双液系气液平衡相图的绘制(华南师范大学物化实验)
双液系气—液平衡相图的绘制
t A
t A
t
A
t B
t
B t B
t / o C
t / o C
t / o C
x B
x B
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。
试验7双液系的气-液平衡相图的绘制-湖南大学
主讲教师：陈云
2018/11/20
湖南大学化学实验教学中心
1
双液系气液平衡相图的绘制
一. 实验目的
了解绘制双液系相图的基本原理和方法； 绘制环已烷—乙醇双液体系的沸点组成相图，确定 其恒沸组成和恒沸温度； 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；
进一步理解分馏原理。
湖南大学化学实验教学中心
3
双液系气液平衡相图的绘制
二. 实验原理
将不同组成的环己烷-乙醇系统在沸点测定仪中进行蒸
馏，当气液两相达到平衡后，记下沸点温度，并测定平 衡时气相和液相组成。 折光率是物质的一种特性常数，溶液的折光率与溶液 的组成有关。因此，测定一系列的已知浓度溶液的折光 率，作出一定温度下溶液的折光率-组成标准曲线，这样 就可以测定未知溶液的组成。
2018/11/20
湖南大学化学实验教学中心
8
双液系气液平衡相图的绘制
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
2018/11/20
湖南大学化学实验教学中心
9
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。
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。
物化实验报告：双液相的气液平衡相图
双液系的气液平衡相图
姓名：李天奇学号：2012012415 班级：生23
同组实验者姓名：高艳君
实验日期：2015.01.03 提交报告日期：2015.01.08
指导老师姓名：麻英
1 引言
1.1 实验目的
（1）用沸点仪测定常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图。
（2）熟悉并掌握阿贝折射仪的使用方法。
1.2 实验原理[1]
（1）对两种挥发性液体的混合物，若二组分蒸汽压不同，则其平衡时液相与气相的组成也不同。
压力恒定，二组分系统气液平衡时，表示液态混合物沸点与平衡时气液两组分关系的相图称沸点和组成（T-x图）。根据各组分蒸汽压与拉乌尔定律的关系，沸点和组成图有三种如下图。
图1：三种沸点组成图[2]
对于环己烷-乙醇二组分液相系统，由于其各组分蒸气压对拉乌尔定律有很大的负偏差，有最低恒沸点，故其T-x图应类似（c）图。
（2）本实验先测出已知组成的溶液的折射率，做出对应的工作曲线，再利用沸点仪测定一系列组成不同的溶液的沸点，并利用阿贝折射仪测量其对应气相、液相的折射率，并在工作曲线上查找对应样品折射率的组成。
2 实验操作
2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图
实验药品：乙醇(分析纯)，环己烷（分析纯），环己烷质量分数分别为10%、30%、69.5%、90%、96%的环己烷-乙醇标准溶液
实验仪器：沸点仪，调压仪，阿贝折射仪，恒温槽，温度测定装置，滴管，洗耳球
实验装置示意图如下：
图2：主要装置——沸点仪示意图[3]
2.2 实验条件（实验温度、湿度、压力等）
实验温度：℃实验湿度：％实验压力：kPa
2.3 实验操作步骤及方法要点
物化实验 二组分体系气液平衡相图绘制
实验四二组分体系气液平衡相图
一．实验目的
1．了解液体沸点的测定方法。
2．掌握温度计的露茎校正方法。
3．掌握阿贝折光仪的原理及使用方法
4．测定环己烷——乙醇二元系统气液平衡数据，给出沸点组成图。
二．实验原理
