双液系气液平衡相图
双液系气液平衡相图的测定共15页
沸点仪中蒸气的分馏作用会影响气相的 平衡组成，使得气相样品的组成与气液平 衡时气相的组成产生偏差，因此要减少气 相的分馏作用。
思考题
1.沸点仪中的小球(2)体积过大或过小，对 测量有何影响?
2. 若在测定时，存在过热或分馏作用，将 使测得的相图图形产生什么变化?
3．溶液的沸点与大气压有关。应用鲁顿规 则及克劳休斯—克拉贝龙方程可得溶液沸 点。
4. 将由标准工作曲线查得的溶液组成及校 正后的沸点列表，并绘制环已烷-异丙醇气 -液平衡相图。由相图确定该体系最低恒沸 点及恒沸混合物的组成。
注意事项
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 后沸点仪会炸裂。
4 3
2 1
5
图 沸点仪
1 盛液容器
2 小球
3 冷凝管
4 测量温度计
5 辅助温度计
6支管
6
7 小玻管
7
8 电热丝
8
3. 测定沸点 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，调 节变压器电压，使电流表指示约为 1 A， 否则会烧断加热丝。当液体沸腾、温度 稳定后（一般在沸腾后 10～15 分钟可 达平衡），记下沸腾温度及环境温度。
仪器及试剂
仪器：沸点仪；阿贝折光仪；超级恒温 槽；1 kV 调压变压器；0～5 A 交流电表； 温度计 50～100 ℃(最小分度 0.1 ℃) 1支； 温度计 0～100 ℃(最小分度 1 ℃) 1支； 50 ml 烧杯；250 ml 烧杯。
试剂：环已烷(AR)；异丙醇(AR)；丙酮 (AR)；重蒸馏水；冰。
4. 取样 切断电源，停止加热。冷却液体。取气液
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。
《物理化学实验报告》双液系的气液平衡相图
双液系的气液平衡相图2011年9月5日实验，2011年9月12日提交报告助教：柳清1 引言相图（phase diagram）是用图形表示多相系统的物理化学状态随温度、压力、组分含量等的变化的图1。
对于多相平衡系统，相律（phase rule）是其热力学基础。
本实验研究的是环己烷－乙醇（C6H12－C2H5OH）双液系的气液平衡状态。
根据相律，f＋Φ = C＋2其中相数Φ为2，独立自由组分数C为1，则系统自由度数f为1。
如果固定外压p不变，条件自由度数f′为0。
因此，在外压p不变时，温度T和组分含量x唯一确定了双液系气液平衡系统的状态。
用气液平衡时的温度T和组分含量x分别作为纵横坐标，同时测定气相和液相的组成，可以绘制双液系的气液平衡T－x相图。
不同组成的双液系具有不同形式的气液平衡T－x相图。
理想液体混合物或者接近理想液体混合物的双液系，混合物的沸点介于两纯物质沸点之间，如图1(a)。
各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差时，混合溶液体系会具有最低恒沸点，如图1(b)。
反之，混合溶液体系会具有最高恒沸点，如图1(c)。
(a) (b) (c)图1 不同双液系的气液平衡T－x相图形式本实验选用具有最低恒沸点的环己烷－乙醇（C6H12－C2H5OH）双液系。
用沸点仪可以测定不同组成的双液系的恒压沸点T。
沸点仪是测定常量溶液沸点的工具。
沸腾时的溶液从喷嘴喷出，温度计测定的恰是该处蒸气和液相平衡的温度。
气相部分经过冷凝器冷凝后储存在小泡中，以备取样。
考虑到温度计的精度，需要对1/10℃温度计进行露茎校正。
由于温度计暴露于体系之外的部分所处温度与实测区域不同，二者膨胀系数略有差别。
为了补偿这部分损失，通过辅助温度计读出环境温度后，按下式校正：t = t0＋1.57×10－4×n×(t0－t s)式中t0为温度计读数，n为温度计露茎在体系外的刻度数目，t s为辅助温度计读数。
t 为校正后的温度。
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。
双液系气-液平衡相图
6 实验前后记录大气压力，取其平均值作为 实验前后记录大气压力， 实验时的大气压。 实验时的大气压。
注意事项
