物理化学——双液系的气—液平衡相图
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物理化学——双液系的气—液平衡相图
摘要：绘制标压下乙酸乙酯-乙醇双液系的气-液平衡相图，了解相图和相律的
基本概念； 掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；掌握用折光率确定二 元液体组成的方法。
关键词：乙酸乙酯，乙醇，相图 1. 基本原理
1.1 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。 二个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，纯液体的沸点有其定值。但双液系的沸点不仅与外 压有关，而且还与二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。只有任意再确定一个 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，则其他二个变量必有相应的确定。
少量的样品，所以可用折光率-组成工作曲线来测得平衡体系的二相组成。 1.3 数据处理方法 在 pθ下测得的沸点称为正常沸点。 通常外界压力并不正好等于 101.325kPa， 因此应对实验测得的值做压力校正。 校正公式系从特鲁顿规则和克劳修斯—克拉 贝龙方程推导而得。公式为： ，本实验
精密数字温度计， 因此不对温度计做温度露茎校正，那么校正过后的体系正常沸 点应为： t 沸 t A t 压 （ t A 为精密数字温度计显示的温度，是在室内压强下的沸 点） 。
当系统总组成为 x 的溶液加热时，系统的温度上升，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，同时气一液两相的 组成成分分别沿气相线和液相线变化， 两相的相对量遵守杠杆规则而同时发生变 化。 1.2 组分分析 本实验选用的是乙醇和乙酸乙酯，二者的折光率相差大，而折光率测定只需
3.试验结果与结论
3.1 实验数据如下：
气相冷凝液分析 NO 1 2 3 4 5 6 7 9 8 10 11 tA（℃） 72.6 72.1 70.1 69.9 69.8 70.0 71.4 72.4 78.3 77.15 折光率 1.3645 1.3653 1.3658 1.3666 1.3671 1.3685 1.3686 1.3695 组成乙酸乙酯%（mol） 34.0 42.0 47.0 54.5 59.5 74.0 75.0 85.0 0 100 折光率 1.3625 1.3630 1.3655 1.3664 1.3677 1.3690 1.3695 1.3705 液相冷凝液分析 组成乙酸乙酯%（mol） 15.7 20.0 44.0 52.7 66.0 79.7 85.5 96.5 0 100
根据上表相关数据作出的乙醇-乙酸乙酯双液系温度-组成图如下：
乙醇-乙酸乙酯双液系温度组成图
80 78
温度/℃
76 74 72 70 68 0 20 40 60 80 100 120 气相冷凝液 液相冷凝液
组成乙酸乙酯百分含量
4.结果分析与讨论
测量过程中， 圆底烧瓶的残留液体没有清除干净，但是不会影响液体之间的 浓度差异，所以不影响实验的准确性； 温度计示数比较稳定的时候就是气液二相达到相对平衡的25.0± 0.2℃，用橡皮管 输入折光仪。恒温后，用重蒸馏水（nD=1.33252）校正仪器读数。并用丙酮（分 析纯）清洁光学仪器表面，防止强烈振动或撞击，以防止零件损伤及影响精度。
2. 实验部分
2.1 实验仪器及试剂 超级恒温水浴；沸点仪；阿贝折射仪(WAY)；温度显示仪；调节变压器；玻 璃漏斗；胶头滴管 3 只；烧杯 2 个；吹风机；吸水纸（卫生纸） 。 乙醇-乙酸乙酯混合液 9 种 2.2 实验步骤 按乙酸乙酯不同的质量分数，配制一系列乙酸乙酯一乙醇混合溶液； 在恒定外压下，测量不同浓度混合溶液气一液相达平衡时的沸点温度； 恒定 24℃下用阿贝折射仪测定相平衡时气一液相的折光率。
摘要：绘制标压下乙酸乙酯-乙醇双液系的气-液平衡相图，了解相图和相律的
基本概念； 掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；掌握用折光率确定二 元液体组成的方法。
关键词：乙酸乙酯，乙醇，相图 1. 基本原理
1.1 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。 二个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，纯液体的沸点有其定值。但双液系的沸点不仅与外 压有关，而且还与二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。只有任意再确定一个 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，则其他二个变量必有相应的确定。
少量的样品，所以可用折光率-组成工作曲线来测得平衡体系的二相组成。 1.3 数据处理方法 在 pθ下测得的沸点称为正常沸点。 通常外界压力并不正好等于 101.325kPa， 因此应对实验测得的值做压力校正。 校正公式系从特鲁顿规则和克劳修斯—克拉 贝龙方程推导而得。公式为： ，本实验
精密数字温度计， 因此不对温度计做温度露茎校正，那么校正过后的体系正常沸 点应为： t 沸 t A t 压 （ t A 为精密数字温度计显示的温度，是在室内压强下的沸 点） 。
当系统总组成为 x 的溶液加热时，系统的温度上升，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，同时气一液两相的 组成成分分别沿气相线和液相线变化， 两相的相对量遵守杠杆规则而同时发生变 化。 1.2 组分分析 本实验选用的是乙醇和乙酸乙酯，二者的折光率相差大，而折光率测定只需
3.试验结果与结论
3.1 实验数据如下：
气相冷凝液分析 NO 1 2 3 4 5 6 7 9 8 10 11 tA（℃） 72.6 72.1 70.1 69.9 69.8 70.0 71.4 72.4 78.3 77.15 折光率 1.3645 1.3653 1.3658 1.3666 1.3671 1.3685 1.3686 1.3695 组成乙酸乙酯%（mol） 34.0 42.0 47.0 54.5 59.5 74.0 75.0 85.0 0 100 折光率 1.3625 1.3630 1.3655 1.3664 1.3677 1.3690 1.3695 1.3705 液相冷凝液分析 组成乙酸乙酯%（mol） 15.7 20.0 44.0 52.7 66.0 79.7 85.5 96.5 0 100
根据上表相关数据作出的乙醇-乙酸乙酯双液系温度-组成图如下：
乙醇-乙酸乙酯双液系温度组成图
80 78
温度/℃
76 74 72 70 68 0 20 40 60 80 100 120 气相冷凝液 液相冷凝液
组成乙酸乙酯百分含量
4.结果分析与讨论
测量过程中， 圆底烧瓶的残留液体没有清除干净，但是不会影响液体之间的 浓度差异，所以不影响实验的准确性； 温度计示数比较稳定的时候就是气液二相达到相对平衡的25.0± 0.2℃，用橡皮管 输入折光仪。恒温后，用重蒸馏水（nD=1.33252）校正仪器读数。并用丙酮（分 析纯）清洁光学仪器表面，防止强烈振动或撞击，以防止零件损伤及影响精度。
2. 实验部分
2.1 实验仪器及试剂 超级恒温水浴；沸点仪；阿贝折射仪(WAY)；温度显示仪；调节变压器；玻 璃漏斗；胶头滴管 3 只；烧杯 2 个；吹风机；吸水纸（卫生纸） 。 乙醇-乙酸乙酯混合液 9 种 2.2 实验步骤 按乙酸乙酯不同的质量分数，配制一系列乙酸乙酯一乙醇混合溶液； 在恒定外压下，测量不同浓度混合溶液气一液相达平衡时的沸点温度； 恒定 24℃下用阿贝折射仪测定相平衡时气一液相的折光率。