常温下两液态物质混合构成的体系称为双液系。若该双液系能按任意比例混合成为一相则称为完全互溶双液系。若只能在一定比例范围内混合成为一相，其它比例范围内为两相则称部分互溶双液系。环己烷——乙醇体系是完全互溶双液系。液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度。在一定外压下纯液体的沸点有确定值。但是双液系沸点不仅与外压有关还随双液系的组成的改变而改变。同时，在一般情况下双液系蒸馏时的气相组成和液相组成并不相同，因此原则上可通过反复蒸馏即精馏的方法分离双液系中的两液体。但是当双液系具有恒沸点时，不能用单纯蒸馏的方法分离两液体。
如图4.1所示，本实验所用体系环己烷——乙醇的温度组成图是一个典型的具有最低恒沸点的相图。若将组成在恒沸点处的体系蒸馏时气相组成和液相组成完全一样，因此在整个蒸馏过程中沸点也恒定不变，无法通过蒸馏的方法分离两组分。恒沸点和恒沸混合物的组成还和外压有关，因此在不同外压条件下实验时所得双液系的相图也不尽相同，通常压力变化不大时恒沸点和恒沸混合物的组成的变化也不大，在未注明压力时一般均指外压为101.325kPa。
图4.1 具有最低恒沸点体系相图示意图
本实验采用回流冷凝法测定环己烷——乙醇溶液在不同组成时的沸点。由于液体沸腾时易发生过热现象，同时气相又易出现分馏效应，因此沸点的准确测定不易。本实验所用的沸点仪如图 4.2所示，称为奥斯默沸点仪，它是一支带有回流冷凝管的长颈圆底烧瓶，加热用的电热丝直接浸在溶液中，这样可以减少溶液的过热现象和防止暴沸。冷凝管的底部有一个小球泡用以收集冷凝下来的气相样品，由于分馏作用会使获得的气相样品的组成与气液平衡时的气相组成发生偏差，为此须在吹制沸点仪时尽量缩短小球泡与烧瓶间的距离以减少分馏作用。
物化实验——双液系沸点-组成图的绘制
实验五双液系沸点-组成图的绘制
一、实验目的
1. 测定100 kPa下乙醇一乙酸乙酯体系的气液平衡相图。
2. 使用数字阿贝折射仪测定液体、气体的组成。
一、基本原理
从完全互溶双液系的t-x图中可清楚地看到系统在达到沸腾时的温度，以及达到气液平衡时气、液两相的组成。t-x图对于了解系统的行为，系统的分馏过程很有实用价值。
理想的双液系在全部组成范围内符合拉乌尔定律，有少数系统能近似符合理想溶液的行为，但大多数系统在p-x图中有正或负的偏差。本实验采用的系统是对拉乌尔定律产生正偏差的系统。
在一定压力下完全互溶双液系的沸点与组成的关系有三种情况：
1. 溶液沸点介于二纯组分的沸点之间，如正丙醇一乙醇、苯一甲苯。
2. 溶液具有最高恒沸点如氯化氢一水、硝酸一水。
3. 溶液具有最低恒沸点如苯一乙醇、乙醇一水、乙醇一乙酸乙酯。
上述情况的t-x图如图5-1所示。
从相律分析，对于双液系，当压力恒定时，在气液相平衡共存区域内，自由度等于1(F = C–P + 1 = 2–2 + 1 = 1)，当温度一定，气液二相的组成也一定。反之，溶液的组成一定，气液平衡时系统温度恒定。将某组成的双液系置于沸点仪中，加热至沸腾，在气液两相达平衡，测定其沸点为t1，同时测定达到平衡时的气相组成和液相组成分别为y1和x1(如图5-1左)。若换一种x B稍小的物系，加热蒸馏达到新的平衡，沸点t2对应气相组成和液相组成为y1’、x1’。
待二相平衡以后，取出二相样品，用物理方法或化学的方法分析二相的组成，在t-x图中画出该温度下二相平衡时各相组成的坐标点（可用·表示气相点，用×表示液相点）。不断改变系统的组成，再按上法测出一对对坐标点。分别将气相点和液相点连成气相线和液相线，就得到完全互溶双液系的t-x相图。
双液系的气-液平衡相图的绘制实验报告
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、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l
B x 。
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(馏出物)与液相(蒸馏液)的组成，就能绘出此t x -图。
y 1
l 1
t 1
g B
x l B
x A
B t/℃
（a ）
气
液
t/℃
A
B B x →
（b ）
t/ ℃
气
液
A
B
B （c ）
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。
物化实验五：正丙醇—水双液系的气液平衡相图
正丙醇—水双液系的气液平衡相图
