二元液系气液平衡相图
双液系气液平衡相图-物理化学实验
一、实验目的1、绘制在标准大气压下乙酸乙酯-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、掌握用折射率确定二元液体组成的方法二、实验仪器FDY沸点测定仪1只；丙酮（分析纯）；玻璃水银温度计（50~100℃，分度值0.1℃）1支；玻璃漏斗（直径5cm）1只；称量瓶（高型）10只；调压变压器（0.5kV·A）1只；长滴管10条；阿贝折射仪（棱镜恒温）1只；带橡皮塞试管（5cm3）20只；烧杯（50 cm3、250 cm3）各一只；乙酸乙酯（分析纯）；重蒸馏水；无水乙醇（分析纯）；冰。
三、实验原理1、完全互溶双液系的沸点-组成(T-x)(1) 理想的双液系：溶液沸点介于两纯物质沸点之间；(2) 具有恒沸点的双液系：①各组分对拉乌尔定律发生负偏差，其溶液有最高沸点；②各组分对拉乌尔定律发生正偏差，其溶液有最低沸点。
双液系的T-x图如下图所示：（a）为理性的双液系；（b）为各组分对拉乌尔定律发生正偏差，溶液有最低沸点；（c）为各组分对拉乌尔定律发生负偏差，溶液有最高沸点。
实验报告内容：一实验目的二实验仪器三实验原理四实验步骤五、实验数据和数据处理六实验结果七.分析讨论八.思考题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。
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。
电热丝直接加热液体以减少溶液沸腾时的过热现象及防止瓶暴沸。
小玻璃管有利于降低周围环境对温度计读数可能造成的波动。
3.组成分析本实验选用的乙酸乙酯和乙醇两者折射率相差颇大,而折射率测定又只需要少量样品,所以可用折射率-组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。
4、相图的绘制为了绘制二元双液系的T-x图，需在气液相达平衡后，同时测定气相组成、液相组成和溶液沸点。
实验装置图如图所示：四、实验步骤(1) 安装沸点仪并接通冷凝水;(2) 将乙醇加入沸点仪内，加热至缓慢沸腾(3) 记录乙醇的沸点(4) 测定乙醇的折射率(5) 加入不同摩尔分数的乙酸乙酯-乙醇溶液(6) 记录沸点(7) 吸取气相冷凝液、液相冷凝液测定折射率(8) 将溶液倒入回收瓶(9) 绘制曲线五、实验数据和数据处理室温：25℃大气压：100kPa M无水乙醇=46.07g/mol、M乙酸乙酯=88.11g/mol ρ无水乙醇=0.79g·mol-1ρ乙酸乙酯=0.902g·mol-1无水乙醇体积(ml) 乙酸乙酯体积(ml) 乙酸乙酯浓度（mol%）折射率n90 10 0.063 1.36380 20 0.131 1.36470 30 0.206 1.36560 40 0.287 1.36650 50 0.377 1.36740 60 0.476 1.36830 70 0.585 1.36920 80 0.707 1.37010 90 0.845 1.371 根据乙酸乙酯浓度与折射率，作图如下：添加直线拟合线及拟合方程，由拟合方程式可知：x=(y-1.3626)/0.0104室温：25℃大气压：100kPa混合体系沸点气相冷凝液折射率n 液相冷凝液折射率n 气相组成液相组成78 -- --0 076.8 1.3635 1.3626 0.0865 0.000076.2 1.3642 1.3629 0.1538 0.028875.5 1.3648 1.3632 0.2115 0.057774.7 1.3655 1.3635 0.2788 0.086574 1.3663 1.3642 0.3558 0.153873.3 1.3668 1.3651 0.4038 0.240472.6 1.3673 1.3659 0.4519 0.317372 1.368 1.3672 0.5192 0.442372.7 1.3695 1.3701 0.6635 0.721273.4 1.3697 1.3703 0.6827 0.740474.8 1.3703 1.3709 0.7404 0.798175.5 1.3708 1.3712 0.7885 0.826976.2 1.3713 1.3715 0.8365 0.855876.7 1.3716 1.3717 0.8654 0.875077 -- -- 1 1 查询数据可知：无水乙醇沸点：78℃乙酸乙酯沸点：77℃；由图可知在液相组成时，混合体系沸点76.8℃对应的值为0.0000；此数值属于误差，应当剔除。
物理化学实验二 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。
溶液组成分析：由于环己烷和乙醇的折光率相差较大，而折光率的测定又只需少量样品，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。
6-2二组分系统理想液态混合物的气—液平衡相图
（a）完全互溶
（b）完全不互溶 （c）部分互溶