在沸点仪中加入溶液后才能接通加热丝电源 一定要在停止通电加热之后， 一定要在停止通电加热之后，方可取样进行分 析 沸点仪中蒸气的分馏作用会影响气相的平衡组 成，使得气相样品的组成与气液平衡时气相的 组成产生偏差，因此要减少气相的分馏作用。 组成产生偏差，因此要减少气相的分馏作用。
4 取样 切断电源，停止加热。 烧杯， 切断电源，停止加热。用 250 ml 烧杯，内盛冷 套在沸点仪底部，冷却容器内的液体。 水，套在沸点仪底部，冷却容器内的液体。用一支 细长的干燥滴管，自冷凝管口伸入小球， 细长的干燥滴管，自冷凝管口伸入小球，吸取其中 全部冷凝液。 全部冷凝液。用另一支干燥滴管自支管吸取容器内 的溶液 1 ml。 。 上述两样品分别代表平衡时的气相样品和液相 样品。 样品。各样品可以分别贮放在事先准备好的干燥取 样管中(取样管插在盛有冰水的小烧杯内 取样管插在盛有冰水的小烧杯内)， 样管中 取样管插在盛有冰水的小烧杯内 ，立即盖 好塞子，以防挥发。在样品的转移过程中， 好塞子，以防挥发。在样品的转移过程中，动作应 迅速而仔细，并应尽早测定样品的折光率， 迅速而仔细，并应尽早测定样品的折光率，不宜久 当沸点仪内的溶液冷却后， 藏。当沸点仪内的溶液冷却后，将其溶液自支管倒 向指定的试剂瓶。 向指定的试剂瓶。
T/K
T
v
l
A
X B (v ) XB
X B (l)
B
具有这种类型相图的双液系可以用普通蒸馏 的方法使两液体分离
本实验用回流冷凝法测定不同组成环己烷－ 本实验用回流冷凝法测定不同组成环己烷－异丙醇 溶液的沸点， 溶液的沸点，由阿贝折光仪测平衡液相和气相冷凝 组成。 组成。 测绘具有恒沸点的相图时， 测绘具有恒沸点的相图时 ， 要求同时测定溶液 的沸点及气液平衡时两相的组成。 的沸点及气液平衡时两相的组成。虽然沸点的定义 简单明确，沸点的测定则颇不容易， 简单明确，沸点的测定则颇不容易，原因在于沸腾 时常易发生过热现象， 时常易发生过热现象，而在气相中又易出现分馏效 应。
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。
双液系的气-液平衡相图解读
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外压有关， 而且还与两种液的相对含量有关。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。在T－x相图上，还有温 度、液相组成和气相组成三个变量，则其 它两个变量必须有相应的确定值。
环己烷（分析纯） 无水乙醇（分析纯）
实验步骤
1、工作曲线绘制 本实验可用折光率－组成工作曲线来测
得平衡体系的两相组成。根据教材中所列 的环己烷－无水乙醇组成/折光率表，绘制 环己烷－无水乙醇组成/折光率曲线。
安装沸点仪
将烘干的沸点仪按装好，检查带有温度 计的软木塞是否塞紧，电热丝要靠近烧瓶 底部的中心，温度计银球的位置应处在支 管之下，但和加热丝之间要有一定距离。
记录完毕后，再向蒸馏瓶内再加入0.5cm3乙 醇，按前述方法测定沸点及气液两相的折射率。 再依次加入2，3cm3乙醇，作同样实验。
上述实验结束后，将母液放入回收瓶内。用少 量乙醇洗涤蒸馏瓶。待其冷却至室温后，注入 30cm3乙醇，然后按前述方法测定依次测定加入 0.5，2，3，5cm3环己烷，测定其沸点。分别测定 它们的沸点及气液相样品的折射率。
操作要点
由于沸点及气液两相折光率的测定需要气液平衡 的条件下测定，因此应注意以下几个操作要点：
变压器调节电压时，应由零开始逐渐加大电压使溶液 缓慢加热。每种浓度样品其沸腾状态应尽量一致。即 气泡连续、均匀冒出为好，不要过于激烈也不要过于 慢。
水—正丙醇双液系的气液平衡相图
水—正丙醇双液系的气液平衡相图PB10。
中国科学技术大学材料科学系摘要本实验探讨了正丙醇—水双液系的气液平衡相图。
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。
关键词双液系气液平衡相图最低恒沸点前言双液系，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。
