相图相似，溶液的沸点介于两纯物质的沸点之间，但是，有些体系偏差很大，以致其相图出现极值。
正偏差大的体系在T—x图上呈现极小值，负偏差很大时则会有极大值。
这样的极值称为恒沸点，其气、液两相的组成相同。
通常，测定一系列不同配比溶液的沸点及气、液两相的组成，就可绘制气----液体系的相图。
压力不同时，双液系相图将略有差异。
本实验要求将外压校正到一个大气压力（101.325kPa）。
2、沸点测定仪本实验所用沸点仪是一只带回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。
冷凝管底部有一半球形小室，用于收集冷凝下来的气相样品。
电流经变压器和粗导线通过浸于溶液中的电热丝。
这样既可减少溶液沸腾时的过热现象，还能防止暴沸。
3、组成分析本实验选用苯和乙醇双液系，两者折光率相差颇大，而折光率测定只需要少量样品，所以可用折光率—组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。
双液系气液平衡相图的测绘实验流程
为二进制系统绘制气体—液体平衡相图的实验涉及多个步骤。
一，实验设置必须做好准备。
这包括装配必要的设备，如高压反应堆、供气系统和温度控制系统。
反应堆在使用前应小心清洗和干燥，以确保实验的准确性。
一旦设置完成，下一步就是准备样本解决方案。
这涉及按预期比例衡量和混合二进制的两个组成部分。
必须注意确保解决办法完全混合，避免任何可能影响实验结果的杂质。
在样品溶液制备后，它们被引入高压反应堆，然后用期望的气体密封并加压。
随后反应堆被置于温度控制系统中，其中温度逐渐上升或下降，以探索系统在一系列温度中的相位行为。
在实验中，气体和液体相的样品是在不同的温度和压力下采集的。
然后利用气相色谱或光谱测量等技术对这些样品进行分析，以确定每个阶段的构成。
这些数据对构建相位图至关重要。
实验数据被绘制在一个图表上，为二进制系统构建气体—液体平衡相图。
本图显示了气温，气压，气相和液相的构成之间的关系。
通过分析相位图，可以得到关于二进制系统的相位行为和热力学性质的宝贵信息。
为二进制系统绘制气体—液态平衡相图的过程是一项复杂而复杂的实
验，需要仔细准备、精确测量和严格分析。
然而，从这一实验中获得的结果可以为系统在不同条件下的行为提供有价值的洞察力，这对于各种工业工艺和应用都是至关重要的。
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t A
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x B
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x B
A
B
A
A
B
B
(a)
(b)
(c)
x '
x '
双液系气—液平衡相图的绘制
实验目的
1． 掌握回流冷凝法测定溶液沸点的方法；
2． 绘制常压下环己烷—乙醇双液系的T —X 图，找出恒沸点混合物的组成和最低
恒沸点；
3． 掌握阿贝折射仪的使用方法。
实验原理
在常温下，任意两种液体混合而成的体系称为双液系。
若两液体能按任意比例互溶，则称完全互溶双液体系。
液体的沸点是指液体的蒸汽压与外界大气压相等时的温度，在一定的外压下，纯液体的沸点是恒定的。
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（a ）是一种最简单的完全互溶双液体系的T —X 图。
图中纵轴是温度（沸点）T ，横轴是液体B 的摩尔分数（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两曲线上的两个点，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，溶液沸点介于两种纯液体沸点之间，如图(a)所示。
溶液与拉乌尔定律有较大的负偏差，溶液存在最高沸点，如图（b ）所示。
溶液与拉乌尔定律有较大的正偏差，溶液存在最低沸点，如图（c ）所示。
最高或最低时的气液两相组成相同，这些点称为恒沸点，相应的溶液称为恒沸点混合物。
恒沸点混合物蒸馏时，所得到的气液两相组成相同，靠蒸馏法无法改变其组成。
本实验环己烷—乙醇为体系，属于上述第三类型。
用回流冷凝法测定环己烷—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。
沸点仪如右图所示。