液态完全互溶系统 p-x、t-x图
理想系统 真实系统
一般正偏差 最大正偏差
一般负偏差 最大负偏差
液态部分互溶系统 t-x图
气相组成介于两液相之间 气相组成位于两液相同侧
液态完全不互溶系统 t-x图
完全互溶系统：理想液态混合物系统气-液平衡相图
1. 压力—组成图
A、B形成理想液态混合物：均符合拉乌尔定律
A组分分压： pA pA* xA pA* 1 xB
B组分分压： pB pB* xB
pA，pB，p和xB均成
气相总压： p pA pB
直线关系
pA* 1 xB pB* xB
pA* pB* pA* xB
液相线：气相总压 p 与液相组成 xB 之间的关系曲线
nL
解: (1) 先确定系统点的总组成
xM
nB nA nB
6 46
0.6
利用
nG (xM yB ) nL (xB xM ) 即 nG (0.6 0.2) nL (0.7 0.6) (1)
nG nL n总 =4+6=10mol (2)
解得
nG =2mol
nL =8mol
(2) 气相中： 甲苯 nB nG yB 2 0.2 0.4mol 苯 nA nG yA 2 0.8 1.6mol
（4）最大负偏差系统
p实际 p理想
且在某一组成范围内比 难挥发组分的饱和蒸气 压还小，实际蒸气总压 出现最小值
液相线
氯仿(A)—丙酮(B)系统
加上气相线：
一般正偏差系统
一般负偏差系统
最大正偏差系统
液相线 气相线
二元系统气液平衡数据测定1
一、实验目的1. 了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。
2. 了解缔合系统汽—液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y 数据计算各组分的活度系数。
3. 通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。
4. 掌握二元系统气液平衡相图的绘制。
二、实验原理以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图１所示。
当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从Ａ和Ｂ两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。
冷凝器凝液蒸气循环线蒸气加热液体液体循环线图1 平衡法测定气液平衡原理图BA图１ 平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时，除了两相的温度和压力分别相等外，每一组分化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：V i L i f f = （1） i i i x f py 0i i γφ=常压下，气相可视为理想气体，再忽略压力对流体逸度的影响，0i i p f = 从而得出低压下气液平衡关系式为：py i =γi0i p i x （2）式中，p ——体系压力（总压）；0i p ——纯组分i 在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine 公式计算； x i 、y i ——分别为组分i 在液相和气相中的摩尔分率； γi ——组分i 的活度系数由实验测得等压下气液平衡数据，则可用i p x py i ii =γ （3） 计算出不同组成下的活度系数。
本实验中活度系数和组成关系采用Wilson 方程关联。
Wilson 方程为： ln γ1=－ln(x 1+Λ12x 2)+x 2(212112x x Λ+Λ －121221x x Λ+Λ) （4）ln γ2=－ln(x 2+Λ21x 1)+x 1(121221x x Λ+Λ －212112x x Λ+Λ) （5）Wilson 方程二元配偶函数Λ12和Λ21采用非线性最小二乘法，由二元气液平衡数据回归得到。
目标函数选为气相组成误差的平方和，即F =2221211((j mj j y y y y ））计实计实-+-∑=三、主要仪器设备与实验装置流程图：1．平衡釜一台 2．阿贝折射仪一台 3．超级恒温槽一台4．50-100十分之一的标准温度计一支5.所用试剂（无水甲醇、异丙醇）为分析纯试剂。
13 实验五 二元液体溶液的气—液平衡相图
实验五 二元液态混合物的气-液平衡相图【目的要求】1．实验测定并绘制环己烷-乙醇体系的沸点组成（T -x ）图，确定其恒沸点及恒沸混合物的组成。
2．了解测量折光率的原理，掌握阿贝折光仪的使用方法。
【实验原理】两种液体能在任意浓度范围内完全相溶的体系称完全互溶的双液体系。
根据相律：f =K Φ+2式中：f 为体系的自由度；K 为体系中的组分数；Φ为体系中的相数；2是指压力和温度两个变量。
对于定压下的二组分液态混合物，相律可表示为：f =3-Φ。
在大气压力下，液体的蒸气压和外压相等时，平衡温度即为沸点。
对于完全互溶的双液体系，当气液两相平衡时Φ=2，f =1。