摘要本实验对于正丙醇—水双液系的气液平衡相图进行了探讨。利用阿贝折射仪和沸点仪分别测定体系的组成以及沸点，并利用气液平衡相图确定该体系的最低恒沸温度及恒沸混合物的组成，进一步理解分馏原理。
关键词正丙醇水双液系相图折射率最低恒沸点分馏
1、前言
双液系，即常温下两液态物质混合而成的体系，从拉乌尔定律可以看出，饱和蒸气压与其组成有关。而液体的沸点指的是液体的蒸汽压与外压相等时的温度，故而双液系的沸点不仅与外压有关还与其组成有关。要得到具体的关系可以通过其气液相图表示，即用通用几何作图的方法将双液系的沸点分别对其气相、液相作图，即T—x相图。而实际溶液由于A—B组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大的偏差，在T—X图中可能有最低和最高点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。恒沸混合物蒸馏所得的气相与液相组成相同。
在本实验中，我们利用沸点仪测出混合液的沸点，用阿贝折射仪测出气相和液相混合液的折射率，进而求出其组成，最后得到正丙醇—水的气液相图，进而得到恒沸点以及恒沸混合物的组成，还可以根据相图进一步理解蒸馏和精馏的原理。
2、实验部分
（一）仪器与试剂
试剂：正丙醇（纯度99.5%）
蒸馏水
仪器：沸点仪阿贝折射仪调压变压器超级恒温水浴
水银温度计（50~100℃，分度为0.1℃）
（0~50℃，分度为0.1℃）
10ml，20ml移液管各一只
干燥吸管 20~30支干燥试剂瓶20~30支擦
镜纸
（二）实验步骤
1、仪器安装于调整：调节恒温槽温度并使其稳定，使阿贝折射仪上的温度稳定在25℃左右，
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：
物化实验 二组分体系气液平衡相图绘制
实验四二组分体系气液平衡相图
一．实验目的
1．了解液体沸点的测定方法。
2．掌握温度计的露茎校正方法。
3．掌握阿贝折光仪的原理及使用方法
4．测定环己烷——乙醇二元系统气液平衡数据，给出沸点组成图。
二．实验原理
常温下两液态物质混合构成的体系称为双液系。若该双液系能按任意比例混合成为一相则称为完全互溶双液系。若只能在一定比例范围内混合成为一相，其它比例范围内为两相则称部分互溶双液系。环己烷——乙醇体系是完全互溶双液系。液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度。在一定外压下纯液体的沸点有确定值。但是双液系沸点不仅与外压有关还随双液系的组成的改变而改变。同时，在一般情况下双液系蒸馏时的气相组成和液相组成并不相同，因此原则上可通过反复蒸馏即精馏的方法分离双液系中的两液体。但是当双液系具有恒沸点时，不能用单纯蒸馏的方法分离两液体。
如图4.1所示，本实验所用体系环己烷——乙醇的温度组成图是一个典型的具有最低恒沸点的相图。若将组成在恒沸点处的体系蒸馏时气相组成和液相组成完全一样，因此在整个蒸馏过程中沸点也恒定不变，无法通过蒸馏的方法分离两组分。恒沸点和恒沸混合物的组成还和外压有关，因此在不同外压条件下实验时所得双液系的相图也不尽相同，通常压力变化不大时恒沸点和恒沸混合物的组成的变化也不大，在未注明压力时一般均指外压为101.325kPa。
图4.1 具有最低恒沸点体系相图示意图
本实验采用回流冷凝法测定环己烷——乙醇溶液在不同组成时的沸点。由于液体沸腾时易发生过热现象，同时气相又易出现分馏效应，因此沸点的准确测定不易。本实验所用的沸点仪如图 4.2所示，称为奥斯默沸点仪，它是一支带有回流冷凝管的长颈圆底烧瓶，加热用的电热丝直接浸在溶液中，这样可以减少溶液的过热现象和防止暴沸。冷凝管的底部有一个小球泡用以收集冷凝下来的气相样品，由于分馏作用会使获得的气相样品的组成与气液平衡时的气相组成发生偏差，为此须在吹制沸点仪时尽量缩短小球泡与烧瓶间的距离以减少分馏作用。
实验二 双液系组分的测定
实验二双液系的气—液平衡相图
一、实验目的：
1.绘制在标准压力下乙酸乙酯-乙醇双液系的气-液平衡相图
2.学会阿贝折光仪的使用方法
3.初步学会通过折光率确定二元液体组成的方法
4. 掌握测定双组分液体的沸点以及正常沸点的方法
二、实验原理