实验仪器与试剂
沸点仪、阿贝折射仪、调压变压器、温度计、烧杯、量筒、
长、短毛细滴管
环己烷、乙醇
实验步骤
1.在沸点仪中加入30ml乙醇，加热使之沸腾，回流并观察温度计的变化，待温
度稳定1~2分钟，分别记下沸点仪中温度计的沸点仪温度观和环境温度环。
2.在上述溶液中，分别依次加入1ml，3ml，3ml环己烷，再加热回流，待温度稳
定1~2分钟，分别记下沸点仪中温度计的沸点仪温度观和环境温度环，用长毛
细滴管从回流冷凝管口吸取少量气相样品，再用另一只滴管从烧瓶口吸取沸点
仪中的溶液，停止加热。
待所取样品冷却后，分别滴入折射仪中，测折射率。
3.在沸点仪中加入30ml环己烷，加热使之沸腾，回流并观察温度计的变化，待
温度稳定1~2分钟，分别记下沸点仪中温度计的沸点仪温度观和环境温度环。
4.在上述溶液中，分别依次加入0.5ml，3ml，3ml乙醇，再加热回流，待温度稳
定1~2分钟，分别记下沸点仪中温度计的沸点仪温度观和环境温度环，用长毛
细滴管从回流冷凝管口吸取少量气相样品，再用另一只滴管从烧瓶口吸取沸点
仪中的溶液，停止加热。
待所取样品冷却后，分别滴入折射仪中，测折射率。
数据记录与处理
室温：18.5℃大气压：770.4mmHg
根据下面环己烷—乙醇体系的折光率—组成关系列表，用Origin作出环己烷—乙醇体系的折光率—组成工作曲线：
环己烷—乙醇体系的折光率—组成关系
X乙醇X环己烷折光率
1.00 0.00 1.35935
0.8992 0.1008 1.36867
0.7948 0.2052 1.37766
0.7089 0.2911 1.38412
0.5941 0.4059 1.39216
0.4983 0.5017 1.39836
0.4016 0.5984 1.40342
0.2987 0.7013 1.40890
0.2050 0.7950 1.41356
0.1030 0.8970 1.41855
0.00 1.00 1.42338
根据上面的工作曲线，由测得的气相冷凝液折射率和液相的折射率，分别用软件读出相应的组成X（环己烷），将数值填入下表。
在精确的测定中，还要对温度计的外露水银柱进行露茎校正和压力校正：T真＝T观＋kn(T观－T环) 其中0.00016是玻璃的相对膨胀系数；n为水银柱外露出器外的长度（用℃表示）,n＝T观－T塞
T正常＝T真＋（273＋T真）×（760－P）／(10×760) P为实验时的大气压（mmHg）
在软件中输入公式，求出T真和T正常，填入下表
向30ml乙醇中加入环己烷：T塞＝56.00℃
序号加入环
己烷
（ml）
沸点温度校正处理气相液相T观
(℃)
T环
(℃)
T真
(℃)
T正常
(℃)
n g X（环己烷）n l X（环己烷）
1 0 78.45 24.7 78.64 78.16 0 0
2 1 76.85 24.2 77.02 76.55 1.3680 0.09279 1.3624 0.02976
3 3 72.67 25.6 72.80 72.32 1.3817 0.26191 1.366
4 0.07446
4 3 69.10 25.0 69.19 68.72 1.3887 0.3583
5 1.3711 0.12909 向30ml环己烷中加入乙醇：T塞＝58.10℃
序号加入乙
醇（ml）
沸点温度校正处理气相液相T观
(℃)
T环
(℃)
T真
(℃)
T正常
(℃)
n g X（环己烷）n l X（环己烷）
1 0 78.75 22.4 78.94 78.45 1 1
2 0.5 76.10 23.8 76.25 75.77 1.4168 0.85621 1.4230 0.99660
3 3 65.20 23.8 65.25 64.78 1.4019 0.56513 1.4149 0.81444
4 3 65.10 23.0 65.1
5 64.68 1.4014 0.55658 1.4094 0.70198
由上面两个表格，以组成为横轴，沸点为纵轴，绘制气相与液相的沸点－组成(T-x)平衡相图：
由图找出恒沸温度为64.38℃，恒沸组成为X（环己烷）＝0.5890，X（乙醇）＝0.4110注意事项
(1)加热用电热丝不能露出液面，否则通电加热时可能引起有机液体燃烧。
通过的
电流不能太大，只要能使欲测液体沸腾即可，过大会引起欲测液体的燃烧或烧
断电阻丝。
(2)一定要使体系达到气液平衡，方可停止加热，取样分析。
(3)使用阿贝折射仪时，棱镜上不能触及硬物，擦棱镜时需用擦镜纸。