完全互溶的双液体系在定压下并没有固定的沸点，为一沸程，并且是和溶液的组成有关的，即T 是x 的函数。
完全互溶的双液体系，由于两种液体的蒸气压不同，溶液上方的气相组成和液相组成是不相同的，测定溶液的沸点和溶液在沸点时的气相和液相的组成，可绘制出溶液的气-液平衡相图，即溶液的沸点与组成关系图，T -x -y 图。
完全互溶的双液体系，T -x -y 图可分三类：如图5-1所示。
图5-1(1)是理想液态混合物和偏离拉乌尔定律较小的体系的T -x -y 相图；图5-1(2)是对拉乌尔定律有较大正偏差的体系；图5-1(3)是对拉乌尔定律有较大负偏差的体系。
在图5-1(2)和图5-1(3)中，由于偏离拉乌尔定律较大以致在T -x -y 图上分别出现了最低点和最高点，在最低点和最高点上，液态混合物的气相组成和液相组成相同，这种组成的液态混合物称为恒沸混合物，在最高点和最低点上时液态混合物的沸点称为恒沸点。
将一定组成的环已烷-乙醇混合物在特制的蒸馏器中进行蒸馏。
当温度保持不变时，即表示气、液两相己达平衡，记下沸点温度，并测定沸点时气相（冷凝液）和液相的组成，Fig.5-1 二组分完全互溶双液体系的T -x -y 相图 (1)理想或近似理想的体系 (2)有最低恒沸点的体系 (3)有最高恒沸点的体系 Fig.5-1 Phase diagram for mixture of binary liquid(1)Ideal mixture (2)With minimum aezotropic point (3) With maximum aezotropic 液相Liquid 气相Gas T B x B (y B ) (3) M A B液相Liquid气相Gas T A T B x B (y B ) T (1) AB 液相Liquid 气相Gas T A T Bx B (y B ) (2) M A B T A图5-2 沸点仪示意图 1.温度计；2.接加热器；3.加液口；4.电热丝连接点；5.电热丝；6.分馏液；7.分馏液取样口 Fig.5-2 The sketch of ebulliometer 1.thermometer;2. connection pole;3. inlet orifice; 4. connection point of heater with wire;5.heater; 6. fractional liquid;7. sampling orifice 即可得到一组T -x -y 数据。
双液系的气液平衡相图
一、目的要求1．用沸点仪测定在一大气压下乙醇及环己烷双液系的气液平衡时气相与液相的组成及平衡温度，绘制温度-组成图，并找出恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。
2．学会阿贝折光仪的使用。
二、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，则称部分互溶双液系。
双液系的气液平衡相图T-x 图可分为三类，见图5-1。
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x，液相组成点x。
无水乙醇(ml)1234环己烷(ml)43213．用阿贝折光仪测标准溶液以及纯乙醇、纯环己烷的折射率。
4．测定体系的沸点及气液两相的折射率。
测定方法如下：将一配制好的样品注入沸点仪中，液体量应盖过加热丝，处在温度计水银球的中部，旋开冷凝水，接通电源，电压不能超过规定电压，否则会烧断加热丝。
当液体沸腾、温度稳定后，记下沸腾温度及环境温度，并停止加热。
分别用滴管吸取气相及液相的液体用阿贝折光仪测其折射率，每份样品读数二次取平均值。
测定完之后，将沸点仪中的溶液倒回原试剂瓶中，换另一种样品按上述操作进行测定。
五、注意事项1．沸点仪中没有装人溶液之前绝对不能通电加热，如果没有溶液，通电加热丝后沸点仪会炸裂。
2．一定要在停止通电加热之后，方可取样进行分析。
3．使用阿贝折光仪时，棱镜上不能触及硬物（滴管），用擦镜纸擦镜面。
六、数据处理1．将标准溶液的体积百分数按式(5-1)换算成重量百分数，然后以重量百分数对折射作图。
W%=×100% (5-1)式中V1、D1分别代表乙醇的体积及比重，乙醇的比重在20℃为0.7893；V2、D2分别代表环己烷的体积及比重，环己烷的比重在20℃时为0.7791。
2．沸点校正，由于温度计的水银柱未全部浸人待测温度的区域内而须进行露茎校正。
校正公式 D t露＝K·n·（t测一t环） (5-2)式中K=0.00016，n为露出于被测体系之外的水银柱长度，t测为测量温度计上的读数，t环为环境温度。
二元液系气液平衡相图
实验二二元液系气液平衡相图一、实验目得1、了解环己烷—乙醇系得沸点—组成图2、由图上得出其最低恒沸温度及最低恒沸组成(含乙醇％)3、学会使用数字阿贝折射仪4、学会使用WTＳ-05数字交流调压器二、原理一个完全互溶双液体系得沸点—组成图,表明在气液二相平衡时沸点与二相成分间得关系,它对了解这一体系对行为及分馏过程都有很大得实用价值。
