环己烷-异丙醇双液系相图的绘制
绘制环己烷_异丙醇体系气液平衡相图的实验研究
绘制环己烷———异丙醇体系气液平衡相图的实验研究Ξ柳若芍 梁 玮(山东教育学院化学系,250013,山东省济南市) 摘 要 就绘制环己烷—异丙醇气液平衡相图实验中出现的问题进行了研究,提出调整混合液浓度的改进方法,实验效果更理想.关键词 双液系 气液平衡 相图分类号 O611.3用回流冷凝法测定完全互溶双液系的气液平衡相图实验中,间歇法所用不同浓度的二组分体系混合液,由于其沸点各不相同、回流冷凝过程中消耗、取样测定时消耗以及有时出现的过热现象等,使配制的混合液在实验数次后各组分浓度发生较大变化,测得实验点产生较大误差,无法制得较准确的相图.为此,有作者提出对“苯———乙醇”双液系混合液浓度进行调整的方法[1].我们通过实验,对环己烷———异丙醇体系的浓度作了调整,不但可使混合液多次利用,避免浪费和污染,还绘制出较准确的相图.1 方法改进在“环己烷———异丙醇气液平衡相图绘制”实验中,二组分体系混合液总质量为m,未调整前混合液中环己烷质量百分含量为x0,根据需要调整后混合液的环己烷质量百分含量为x(x0 <x),调整时需添加环己烷的质量为m x,此时应有x=x0・m+m x m+m x或m x=x-x01-x・m(1)又因为m x=d・V(d为一定温度下环己烷的密度,V为一定温度下环己烷的体积).所以V=m xd=x-x01-x・md(2)第22卷 第4期1996年10月 曲阜师范大学学报Journal of Qufu Normal UniversityVol.22 No.4Oct.1996Ξ 收稿日期:1995—12—11 我们首先配制系列标准浓度混合液,测其折光率,作折光率———浓度工作曲线,再用同样方法测出未调整前每份混合液的折光率,从工作曲线上查出对应的浓度x 0,最后再测出混合液的质量m ,根据公式(2),将x 和d 代入,即可求出需加入环己烷的体积V ,从而将原混合液浓度由x 0调整到x .2 实验验证2.1 测定折光率与浓度关系,做工作曲线配制不同浓度的环己烷———异丙醇溶液,在恒温条件下测折光率,数据列表[2]:表 1浓度0.00%9.95%19.91%29.90%39.90%49.90%59.90%69.90%79.90%89.90%100.00%n1.37511.37981.38401.38981.39221.39751.40151.40581.41201.41681.4240表中浓度为环己烷质量百分比浓度.由表列数据给制折光率—浓度工作曲线.附图 折光率—浓度工作曲线图2.2 测量数据,计算需添加环己烷体积对各未调整前混合液测出其折光率n 0,在工作曲线上查出所对应的浓度x 0,称得各混合液质量m ,根据所需调整后的混合液浓度x L ,计算出需要加入的环己烷体积V ,以上理论设定值与实际测量的折光率n x 和浓度x s 数据列表如下:表中:n 0—未调整前混合液折光率;x 0—在工作曲线上查出折光率为n 0时的浓度;m —未调整前称得混合液质量;x L —根据需要调整后理论设定的混合液浓度;V —根据计算需要添加的环己烷体积;n x —调整后测得混合液折光率;x s —混合液调整后实际测量的浓度.(实验数据见表2)2.3 验证结果取某种环己烷—异丙醇混合液,测得折光率n 0=1.4018,称质量m =34.6304×10-3kg ,在折光率———浓度关系曲线上查得此混合液浓度为x 0=61.0%,如果要将其浓度调整到x =70.0%,则浓度由x 0改变到x 需要加入的环己烷体积应为:V =x -x 01-x ・md(d =0.7801×10-3kgcm -3)计算结果为V =13.32cm 3,即取13.32cm 3环己烷加入到浓度为61.0%的混合液中,901第4期 柳若芍等:绘制环己烷———异丙醇体系气液平衡相图的实验研究 011 曲阜师范大学学报(自然科学版) 1996年则混合液浓度调整到70.0%.由实验测定折光率n x=1.4060,浓度x S=70.1%.相图是我们用以分析解决实际问题的一种重要工具,完全互溶双液系的气液平衡相图更是化学、化工实践中经常运用的相图,因此掌握绘制和应用这类相图的知识显得尤为重要.通过上述方法改进,使绘制相图的实验更简便、准确,经实验验证基本符合要求,绝对误差不超过1%,取得了理想的实验效果.