实验部分一、仪器与试剂试剂：正丙醇（分析纯）蒸馏水仪器：阿贝折射仪1台上海电光仪器仪表有限公司HK-2A超级恒温水浴1台南京大学应用物理研究所YP-2B精密稳流电源1台南京南大万和科技有限公司水银温度计（50~100℃，分度为0.1℃）1支（0~50℃，分度为0.1℃）1支10ml、20ml移液管各一只干燥长、短吸管、小试管和小玻璃瓶各8支擦镜纸若干二、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，用纯水校正阿贝折射仪。
按右图所示安装沸点仪，使温度计B与加热丝之间要有一定的距离。
2、从正丙醇开始测量：（1）用50mL的移液管从支管L中加入正丙醇溶液50mL，浸没加热丝，水银温度计的水银球一半在溶液中，一半在蒸汽中。
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。
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。
试验七双液系气液平衡相图
实验七 双液系气液平衡相图一 实验目的1. 测定异丙醇-环己烷双液系在常压下气-液平衡数据，绘制标准压力的T—X 图。
2. 确定体系的恒沸温度及恒沸混合物的组成。
3. 了解阿贝折射仪的测量原理，掌握其使用方法。
二 实验原理两种液态物质混合时所形成的二组分体系称为双液系，若组成体系的两个组分可以任意比例相互溶解时，则称为完全互溶双液系。
完全互溶双液系恒定压力下的沸点组成图（T—X ）可分为三类。
第一类 溶液沸点介于两纯组分沸点之间图7－1；第二类 溶液存在最低沸点图7－2；第三类 溶液存在最高沸点图7－3。
从这三类体系的T －X 图可以看出，对于第一类的混合物可以利用一般精馏法分离出两种纯物质；而对于第二、三类的混合物只能分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。
而且第二、三类体系的溶液在最高或最低沸点时的气液两相组成相同。
加热蒸发时，只能使气相的总量增加，气液相组成及溶液沸点均保持不变。
这时的温度称之为恒沸温度（或恒沸点），相应的组成称为恒沸组成。
不难看出，恒沸温度组成是这些相图的特征参数。
异丙醇－环己烷是完全互溶的双液系，其沸点-组成图（即T －X 图）属于具有最低恒沸点的类型（见图7－2）。
在101325Pa 下异丙醇的沸点为 82.45℃，环己环的沸点为80.75℃。
实验要求在恒压下，测定整个浓度范围内所选定的几个不同组成溶液的沸点T 和平衡时气相组成y 和液相组成X ，然后绘制沸点-组成图（即T －X 图）。
为了获得上述测定数据，本实验利用沸点仪（见图7-4），采用回流冷凝法，当气液两相的相对量一定时，体系的温度也将保持恒定，沸点即沸腾温度可由温度计读取。
分别由蒸气冷7-4沸点仪1- 温度计; 2- 加液口;3 -电热丝4-分馏液取样口;5-分馏液图7-3图 7-1 图 7-2凝的凹形槽中取样分析平衡气相组成；从加液口取样分析平衡液相组成，试样分析使用的仪器是阿贝折射仪。
实验所测定的是试样的折射率，还需将折射率转换成组成。
双液系的气液平衡相图实验报告
双液系的气液平衡相图实验报告双液系的气液平衡相图实验报告一、引言在化学实验中，相图是研究物质在不同温度和压力下的相态变化规律的重要工具。
气液平衡相图是指在一定温度和压力下，气体和液体之间的平衡状态。
本实验旨在通过测定双液系的气液平衡相图，探究不同组分和温度对气液平衡的影响。
二、实验方法1. 实验仪器和试剂准备本实验所需的仪器有气相色谱仪、恒温水浴槽、压力计等。
试剂包括乙醇、水等。
2. 实验步骤(1) 准备双液系溶液：按照一定的比例将乙醇和水混合制备双液系溶液。
(2) 装填样品：将双液系溶液装填到气相色谱仪的样品瓶中。
(3) 设置温度：将恒温水浴槽的温度调至所需的实验温度。
(4) 测定平衡压力：将样品瓶放入恒温水浴槽中，等待一段时间使系统达到平衡，然后使用压力计测定平衡时的压力。
(5) 重复实验：重复以上步骤，测定不同组分和温度下的气液平衡压力。
三、实验结果根据实验数据，我们绘制了双液系的气液平衡相图。
图中横轴表示乙醇的摩尔分数，纵轴表示平衡时的压力。