在恒压下完全互溶双液系得沸点与组分关系有下列三种情况:１、溶液沸点介于二纯组分之间;2、溶液有最高恒沸点;３、溶液有最低恒沸点、图１表示有最低恒沸点,本次实验图形也像如此得样子,A′ＬB′代表液相线得交点表示在该温度时互成平衡得二相得成份。
绘制沸点—成份图得简单原理如下:当总成份为X得溶液开始蒸馏时,体系得温度沿虚线上升,开始沸腾时成份为Y得气相生成、若气相量很少,x、ｙ二点即代表互成平衡时液气二相成份。
继续蒸馏,气相量逐渐增多,沸点沿虚线继续上升,气液二相成份分别在气相与液相线上沿箭头指示方向变化。
当二相成份达到某一对数值x′与y′,维持二相得量不变,则体系气液二相又在此成份达到平衡,而二相得物质数量按杠杆原理分配。
本实验利用回流得方法保持气液二相相对量一定,则体系温度恒定。
待二相平衡后,取出二相得样品,用阿贝折光仪测定其折射率。
得出该温度下气液二相平衡成份得坐标点,改变体系得总成份,再用上法找出一对坐标点,这样测得若干坐标点后,分别按气相点与液相点连成气相线与液相线,即得T—X平衡图。
三、步骤1、安装接通仪器,打开冷凝水;2、加入环己烷20mｌ,蒸馏至沸腾,待小兜有液体后回流三次,温度平衡2—3分钟基本不变,记下温度,关闭调压器;3、Ａ组加入乙醇０。
5mｌ,用上法测定温度,然后关闭调压器,取出气相,液相得样品,测其折射率,以后分别加入1。
0,2.0,4、0,8.0,12、0mｌ乙醇;4、B组加入20ｍl无水乙醇,蒸馏至沸腾,待小兜有液体后回流三次,温度平衡２-３分钟基本不变,记下温度,关闭调压器;5、加环己烷0。
双液系的气-液平衡相图
双液系的气-液平衡相图1.实验目的①掌握采取阿贝折光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。
2.实验原理①双液系：两种液态物质混合而成的二组分体系。
其沸点不仅与外压有关，还与双液系的组成有关；②本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的气、液相的组成，利用回流及分析的方法来绘制相图，即的T-x图。
主体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。
③沸点仪：采用电热丝直接加热溶液，以防过热现象，同时FDY双液系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。
构造如图：④阿贝折光仪使用步骤：将超级恒温槽调到测定所需之温度，并将此恒温水通入阿贝折光仪的两棱镜恒温夹套中，检查棱镜上的温度计读数；阿贝折光仪至于光亮处，调节反射镜，使白光进入棱镜；打开棱镜，滴1-2滴丙酮在镜面上，将棱镜轻轻合上，校正；测量时，用滴管取待测试样，滴在两棱镜间的缝隙间，旋紧锁钮，使被测液均匀覆盖于两棱镜间镜面上，不可有气泡；转棱镜使目镜中看到半明半暗现象，让明暗界线落在目镜里交叉法线的交点上，如有色散现象，调节消色补偿器使色散消失；简单表示为：安装-加样-对光-下旋钮粗调明暗面-上旋钮细调消色散-读数。
3.实验仪器与试剂FDY双液系沸点测定仪、阿贝折光仪、超级恒温槽、长滴管、烧杯、球形冷凝管、移液管，烧瓶丙酮（AR级）、环己烷（AR级）、乙醇（AR级）4.实验步骤①调节阿贝折光仪超级恒温槽温度为25℃，启动恒温水循环；②配制系列环己烷-乙醇溶液，环己烷与乙醇的体积比分别为5:95、15:85、25:75、35:65、45：55、50:50、55:45、65:35、85:15、95:5；③环己烷-乙醇溶液的组成——折光率曲线的测定：10ml具塞锥形瓶中采用称量法配制环己烷摩尔分数为0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90的环己烷-乙醇标准溶液；调节水浴温度，分别测定上述9个溶液及乙醇和环己烷的折光率，作出工作曲线图；注意：称量尽可能迅速；使用仪器时须对零点校正；测量前须用丙酮洗涤棱镜；④环己烷-乙醇二组分溶液的气液平衡数据测定：连接好实验装置，传感器勿与加热丝接触；接通冷凝水，从侧管向蒸馏瓶中二组分溶液，传感器与加热丝浸入溶液。
实验6 二元液系相图
实验6 二元液系相图第次课 4 学时实验6 二元液系相图一、实验目的1. 用回流冷凝法测定常压下环己烷—异丙醇的气液平衡数据，绘制二元液系T～x 图，确定系统恒沸组成及恒沸温度。
2. 学会阿贝折光仪的使用。
二、实验原理在常温下，两种液态物质以任意比例相互溶解所组成的系统为完全互溶系统。
在恒定的压力下，表示溶液沸点与组成的图称之为沸点－组成图。
完全互溶双液系恒定压力下的沸点－组成图可以分成三类：⑴溶液沸点介于两纯组分沸点之间(图6－1)⑵溶液存在最低沸点(图6－2)⑶溶液存在最高沸点(图6－3)。
t/ ℃ p=常数 t/ ℃ p=常数t/ ℃ p=常数g g gt1l llA xG xLxB→ B A xB→B A xB→ B图(6－1) 图(6－2) 图(6－3)图(6－2)、图(6－3)有时被称为具有恒沸点的双液系。
和图(6－1)根本的区别在于，系统处于恒沸点时气、液两相的组成相同。
因而不能象第一类那样通过反复蒸馏而使两种组分完全分离。