表 2序号m×103/kg n0V/cm3n x x L(%)x s(%)绝对误差120.1548 1.3767 1.40 1.379088.5+0.5231.2692 1.3767 2.18 1.378988.3+0.3340.8313 1.3766 2.84 1.378988.3+0.3122.4672 1.3789 3.60 1.38402020.4+0.4231.9963 1.3799 5.13 1.38412020.4+0.4342.5982 1.3797 6.83 1.38422020.5+0.4126.1352 1.3823 6.22 1.38803029.8-0.2234.6231 1.38218.24 1.38803029.7-0.3346.9651 1.382110.94 1.38793020.6-0.4128.7162 1.3889 4.91 1.39254040.2+0.2237.3456 1.3887 6.38 1.39234040.00348.1657 1.38868.23 1.39224040.00131.0131 1.39169.54 1.39705050.3+0.3240.1476 1.391512.35 1.39715050.4+0.4351.3687 1.391515.81 1.39705050.2+0.2132.4110 1.395313.51 1.40156059.9-0.1242.5218 1.395317.72 1.40126059.6-0.4352.1321 1.395221.72 1.40136059.7-0.3134.6304 1.401813.32 1.40607070.2+0.2245.1048 1.401617.35 1.40597070.1+0.1354.3625 1.401720.91 1.40587070.1+0.1137.7450 1.406521.78 1.41058079.8-0.2248.1518 1.406527.78 1.41048079.7-0.3358.6352 1.406433.83 1.41028079.5-0.5140.7352 1.413815.67 1.41509090.2+0.2251.0657 1.413719.64 1.41489090.1+0.1360.4960 1.413923.27 1.41479090.1+0.1参考文献1 刘生昆等.双液系气———液平衡相图绘制中有关问题的探讨.大学化学,1995,10(5)2 山东大学等校合编1物理化学实验.济南:山东大学出版社,1993.3 北京大学化学系物理化学教研室编.物理化学实验(修订本).北京:北京大学出版社,19854 印永嘉等编,物理化学简明教程.北京:高等教育出版社,1992。
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。
调节超级恒温水浴的温度为35度，使阿贝折光仪上温度与其保持一致。
分别测定上述九个溶液以及异丙醇和环己烷的折光率。
根据这些数据作出折光率－组成工作曲线。
(整理)实验五环己烷-异丙醇双液系平衡相图的绘制数据处理
环己烷-异丙醇的折光率与质量分数曲线室温：24.5℃大气压值：102.06kpa异丙醇量/cm3环己烷量/cm3沸点t/℃气相冷凝液液相冷凝液n D w（异丙醇）%n D w（异丙醇）%125081.8+(0.65) 1.3749+(0.0032)100 1.3749+(0.0032)100 225180.8+(0.65) 1.3771+(0.0032)95.95431 1.3750+(0.0032)99 325279.2+(0.65) 1.3829+(0.0032)83.95515 1.3761+(0.0032)98.02313 425377.48+(0.65) 1.3848+(0.0032)80.02439 1.3779+(0.0032)96.36807 525476.48+(0.65) 1.3864+(0.0032)76.71428 1.3786+(0.0032)92.85107 625575.65+(0.65) 1.3887+(0.0032)71.95599 1.3782+(0.0032)93.6786 7251071.4+(0.65) 1.3962+(0.0032)56.43984 1.3840+(0.0032)81.67944 80.22579.75+(0.65) 1.4204+(0.0032) 6.37438 1.4213+(0.0032) 4.51244 90.32578.8+(0.65) 1.4192+(0.0032)8.85697 1.4217+(0.0032) 3.68491 100.52577.48+(0.65) 1.4173+(0.0032)12.78772 1.4215+(0.0032) 4.09868 1112574.08+(0.65) 1.4103+(0.0032)27.26947 1.4218+(0.0032) 3.47803 1242570.3+(0.65) 1.4037+(0.0032)40.92368 1.4138+(0.0032)22.097421352570.02+(0.65) 1.4046+(0.0032)39.06174 1.4142+(0.0032)18.99419环己烷标准折光率：1.4266折射校正值：+0.0032异丙醇的标准沸点：82.45℃温度校正值：+0.65实验分析：在这个实验中，控制好回流高度和读准折光率是关键。