我们可以观察到随着乙醇浓度的增加，平衡压力逐渐增大。
同时，随着温度的升高，平衡压力也呈现出上升的趋势。
这与理论预期相符。
四、讨论与分析通过实验结果，我们可以得出以下几点结论：1. 组分对气液平衡的影响：在双液系中，乙醇的浓度增加会导致平衡压力增加。
这是因为乙醇分子与水分子之间的相互作用力较强，使得乙醇分子更难从液相转移到气相，因而需要更高的压力才能达到平衡。
2. 温度对气液平衡的影响：随着温度的升高，气液平衡的压力也会增加。
这是由于温度升高会增加分子的热运动，使得气体分子更容易从液相转移到气相，因此需要更高的压力来保持平衡。
3. 实验误差分析：在实验过程中，由于仪器的精度限制和操作误差等因素的存在，实验结果可能存在一定的误差。
为了提高实验结果的准确性，我们可以增加重复实验次数，并进行数据的平均处理。
五、结论通过本实验，我们成功测定了双液系的气液平衡相图，并探究了组分和温度对气液平衡的影响。
双液系的气液平衡相图实验报告
双液系的气液平衡相图实验报告双液系的气液平衡相图实验报告摘要：本实验旨在通过实验方法研究双液系的气液平衡相图。
通过测量不同温度下饱和汽液相的压力，得到了气液平衡相图，并对实验结果进行了分析和讨论。
引言：气液平衡相图是研究气液相平衡关系的重要工具，对于了解气体和液体之间的相互作用以及相变规律具有重要意义。
双液系是指由两种不同成分组成的液体混合物，通过实验测量不同温度下的饱和汽液相的压力，可以得到双液系的气液平衡相图，进而研究其相变规律。
实验方法：1. 实验仪器与试剂准备本实验所需的仪器有：压力计、温度计、恒温槽等。
试剂为两种不同成分的液体混合物。
2. 实验步骤(1) 将液体混合物倒入恒温槽中，并将温度调节至所需温度。
(2) 在恒温槽中放置压力计，等待压力稳定。
(3) 测量不同温度下饱和汽液相的压力，并记录数据。
(4) 重复以上步骤，直至得到所需温度范围内的数据。
结果与讨论：通过实验测量得到了双液系的气液平衡相图，如图1所示。
图中横坐标表示温度，纵坐标表示压力。
[插入图1]从图中可以看出，在一定温度范围内，随着温度的升高，饱和汽液相的压力也随之增加。
这是由于温度升高导致液体分子热运动加剧，液体分子间的相互作用减弱，从而使得液体蒸发速率增加，压力也相应增加。
此外，实验结果还显示了双液系的共沸现象。
在某一特定温度下，液体混合物的蒸气与液相成分的浓度达到一致，此时液相和气相的组成相同，称为共沸点。
在共沸点上，气相和液相可以达到平衡，且压力保持不变。
实验结果还表明，双液系的气液平衡相图与组成有关。
当液体混合物的组成发生变化时，气液平衡相图也会发生相应的变化。
这是由于不同成分之间的相互作用导致了不同的气液平衡关系。
结论：通过实验研究双液系的气液平衡相图，我们可以得到温度和压力之间的关系，并进一步了解气体和液体之间的相互作用和相变规律。
实验结果显示，在一定温度范围内，随着温度的升高，饱和汽液相的压力也随之增加。
双液系的气液平衡相图(物理化学实验)
双液系的气液平衡相图实验者：林澄昱生04 2010030007 同组者：张弯弯实验日期：2012-03-10 提交日期：2012-03-16实验指导：刘晓惠1引言两种蒸气压不同的挥发性液体在混合之后，其溶液组成与与其平衡气相的组成不同。
在恒外压下，二组分系统达到气液平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时气液两相组成关系的相图，称为沸点和组成（T-x）图。
大致分为三大类，包括：（1）理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其混合物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，有最高恒沸点。
见图1（b）；（3）各组分蒸汽压对拉乌尔定律产生很大的正偏差，有最低恒沸点。
见图2（c）1。
图1 三类沸点组成（T-x）图本实验为了绘制常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图，先利用阿贝折射仪测定一系列已知组成混合溶液及纯液体的折射率，绘制标准曲线，再通过沸点仪测定一系列混合溶液的沸点，收集少量气相冷凝液以及溶液，测定其各自折射率，反查标准曲线得到气液两相的组成，绘得双液系的气液平衡相图。