如果进行简单的反复蒸馏只能得到某一纯组分和组成为恒沸点相应组成的混合物。
如果要获得两纯组分需要采用其它的方法。
系统的最高或最低恒沸点即为恒沸温度，恒沸温度对应的组成为恒沸组成。
异丙醇－环己烷双液系属于具有最低恒沸点一类的系统。
为了绘制沸点－组成图，可采用不同的方法。
化学方法和物理的方法，相对而言物理的方法具有简捷、准确的特点。
本实验是利用回流及分析的方法来绘制相图。
取不同组成的溶液在沸点仪中回流，测定其沸点及气、液相组成沸点数据可直接由温度计获得，气、液相组成可通过测定其折光率，然后由组成－折光率曲线中最后确定。
三、仪器和试剂蒸馏瓶 1套；调压器 1台；温度计( 50～100℃，1/10) 1支；阿贝折光仪 1台；长取样管 1支；短取样管 1支；25ml移液管 3支；电吹风机 1台；环己烷(A.R) 1瓶；异丙醇(A.R) 1瓶四、实验步骤1. 用阿贝折光仪测定纯环己烷、异丙醇及标准混合物样品的折光率。
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。
实验5双液系的气液平衡相图
双液系的气液平衡相图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) 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1.1(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1.1(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1.1(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1.1 三类溶液相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1.2)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)，分别用阿贝折射仪测定其折射率。
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。
2 实验操作2.1 实验仪器实验使用沸点仪，调压器，阿贝折射仪，超级恒温槽，电子温度计，滴管，放大镜 环己烷，无水乙醇（AR ），各种浓度的环己烷-乙醇混合溶液2.2 实验条件实验室温度17.5 °C ，气压100.7 kPa ，相对湿度34%2.3 实验操作(1) 测定溶液的折射率。
二元液相系图
物理化学实验报告实验名称：完全互溶双液系统气液平衡相图的绘制专业班级：生物工程112班学生姓名：钟坤学号：1108110391实验时间：2103年5月14日8:00~10:00指导老师：刘定富老师一．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t A t A tAtB t B t Bt / o C t / o C t / o C x B x Bx B A B A A B B(a)(b)(c)x 'x '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。
二元液系的气液平衡相图电子教案
二元液系的气液平衡相图实验二十八二元液系的气液平衡相图1、实验目的①实验测定乙醇-环己烷二元液系的沸点-组成图，并由图决定其最低恒沸温度及最低恒沸混合物的组成。
②学会阿贝折射仪的使用及维护方法。
2、实验原理纯液体物质，组成一定的A、B两液体的混合物，在恒定的压力下沸点为确定值，液体混合物的沸点随组成不同而改变，因同样温度下，各组分挥发能力不同，即具有不同的饱和蒸气压，故平衡共存的气、液两相的组成通常并不相同。
因此在恒定压力下对不同组成的二组分液体进行蒸馏，测定两相平衡温度及馏出物(气相)和蒸馏液(液相)的组成，就可绘制出该系统的沸点与两相组成关系的T-x图，即沸点-组成图，通常称为蒸馏曲线。
二组分完全互溶液体系统蒸馏曲线可分为三类：(1)系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都不大，在T-x图上溶液的沸点总是介于A、B两纯液体的沸点之间，如图6-1(a)所示。
(2)两组分对拉乌尔定律都产生较大的负偏差，在p-x图上出现最小值时，在T-x图上将出现最高点，如图6-1(b)所示。
(3)两组分对拉乌尔定律都产生较大的正偏差，在p-x图上出现最大值时，在T-x图上将出现最低点，如图6-1(c)所示。
最高点和最低点分别称为最高恒沸点和最低恒沸点，对应的组成称为恒沸组成，其相应的混合物称为恒沸混合物。
恒沸混合物蒸馏所得到的气、液两相组成相同，故不能用一次精馏的办法同时分出两个纯组分。
本实验是在某恒定压力下则定乙醇—环己烷二组分系统的沸点与组成平衡数据，并绘制该液体混合物的蒸馏曲线，其类型如图6-1(a)所示，这种类型的液态混合物中总是易挥发组分在平衡气相里的组成大于它在液相里的组成。