两种液态物质混合后的双组分混合液称为双液系。两个组分若能以任意比互溶称为完全互溶双液系。溶液的沸点是指液体的蒸汽压与外界压力相等时的温度，在一定的外压下，纯液体的沸点有确定值；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，气液共存的双组分体系的自由度为2。只要确定一个变量，整个体系的存在状态可以用二维图象来描述。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（图1, 请参考实验教材），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，但是只有一个自由度。一旦设定某个变量，则其它两个变量必有相应的确定值。图1为完全互溶双液系的沸点-组成图。
组分分析:本实验使用数字阿贝折光仪对样品进行分析，关于数字阿贝折光仪的使用方法和折光仪的工作原理见《物理化学实验》（复旦大学）（高等教育出版社第二版）262页。
五、实验步骤
1. 沸点测定：用量筒取25ml乙醇或乙酸乙酯并倒入沸点仪中，注意电热丝应完全浸没在液体中，打开冷凝水接通电源并调节电压）待溶液沸腾后，调节冷凝水流量，温度计的读数稳定后方可读取沸点，并记录环境温度计的读数，在上述过程中要不断把气相凝聚液倒回圆底烧瓶中。
投料表:
计算乙醇含量：Y乙醇=
物化实验报告_双液系的气液平衡相图
物化实验报告_双液系的⽓液平衡相图
双液系的⽓液平衡相图
1.1实验⽬的
1．⽤沸点仪测定在常压下环已烷—⼄醇的⽓液平衡相图。
2．掌握阿贝折射仪的使⽤⽅法。
1.2 实验原理
将两种挥发性液体混合，若该⼆组分的蒸⽓压不同，则溶液的组成与其平衡⽓相的组成不同。在压⼒保持⼀定，⼆组分系统⽓液达到平衡时，表⽰液态混合物的沸点与平衡时组成关系的相图，称为沸点和组成(T-x)图。沸点和组成(T-x)的关系有下列三种：(1)理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间见图1(a)；(2)各组分蒸⽓压对拉乌尔定律产⽣很⼤的负偏差，其溶液有最⾼恒沸点见图1(b)；(3)各组分蒸⽓压对拉乌尔定律产⽣很⼤的正偏差，其溶液有最低恒沸点见图1(c)。第(2)、(3)两类溶液在最⾼或最低恒沸点时的⽓液两相组成相同，加热蒸发的结果只使⽓相总量增加，⽓液相组成及溶液沸点保持不变，这时的温度称恒沸点，相应的组成称恒沸组成。第⼀类混合物可⽤⼀般精馏法分离出这两种纯物质，第(2)、(3)类混合物⽤⼀般精馏⽅法只能分离出⼀种纯物质和另⼀种恒沸混合物。
图1 沸点组成图
为了测定⼆元液系的T-x图，需在⽓液达到平衡后，同时测定溶液的沸点、⽓相和液相组成。
本实验是测定具有最低恒沸点的环⼰烷—⼄醇双液系的T-x图。⽅法是⽤沸点仪(图2)直接测定⼀系列不同组成之溶液的⽓液平衡温度(即沸点)，并收集少量馏出液(即⽓相冷凝液)及吸取少量溶液(即液相)，分别⽤阿贝折射仅测定其折射率。为了求出相应的组成，必须先测定已知组成的溶液的折射率，作出折射率对组成的⼯作曲线，在此曲线上即可查得对应于样品折射率的组成。
物化实验双液系的气-液平衡相图实验报告
双液系的气－液平衡相图
一实验目的
1．绘制在pθ下环己烷－异丙醇双液系的气－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
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互溶，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汽压与外界压力相等时的温度，在一定的外压下，纯液体的沸点有其特定值，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。
通常，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中于 (a)。而实际溶液由于A 和B二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在T—X图上就会有最高或最低点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，如图2-4-1(b),（c)所示。恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，因此通过蒸馏无法改变其组成。