2实验操作2.1实验药品、仪器及测试装置示意图2.1.1实验药品环己烷，无水乙醇；2.1.2实验仪器沸点仪，调压器，温度传感器，锥形瓶，分析天平（AR2140），阿贝折射仪（型号不明，为靠近恒温箱的一台），恒温箱，胶头滴管，10ml吸量管，洗耳球；2.1.3装置示意图1. 冷却水入口2. 气相冷凝液贮存小泡3. 温度传感器4. 喷嘴5. 电热丝6. 调压器2图2 沸点仪2.2实验条件恒温槽温度：26 ℃室温：未测气压：未测2.3实验操作步骤及方法要点2.3.1标准曲线的测定及绘制2.3.1.1标准溶液的配制取5个干燥、洁净的锥形瓶，编号为1~5，分别称量空瓶质量并记录；依照表1分别量取并加入相应体积的环己烷和无水乙醇，每加入一种溶液以后称量其质量并记录；得到5份已知组分的标准溶液。
表1 标准溶液的配制方案通过称量得到的质量，可以计算得到每锥形瓶中液体含有的环己烷质量分数，通过测定其折射率，可以确定特定环己烷质量分数与折射率的关系；同时，直接量取纯的无水乙醇和环己烷，测定其折射率，可以绘制在环己烷质量分数在0~1之间的无水乙醇混合溶液与折射率的关系曲线。
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.绘制在Pθ环已烷—乙醇的气液平衡相图，了解相图和相律基本概念；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的组成方法。
二、实验原理液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度，在一定的外压下，纯液体的沸点有确定值。
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。
两种挥发性液体混合，假设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，二组分系统气液到达平衡时，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〕的关系有以下三种：〔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。
图1. 沸点和组成〔T-x〕图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〔如图2所示〕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〕，分别用阿贝折光仪测定其折光率。
根据已知组成的溶液折光率，作出一定温度下〔25℃〕该溶液的折光率—组成工作曲线，然后根据测得的样品溶液的气液两相的折光率，在此曲线上即可按内描法得到待测未知样品溶液的组成。
图2. 沸点测定仪示意图三、仪器与药品沸点测定仪1只丙酮〔分析纯〕水银温度计〔50~100℃，分度值0.1℃〕1支超级恒温水浴1台玻璃温度计〔0~100℃，分度值1℃〕1支称量瓶〔高型〕10只调压变压器〔0.5kVA〕1只25mL移液管数字式Abbbe折光仪〔棱镜恒温〕1台长滴管10支带玻璃磨口塞试管〔5mL〕4支无水乙醇〔分析纯〕烧杯〔50ml，250ml〕各1支环己烷〔分析纯〕玻璃漏斗〔直径5cm〕1只重蒸馏水，冰四、实验步骤1.调节超级恒温水浴温度，使阿贝折光仪上的温度计读数保持在25℃。
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。
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双液系气－液平衡相图
江苏师范大学化学与材料科学学院
物理化学教研室
实验目的
• 测定实验大气压下异丙醇－环己烷双液 系气－液平衡相图
• 确定恒沸混合物的组成及恒沸点的温度 • 掌握沸点的测定方法
• 掌握阿贝折光仪的使用方法
实验原理
在恒压下完全互溶双液系的沸点与组成关系 有下列三种情况： (a)溶液沸点介于二纯组分沸点之间，如苯与 甲苯 (b)溶液有最高恒沸点，如卤化氢和水，丙酮 与氯仿，硝酸与水等； (c)溶液有最低恒沸点，如环己烷与乙醇，水 与醇等