图6-1(a)中，与沸点t1对应的气相线上D点的组成是w B(g)、液相线上C点的组成是w B(l)。
t A＜t B，A较B易挥发，故w B(l)＞w B(g)，而w A(g)＞w A(l)。
测定混合物组成的方法分为物理法和化学法。
物理法是通过测定与系统组成有一定关系的某—物理性质(如电导、折射率、旋光度、吸收光谱、体积、压力等)而求出系统组成的方法。
第4章 汽液相平衡
（6）
假设：忽略液体比容，并把气相当作理想气 体，并把 hlv当作常数，在这种条件下得到：
hlv hlv 1 B ln p s C C A RT R T T
（7）
这个方程称为克拉贝龙方程。
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如果知道物质温度为 T1时的饱和蒸气压 p1s 、蒸 发潜热 hlv ，要计算相应 T2 时的饱和蒸气压 p 2 s ，则 可以用下式近似计算： p2 s hlv 1 1 ln （8） p1s R T2 T1 对于实际气体，在压力比较高时，可采用基于对比 态原理得出的通用蒸气压方程。李 -凯斯勒运用匹察提 出的三参数对比态关系，使蒸气压方程用下列关系表示：
i i i i i
y 若iv 不变化，再判断是否等于 1。若 ，则说 p yi 1 的初值不对，重新调整 明假定的 ，在返回到第 p 二步；若 ，则将结果打印出来。这样求出的 yi 1 p yi 和 即为泡点压力和气相成分。
i
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开始
结束
x i 及各组 输入 T 、 分的物性参数， 给 p 及yi 赋初值
T s v s l h v hl hlv
则得
dp hlv dT T v v v l
（5a）
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二 气液相变的蒸气压方程
将实际气体状态方程 v ZRT / p代入式（5a），得
dps hlv dT RT 2 v Z Zl ps
d ln p s hlv 或 dT RT 2 Z v Z l
1 2 n p p p 力平衡条件：
4.4 两组分气液液相图
系线（联结线）
CK 线 , C’K 线 : 溶解度随 温度的变化曲线称为 溶 解度曲线(雾点线)。
H2O(A)--i-C4H9OH(B)的液液平衡相图
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具有下部会溶点的 液液平衡相图
具有上部会溶点和下部 会溶点的液液平衡相图
水(A)--三乙胺（B)的液液相图
水（A)--烟碱(B)的液液相图
温度对溶解度影响的原因:Smix 0; 组分间存在氢键。
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2.气液液平衡 部分互溶系统的气液液平衡相图（类型1）
二元系的气液液相图
不同压力的二元系气液液相图
（2异丁醇（B)的气液液平衡相图
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wO
w L1
w
V
水(A)--异丁醇（B)的气液液平衡相图
D D O L D H V 11 2 W W WLL w w w w wO O D O D L H V 2 W W W w O w wLL11 W w
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部分互溶系统的精馏
wO
w L1
w
V
水(A)--异丁醇（B)的气液液平衡相图
两塔流程分离醇与水
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部分互溶系统的气液液 平衡相图（类型2）
完全不互溶系统的 二元气液液相图
H2O(A)--SO2(B)气液液相图
完全不互溶系统的二元气液液相图
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温度降至c点，开始凝结出纯B。 温度继续下降，纯 B 液体的量
4-4 两组分系统的气液液平衡相图
1.液液平衡 p 一定， T~wB 部分互溶实验
水(A) - 异丁醇(B)
t/℃
20
50
6.6
80
7.2
110
二组分液态部分互溶和完全不互溶系统液-气平衡相图精品PPT课件
液相组成 w[（NH4)2SO4] 0
0.167 0.286 0.375 0.384 0.411 0.422 0.438 0.458 0.479 0.498 0.518
固相
冰 冰
冰 冰
冰+（NH4)2SO4 （NH4)2SO4 （NH4)2SO4 （NH4)2SO4 （NH4)2SO4 （NH4)2SO4 （NH4)2SO4 （NH4)2SO4
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
21
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