异丙醇-环己烷双液系相图 - 烟台大学—环境与材料工程学院
二组分合金系统相图的绘制
杜伟
一 实验目的
1. 用热分析步冷曲线法绘制铋-镉二组分金属 相图 2. 掌握热分析法的测量技术 3.了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲 线的形状有何不同，其相变点的温度应如何 确定。
二 基本要求
（1）学会用热分析法测绘Bi-Cd二组 分金属相图。
（2）了解热电偶测量温度和进行热电 偶校正的方法。
三 实验原理
用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相、 各相的成分如何，不同相的相对量是多少，以及它 们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图，叫相 图。 绘制相图的方法很多，其中之一叫热分析法。 在定压下把体系从高温逐渐冷却，作温度对时间变 化曲线，即步冷曲线。体系若有相变，必然伴随有 热效应，即在其步冷曲线中会出现转折点。从步冷 曲线有无转折点就可以知道有无相变。测定一系列 组成不同样品的步冷曲线，从步冷曲线上找出各相 应体系发生相变的温度，就可绘制出被测体系的相 图。
五 实验步骤
图3 步冷曲线测量装置 1.加热炉 2.不锈钢管 3.套管 4.热电偶
六、 注意事项
1.用电炉加热样品时，温度要适当，温度过高样 品易氧化变质；温度过低或加热时间不够则样品 没有完全熔化，步冷曲线转折点测不出。 2.热电偶热端插到样品中心部位，管内注入少量 的石腊油，热电偶浸入油中。搅拌时注意勿使热 端离开样品，金属熔化后常使热电偶套管浮起， 这些因素都会导致测温点变动。
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变时，温 度将连续均匀下降得一平滑的步冷曲线；当体系 内发生相变则因体系产生的相变热与自然冷却时 体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折 或水平线段，转折点对应的温度，为该组成体系 的相变温度。利用步冷曲线所得到的一系列组成 和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的 组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些 点连起来，就可绘出相图。二元简单低共熔体系 的冷却曲线具有如下图所示的形状
异丙醇—环己烷双液系相图
实验四异丙醇—环己烷双液系相图一、实验目的：1.了解物理化学实验手段中常用的物理方法—光学方法的基本原理。
2.绘制异丙醇—环己烷双液系的沸点—组成图，确定其恒沸组成及恒沸温度。
3.进一步理解分馏原理。
4.掌握阿贝折射计的原理及使用方法。
二．基本原理：根据相律： f + = c + 2 ，对二组分体系： f = 4 - ，f max = 3 (T，P，x)。
对于二组分体系，常常保持一个变量为常量，而得到立体图形的平面截面图。
这种平面图可以有三种：p-x图，T-x图，T-p图。
常用的是前两种。
在平面图上，f*=3-，f*max=2，同时共存的相数max=3。
单组分的液体在一定外压下，它的沸点是一定值，把两种完全互溶的挥发性液体（组分A和B）互相混合后，在某一定温度下，平衡共存的气液两相的组成，通常并不相同，因此如果在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的折射率，就能找出平衡时气液两相的成分，并绘出沸点—组成（T—x）图线，在常温下，两种液态物质以任意比例相互溶解所组成的体系称之为完全互溶双液系。
完全互溶双液系在恒定压力下的沸点—组成图可分为三类：（1）溶液沸点介于两纯组分沸点之间（如图1），（2）溶液存在最低沸点（图2）和（3）溶液存在最高沸点（图3）。
（2）、（3）被称为具有恒沸点的双液系，即体系处于恒沸点时气、液两相的组成相同，其相应的溶液称为恒沸点混合物。
此时对恒沸点混合物进行蒸馏，所得气相与液相组成相同，因此我们不能用普通蒸馏方法获得任一纯组分。
异丙醇—环己烷双液系属于具有最低恒沸点一类的体系。
T—x图在进行蒸馏或分馏时是必不可少的，而分馏在提纯溶剂和石油工业中也得到广泛应用，所以这种图是具有很大的实用价值的。
本实验的目的就是要绘制异丙醇—环己烷的T—x图并找出恒沸点混合物的组成。
1．沸点—组成图的绘制为了绘制沸点—组成图，可采取不同的方法。
在本实验中，我们采用的是一种物理方法—通过折射率的测定，来间接的获取溶液组成，它具有简捷、准确的特点。