本实验是用回流冷凝法测定环已烷—异丙醇体系的沸点—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。
三仪器和试剂
沸点仪1套；恒温槽1台；阿贝折射仪1台；量筒8个；玻璃漏斗8个；滴管2个；环己烷（分析纯）；异丙醇（分析纯）；
实验装置如下：
四实验步骤
1．工作曲线的绘制
配制环己烷的质量百分数0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50, 0.60, 0.70, 0.80和0.90的环己烷－异丙醇溶液。计算所需环己烷和异丙醇的质量，并用分析天平准确称取。为避免样品挥发带来的误差，称量应尽可能的迅速。各种溶液的确切组成要按照实际称样结果精确计算。
物化实验报告 双液系的气液平衡相图
沸点仪的设计虽各有异，但其设计思想都集中在 如何正确地测定沸点和气液相的组成，以及防止过热 和避免分馏等方面。我们所使用的沸点仪如图 5-4 所 示： 这是一只带有回流冷凝管的长颈圆底烧瓶，冷凝 管底部有一球形小室 D，用以收集冷凝下来的汽相样 品。液相样品则通过烧瓶上的支管 L 抽取，图中 E 是 一根用 300W 的电炉丝截制而成的电加热丝，直接浸 入溶液中加热，以减少溶液沸腾时的过热暴沸现象。 温度计安装时须注意使水银球一半浸在液面下，一半 露在蒸气中，并在水银球外围套一小玻璃管 C，这样， 溶液沸腾时，在气泡的带动下，使气液不断喷向水银 球而自玻璃管上端溢出；小玻璃管 C 还可减少沸点周 围环境（如空气流动或其它热源的辐射）对温度计读 数可能引起的波动，因此这样测得的温度就能较好地 代表气液两相的平衡温度。 分析平衡时气相和液相的组成，须正确取得气相 和液相样品。沸点仪中蒸气的分馏作用会影响气相的 图 5-4 沸点仪 平衡组成，使取得的气相样品的组成与气液平衡时的 A-盛液容器； B-测量温度计； 组成产生偏差，因此要减少气相的分馏作用。本实验 C-小玻管； D-小球； E-电热丝 中所用沸点仪是将平衡时的蒸气凝聚在小球 D 内，在 F-冷凝管； G-温度计； L-支管 容器 A 中的溶液不会溅入小球 D 的前提下，尽量缩短 小球 D 与大球 A 的距离，为防止分馏，尽量减少小球 D 的体积即可达此目的。为了加速达 到体系的平衡，可把 D 球中最初冷凝的液体倾回到容器 A 中。 沸点的测定 用玻璃水银温度计测量溶液的沸点，如图 5-5，固定在沸点仪上的水银温度计是全浸式 的，使用时除了要对温度计的零点和刻度误差等因素进行校正外，还应作露茎校正。这是由 于温度计未能完全置于被测体系中而引起的。 根据玻璃与水银膨胀系数的差异， 校正值的计 算式为： t 露/℃=1.610-4·n·(t 观-t 环) 校正的方法是在测量沸点的温度计 B 旁再固定一支同样精度的温度计 G， G 的水银球底 部应置于测量温度计沸点稳定值至固定温度计橡皮塞露出那一段水银柱的中部。 读沸点时同 时读取温度计 G 上的读数，得到温度 t 观和 t 环。在测量过程中，由于组成的变动，t 观也在变 动，因此温度计 G 的位置也应随着沸点稳定值而进行调整，始终让其置于温度计 B 露出水 银柱的中部。式中的 n 是露出那段水银柱的长。1.610-4 是水银对玻璃的相对膨胀系数。 沸点除了要进行露茎校正外，还需要进行压力校正。标准大气压下（ P=760mmHg 或 101325Pa）测得的沸点为正常沸点。实际测量时，压力一般都不恰好为标准大气压。应用特 鲁顿规则及克劳修斯－克拉贝龙公式，可得溶液沸点随大气压变动而变动的近似值：
双液系气液平衡相图的绘制(华南师范大学物化实验)
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。
二、实验原理
2。1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。 2。2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.