T、组成不变，三相组成分别为xM、xN、xP。
3.完全不互溶系统的温度－组成图
T-x图 a：纯A的沸点； b：纯B的沸点； aE、bE：气相线； aM、bN：液相线。 aEb以上：g； aME：A（l）-g bNE：B（l）-g
MNAB：A（l）- B（l）
E点：共沸点 A（l）+ B（l）→ g， 三相共存， F = 0，T、组成 不变，三相组成分别为xM、xN、 xE。
溶解度法绘制相图
373
p
353
333
N
OS 硫酸铵固+溶液
Q
溶液(单相) 313
T/K
293
L 273
yx
环己烷一异丙醇双液系气液平衡相图
实验十二二元液体溶液的气-液平衡相图实验员：项金辉序号：25 班级：应化1103一、实验目的1.实验测定并绘制双液系（环己烷-异丙醇）的沸点组成（T-X）相图，并找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。
2.了解测量折光率的原理，掌握阿贝折光仪的使用方法。
二、实验内容1.了解绘制二元液体溶液相图的基本原理。
2.如何判断气-液两相平衡。
3.了解阿贝折光仪的使用方法。
三、实验步骤1.用阿贝折光仪测定标准溶液的折光率，同时需要测定水的折光率及实验室温，用于后期数据处理。
2.实验装置为三口蒸馏烧瓶，使用电阻丝加热，需注意的是温度计汞球的一半浸入液体内，汞球不要触及电阻丝。
加入约2/3体积的样品，调整电压为15V，加热使液体沸腾，最初在冷凝管下端袋状部的液体不能代表平衡时的气相的组成，须将其倾回蒸馏瓶中3次，待温度达到恒定时，记下沸点并停止加热。
随即用特长滴管伸入冷凝管中吸出冷凝液，迅速测定器折光率。
用短滴管从蒸馏瓶测口吸出瓶内液体，迅速测定其折光率，平行测定三次折光率，取平均值。
倒出瓶内液体，做下一次测定。
3.每个样品都要做1，2步，共是个样品。
四．注意事项1.电阻丝及其接触点不能露出液面，否则通电加热时会引起有机液体的燃烧。
2.电流不能太大，加热电压不得超过15V。
3.读取沸腾温度时一定要使体系达到气-液两相平衡，即温度计的读数恒定不变。
4.折射率的测定要迅速，以防由于蒸发而改变组成。
五、数据处理66687072747678800.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0X 环己烷%T /℃环己烷一异丙醇双液系气液平衡相图。
二元气液相平衡
西安交通大学制冷与低温技术原理西安交通大学制冷与低温原理溶液热力学基础二元溶液的气液相平衡二元两相平衡系统：2,22c p f N N N ===则只要两个参数即可确定系统的状态吉布斯定律约束条件数=物质组分数-相平衡的相数+2N f = N c -N p +2液气液Bx AAp"AT "AP "BP "BT T压力—质量（摩尔）分数：p-w （p-x ）温度—质量（摩尔）分数：T-w （T-x )比焓—质量（摩尔）分数：h-w （h-x ）只需两个参数即可确定系统的状态p -x 图(T=C)康诺瓦罗夫定律•两种不同的液体A和B混合成溶液时，气相里的成分和液相的成分是不同的•饱和蒸气压高的组分在气相中的摩尔分数大于液相中的摩尔分数pp 2p 1b ′2ABx%b ′1b ′′1b ′′20p A0p Bp -x 图(T =C)p -x 图(T = C)pp 2p 1b ′2ABx%b ′1b ′′1b ′′20p A0p B液体区过热蒸气区湿蒸气区分为三个区：液体区、过热蒸气区、湿蒸气区混合物饱和蒸气压与浓度有关TT 1ABx%x 1%0ATb ′′p = 定值液体区b ′0BT 过热蒸气区T-x 图(p =C )TABx%0ATp = 定值液体区0BT 过热蒸气区T D T BT-x 图(p =C )气、液相中浓度不同x 为一定浓度时，溶液相变温度有两个，分别为露点T D 和泡点T B ，介于两物质的饱和温度之间x 1%气、液相中浓度不同x为一定浓度时，溶液相变温度有两个，分别为露点TD 和泡点TB，介于两物质的饱和温度之间压力越高，气相与液相的浓度差越小T -x 图氧-氮气液平衡的T-x图利用T-x 描绘出，反映了过程的热量进出。
1[(1)]A B h q x h xh ''''=+-+1[(1)]A B h q x h xh ''''''''=+-+h -x 图T=ChTAB2′′2′1′2′′1′′1′′1′2′p = 定值x两条等压饱和线将图面分成液体、两相和过热蒸气三个区域。
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实验二二元液系气液平衡相图
一、实验目的
1、了解环己烷—乙醇系的沸点—组成图
2、由图上得出其最低恒沸温度及最低恒沸组成（含乙醇%）
3、学会使用数字阿贝折射仪
4、学会使用WTS—05数字交流调压器
二、原理
一个完全互溶双液体系的沸点—组成图，表明在气液二相平衡时沸点和二相成分间的关系，它对了解这一体系对行为及分馏过程都有很大的实用价值。
在恒压下完全互溶双液系的沸点与组分关系有下列三种情况：1、溶液沸点介于二纯组分之间；2、溶液有最高恒沸点；3、溶液有最低恒沸点。