1 盛液容器
5 4
2 小球
3 冷凝管
3
4 测量温度计
5 辅助温度计
6支管
2 1 6 7 8
7 小玻管
8 电热丝
沸点仪装置示意图
实验步骤
• 1 安装仪器 将干燥的沸点仪如图安装好。检查带有温 度计的木塞是否塞紧，加热用的电热丝要 靠近容器(1)底部的中心，温度计水银球的 位置要在支管(6)之下且稍高于电热丝,加热 丝以上1～2cm。 • 2 粗略配制含异丙醇5%、15%、35%、50% 、65%、90% 等组成的环已烷-异丙醇溶液 。
6支管
2 1 6 7 8
7 小玻管
8 电热丝
沸点仪装置示意图
本实验就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 相组成可通过测其折射率，然后由组成—折射率曲线 中最后确定。以沸点对组成作图，将所有的气、液相 组成连起来，即成相图。
• 取样吸管应保持洁净干燥
• 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
数据记录和处理
• 在折射率－组成标准曲线上查出对应组成
• 对沸点温度读数进行露茎校正
• 由t沸及气相、液相组成绘制实验压力下双 液系沸点－组成图，确定最低恒沸温度和 恒沸混合物组成。
思考题
• 1.沸点仪中的小球D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. 若在测定时，存在过热或分馏作用，将 使测得的相图图形产生什么变化? • 4. 按所得相图，讨论环已烷-异丙醇溶液蒸 馏时的分离情况。 • 5.试估计哪些因素是本实验误差的主要来源 ？
折射率—组成曲线
仪器及试剂
仪器：沸点仪；阿贝折光仪；超级恒温槽； 1 kV 调压变压器；0～5 A 交流电表； 温度计 50～100 ℃(最小分度 0.1 ℃) 1支； 温度计 0～100 ℃(最小分度 1 ℃) 1支； 50 ml 烧杯；250 ml 烧杯。
试 剂 ： 环 已 烷 (AR) ； 异 丙 醇 (AR) ； 丙 酮 (AR)；重蒸馏水；冰。
• 6 实验前后记录大气压力，取其平均值作为 实验时的大气压。
注意事项
• 在沸点仪中加入溶液后才能接通加热丝电源
• 一定要在停止通电加热之后，方可取样进行 分析 • 沸点仪中蒸气的分馏作用会影响气相的平衡 组成，使得气相样品的组成与气液平衡时气 相的组成产生偏差，因此要减少气相的分馏 作用。
• 沸点仪塞子不可漏气
• 3 测定沸点
倒入样品，是温度计1/2～2/3浸入液体中， 接通冷凝水，调节变压器至加热电压为12V 左右，加热液体。调节冷凝水，使冷凝液回 流良好，直到温度计上的读数稳定为止。记 录温度计测量温度及环境温度t观和t环。
• 4 取样 切断电源，停止加热。用 250 ml 烧杯， 内盛冷水，套在沸点仪底部，冷却容器内的 液体。用一支细长的干燥滴管，自冷凝管口 伸入小球，吸取其中全部冷凝液。用另一支 干燥滴管自支管吸取容器内的溶液 1 ml。 上述两样品分别代表平衡时的气相样品 和液相样品。各样品可以分别贮放在事先准 备好的干燥取样管中(取样管插在盛有冰水的 小烧杯内)，立即盖好塞子，以防挥发。在样 品的转移过程中，动作应迅速而仔细，并应 尽早测定样品的折光率，不宜久藏。当沸点 仪内的溶液冷却后，将其溶液自支管倒向指 定的试剂瓶。
• 5. 测定折光率 调节通入阿贝折光仪的恒温水温度为 25.0±0.2 ℃。用重蒸馏水测定阿贝折光仪 的读数校正值(水的折光率 =1.33299)，然后 分别测定平衡时的气相样品与液相样品的折 光率。对每一样品要测量至少两次折光率值 ，并取其平均值作为所测样品在该温度时的 折光率。
重复步骤3~5，分别测定环已烷和异丙醇的 沸点，以及各溶液的沸点和平衡时气相、液 相的组成。
(a用简单的蒸馏方法使 二组分分离，第二、三种类型则只能得到一种 纯组分和恒沸混合物。外界压力不同，恒沸点 温度和恒沸混合物组成也不相同。
环己烷－异丙醇双液系
具有最低恒沸点
如何绘制该双液系的沸点T—组成图？
1 盛液容器
5 4
2 小球
3 冷凝管
3
4 测量温度计
5 辅助温度计