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。
（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。
图1. 二组分真实液态混合物气-液平衡相图（T —x 图）
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
双液系的气液平衡相图-物化实验报告
双液系的气液平衡相图
2 实验操作
2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图
实验药品：环己烷（AR），无水乙醇（AR），不同浓度的环己烷-乙醇混合液（环己烷质量分数为10%、30%、69.5%、90%、96%）
仪器型号：沸点仪，调压器，阿贝折射仪，超级恒温槽，数显温度计，滴管，移液管，洗耳球
测试装置示意图：
1.冷却水入口
2.气相冷凝液贮存小泡
3.温度计
4.喷嘴
5.电阻丝
6.调压器
图1 沸点仪示意图
2.2 实验条件
室温：19.1 ℃
湿度：46%
大气压：995.7 hPa （已校正）
2.3 实验操作步骤及方法要点
（1）工作曲线的配置及折射率的测定
1)按顺序排列好已经干燥的5个具塞锥形瓶，分别具塞称重并及记录。
2)分别加入1ml、2ml、3ml、4ml、5ml环己烷，称重。
3)再分别加入5ml、4ml、3ml、2ml、1ml无水乙醇，称重并摇匀。
4)用阿贝折射仪分别测定上述溶液、无水乙醇和环己烷的折射率。
5)绘制工作曲线
（2）检查待测样品浓度
通电加热之前检查沸点仪内的溶液的折射率是否合适，如果不符合要求，需要添加乙醇或环己烷进行调整。
（3）测定各溶液达到汽液平衡时的气相和液相组成
打开冷却水，接通电源，慢慢调节调压器电压进行加热，直到溶液沸腾或者出现小气泡，再将电压调到33V。待温度恒定后，记下该温度值，关电压，停止加热，同时用长滴管从冷凝管上口在小泡中取气相冷凝液，迅速测定折射率，液相溶液稍冷后，从温度计口取液相溶液测定折射率（沸腾过程已经使液相混合比较均匀了，类似“鼓泡法”；而且实际上也没有地方伸入滴管进行搅拌）。
双液系气液平衡相图
整理课件
1
实验目的
1、绘制环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图，并 确定最低恒沸点和恒沸物组成。
2、掌握回流冷凝法测定液体沸点的方法。 3、掌握阿贝（Abbe）折光仪的使用方法，用 折光率法确定溶液的组成。
整理课件
2
基本原理
两种液体物质混合而成的二组分体系称为双液 系，若二种液体能按任意比例相互混合溶解，则称为 完全互溶双液系。
测定组成：用折光率法，折光率是物质的一 个物理性质，它与物质的组成有关，先测定出一 系列已知浓度的溶液的折光率，作出工作曲线， 用内插法测得未知溶液的浓度。环己烷-乙醇工作 曲线.doc
整理课件
5
仪器和药品
仪器：沸点仪， 折光仪 超级恒温槽 调压变压器 温度计（50-100℃） 加热器
滴管
药品：环己烷－乙醇溶液：x（环己烷摩尔分数）
醇的沸点。
▪ 4.根据以上数据绘出环己烷-乙醇的沸点-组成图。 ▪ 5.从图中查得 恒沸温度：
▪
恒沸组成：
整理课件
8
样品 t/˚C
0.05 0.15 0.3 0.45 0.55 0.65 0.80 0.95
1
折2 气光 相率 3
平均
x气
1
折2 液光 相率 3
平均
x液
整理课件
9
沸点：液体的蒸气压等于外压时的温度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
二、实验原理
2.1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。 2.2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。
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。
（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。
图1. 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）
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
t A
t
A
t A
t B
t B t B
t / o C
t / o t / o x B
x B
x B A
B
A
A
B
B
(a)
(b)
(c)x '
x '
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。
2.3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，分别按气相点和液相点连成气相线和液相线，即得T-x平衡图。
三、实验步骤
3.1乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率组成工作曲线的测绘
3.1.1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，就得到工作曲线（n-V）。
3.1.2折射率-摩尔分数工作曲线。
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）。
3.2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。
3.3样品的测定
3.3.1溶液的配制
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。
3.3.2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。
3.3.3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。
3.3.4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。
3.3.5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。
四、数据处理
4.1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=0.00016，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 72.1 79.0 24.0 0.63 79.63
2 90 70.4 77.
3 23.5 0.61 77.91
3 70 67.9 74.8 23.5 0.56 75.36
4 50 66.2 73.1 23.
5 0.53 73.63
5 38 65.8 72.7 23.5 0.52 73.22
6 22 65.8 72.
7 23.5 0.52 73.22
7 15 66.2 73.1 23.8 0.52 73.62
8 10 67.3 74.2 23.5 0.55 74.75
9 5 68.8 75.7 23.8 0.57 76.27
10 0 70.5 77.4 24.0 0.60 78.00
表1.露茎校正数据记录