图1表示有最低恒沸点，本次实验图形也像如此的样子，A′LB′代表液相线的交点表示在该温度时互成平衡的二相的成份。
绘制沸点—成份图的简单原理如下：当总成份为X的溶液开始蒸馏时，体系的温度沿虚线上升，开始沸腾时成份为Y的气相生成。
若气相量很少，x、y二点即代表互成平衡时液气二相成份。
继续蒸馏，气相量逐渐增多，沸点沿虚线继续上升，气液二相成份分别在气相和液相线上沿箭头指示方向变化。
当二相成份达到某一对数值x′和y′，维持二相的量不变，则体系气液二相又在此成份达到平衡，而二相的物质数量按杠杆原理分配。
本实验利用回流的方法保持气液二相相对量一定，则体系温度恒定。
待二相平衡后，取出二相的样品，用阿贝折光仪测定其折射率。
得出该温度下气液二相平衡成份的坐标点，改变体系的总成份，再用上法找出一对坐标点，这样测得若干坐标点后，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、步骤
1、安装接通仪器，打开冷凝水；
2、加入环己烷20ml，蒸馏至沸腾，待小兜有液体后回流三次，温度平衡2—3分钟基本不变，记下温度，关闭调压器；
3、A组加入乙醇0.5ml，用上法测定温度，然后关闭调压器，取出气相，液相的样品，测其折射率，以后分别加入1.0,2.0,4.0,8.0,12.0ml乙醇；
4、B组加入20ml无水乙醇，蒸馏至沸腾，待小兜有液体后回流三次，温度平衡2—3分钟基本不变，记下温度，关闭调压器；
5、加环己烷0.2ml用上法测定温度，然后关闭调压器，取出气相，液相样品，测其折射率，以后分别加入0.2,0.3,0.5,1.0,2.0ml环己烷；
6、将所得的折射率在相应的工作曲线上找到组成；
7、关闭电源，冷凝水，整理好仪器，倒掉废液；
8、签字，还工作曲线表。
四、数据处理
1、将测得的数据列成表格；
2、在标准计算纸上作沸点—组成图；
3、由图上标出最低恒沸温度和最低恒沸组成。
五、注意事项
1、平衡温度一定是稳定2—3分钟后的数字温度计上的读数；
2、来回振荡3次，并且充分均匀；
3、传感器不可靠在电热丝上；
4、传感器保持一段在液面下面，以免影响平衡温度；
5、调压器上的电源打在10V左右；
6、折光率要看正确，即一半白一半黑，黑白交叉正好在十字中心；
7、测定折光率时不可将取样管碰撞棱镜；
8、被测液放入后应立即关闭棱镜，以免挥发；
9、液体须充满整个棱镜，不可有气泡产生；
10、沸腾不能太过分厉害，以免冷凝不及；
11、塞子要塞紧，沸腾时不可打开侧盖上的管子，更不可一边沸腾，一边进行取样；
12、取样管用过一次以后希望不再用第二次；
13、测过折射率后应将棱镜打开晾干，以便下次再用，如不干则用吸球吹吹；
14、严禁用手擦棱镜及光学零件；
15、折光仪上严禁测定有腐蚀性的液体；
16、 折光仪不能曝晒强日光中；
17、 液体没有淹没电热丝时，切勿通电，否则电热丝要烧断；
18、 查工作曲线是时候要注意20D n ，就是说D n 表示折射率，上面的20或25，30表示
的是温度，因此做的是哪个温度，切勿乱用或混用，以免造成误差；
19、 作图时希望同学们注意使用的小方格坐标纸至少取10×10cm ；
20、 确定恒沸温度和恒沸组成应由图上找得，并纪录在数据处理栏中。
六、 思考题
1、 本实验气液二相是怎样达成平衡的？
2、 在室温下测折射率存在什么问题？
3、 小槽体积小对测量有何影响？
4、 本实验加入量多用量筒量取，那么这体积是否要求加入量很准确？
5、 要求沸腾时不能打开塞子或打开侧管取样，这是为了什么？如果这样做又将会怎
样？
6、 为什么要来回振荡几次？
7、 温度计为什么要不靠电热丝？
8、 要求沸腾不宜过快这是为了什么？
9、 如何判断气液二相是否处于平衡？
10、 如何保证测定折射率时液体保持平衡时的组成？
11、 本实验主要误差来自何处？
七、 指导教师要注意的易发生的问题
1、 此实验据我们实验结果看共是十二点，加上二点唇溶液的点，共十四个，实验时间如果不重做，3.5个小时可以完成，如果中途遇到曲折可能来不及；
2、 从现象看比以前的要易做些，但学生的数据仍有可能会发生倒个现象，特别是环己烷中加乙醇的前2个点。
如发生倒个现象可以请学生再蒸馏一下，特别是到达平衡点附近时要注意学生数据；
3、 实验中要常查学生数据，发现问题及早解决；
4、 现使用蒸馏仪比较好，漏气现象并不严重，因此一般不会发生一会儿温度就上升的现象，如发现有要及早帮助学生查找原因。
八、 结论
1、经过实验总结，认为方案比乙酸乙脂—乙醇体系要好些，主要是气液拉开，特别是上下点相反的图几乎是很少发生了，作图较以前好看些，偏离的点也少些了；
2、同以前一样，恒温的温度越低越好，挥发的慢，因此建议能避免避开30，35℃；
3、本实验蒸馏气到达冷凝前，常会有一些沸点较高的组分已经冷凝，因而所测气相成份可能并不代表真正的气相成份，为减少由此引入的误差，支管位置不宜太高，沸腾液体之液面与分支管上袋装部分间距离不应太远；
4、本实验系环己烷—乙醇系的沸点—组成图，数据基本上为南大书上查得：
最低恒沸物组成：68.5%（环己烷）
最低恒沸温度：64.8℃。