环己烷-异丙醇双液系相图的绘制
阿贝折射仪的使用
1.阿贝折射仪的构造原理
2.阿贝折射仪的使用方法
(1)仪器安装，用二次蒸馏水校正标尺刻度
(2)加样:顺单一方向轻擦镜面 (不可来回擦)，
合上棱镜
(3)旋转棱镜，使目镜中看到半暗半明现象；旋 转补偿棱镜使彩色消失；转动棱镜使明暗界面 恰好同目镜中的十字线交叉处重合 (4)读数 折射率可至小数点后第四位
实验原理
两种液态物质混合而成的二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。两个组分若能按任意比例互相融 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。根据定律， 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。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。这就是p-x相图。在一定 压力下，可以画出体系的温度t和组分x的关系图。这就 是T-x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。
1
3、利用组成一折 射率关系曲线所 确定的气、液相 组成，以及各组 成下的沸点数据 绘制沸点一组成 图，确定该体系 的恒沸温度与恒 沸组成。
实验注意事项
电阻丝不能露出液面，一定要浸没于溶液中，以免通 电红热后引起有机溶剂燃烧。 电阻丝两端电压不能过大，过大会引起有机溶剂燃烧 或烧断电阻丝。 测量过程中一定要达到气液平衡状态，即体系的温度 保持稳定，才能测定其沸点及气相冷凝液和液相的折 射率。 测定其气相冷凝液和液相的折射率时要保持温度一致。 使用阿贝折射仪时，棱镜上不能接触硬物，擦拭棱镜 时需用擦镜纸等柔软的纸。
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。
实验五挥发性双液系T～X图的绘制
实验五挥发性双液系T～X图的绘制1.实验目的及要求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(环己烷～异丙醇的T～X 图)。
并找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。
2）了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握阿贝折光仪的使用。
2.实验原理单组分液体在一定的外压下沸点为一定值，把两种完全互溶的挥发性液体(组分A和B)混合后，在一定的温度下，平衡共存的气、液两相组成通常并不相同。
因此结果在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物(气相)和蒸馏液(液相)的组成，就能找出平衡时气、液两相的成分并绘出T～X图。
完全互溶的双液系T～x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A、B两纯物质沸点之间如图1(a)所示，如苯～甲苯体系。
②实际溶液由于A、B两组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，在T～x图上出现最高点，如图1(b)所示，如盐酸～水体系；丙酮～氯仿体系等。
③A、B两组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，在丁～X图上出现最低点如图1(c)所示，如水～乙醇、苯～乙醇等体系。
②③类溶液在最高点或最低点时气～液两相组成相同，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，恒沸点混合物靠蒸馏无法改其组成。
，平衡时气～液两相组成的分析，使用折射仪测定，因为溶液的折射率与组成有关。
图1 完全互溶双液系的T～X图本实验选择一个具有最低恒沸点的环己烷-异丙醇体系。
在101325pa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。
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)。
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，温度传感器要插在液面下，准确测出平衡温度。
溶液组成分析：由于环己烷和异丙醇的折光率相差较大，而折光率的测定又只需少量样品，所以，可用折光率一组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。
实验三完全互溶双液系的平衡相图
实验三完全互溶双液系的平衡相图一、实验目的1.绘制常压下环己烷-异丙醇双液系的T— X 图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。
2.学会阿贝折射仪的使用。
二、预习要求1.了解绘制双液系相图的基本原理和方法。
2.了解本实验中有哪些注意事项。
3.熟悉阿贝折射仪的使用。
三、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相互溶解，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气压与外界大气压相等时的温度。
在一定的外压下，纯液体有确定的沸点。
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Ⅲ -4-1是一种最简单的完全互溶双液系的T—X 图。
图中纵轴是温度(沸点 )T ，横轴是液体 B 的摩尔分数X B(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二曲线上的两个点，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，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Ⅲ -4-1) ，实际溶液由于 A 、B 二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在 T—X 图上会有最高或最低点出现，如图Ⅲ-4-2 所示，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。
恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，靠蒸馏无法改变其组成。
如 HCl 与水的体系具有最高恒沸点，苯与乙醇的体系则具有最低恒沸点。
图Ⅲ -4-1完全互溶双液系的图III-4-2完全互溶双液系的另一种类型相图一种蒸馏相图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。
实验 异丙醇—环己烷双液系相图
实验 异丙醇—环己烷双液系相图一、实验目的1.了解物理化学实验手段中常用的物理方法——光学方法的基本原理。
2. 绘制异丙醇－环己烷双液系的沸点－组成图，确定其恒沸物组成及恒沸温度。
3. 进一步理解分馏原理。
4. 掌握阿贝折射计的原理及使用方法。
二、实验背景根据相律绘制相图，通过相图的分析加深对所研究体系的认识，是热力学方法研究多相平衡体系的重要内容之一。
相平衡是物理化学的重要教学内容，其中气液平衡是最常见，也是讨论最多的内容之一。
各体系相图的绘制为生产和科研实践中对某些液体混合物的分离、提纯与精制、蒸馏、精馏等具有一定的指导意义。
完全互溶双液系的T-x图，按曲线的特征，体系可以分为三大类，理想体系，正偏差体系和负偏差体系。
其中，当偏差足够大时，会出现极大点和极小点，分别对应最大负偏差和最大正偏差，对应的极值点称为恒沸点，所对应的溶液称为恒沸混合物。
考虑综合因素，一般实验都选择具有最低恒沸点的异丙醇—环己烷或乙醇—环己烷体系，本实验选异丙醇—环己烷体系。
根据相平衡原理，对二组分体系，当压力恒定时，当气液两相平衡时，体系的自由度为1。
当体系的温度确定时，气液两相的组成也确定。
反过来，当气液两相的组成确定时，体系的平衡温度也确定。
沸点仪就是根据这个原理设计的。
本实验中气液相的组成通过测定对应样品的折射率来确定，因而两组分的折射率相差越大越好，同时为了避免组分因挥发而造成测量误差，还要求两组分的饱和蒸汽压相差越小越好。
目前实验教学中最常用的沸点仪如图8-2所示，结构简单，容易操作，但达到平衡时间较长。
另外一类型测定装置叫平衡釜，有陆志虞平衡釜、爱立斯平衡釜、罗斯平衡釜等，平衡釜结构比较复杂。
还有一种多功能沸点测定仪，具有沸点测定仪和平衡釜的双重功能，测定范围较广，除常规的气液平衡数据的测定外，还可用于含盐体系和部分互溶体系气液平衡的测定。
三、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相互溶解，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。
双液系相图的绘制实验讲义
实验六双液系气—液平衡相图的绘制[实验目的]1 绘制环己烷—异丙醇的沸点组成t-x图；2 了解沸点的测定方法（回流冷凝法）；[基本原理]将两种挥发性液体混合，若该二组分蒸气压不同，测溶液的组成与其平衡气相的组成不同，在压力一定时，t-x（x为物质的量分数）图有以下三种情况：理想溶液对拉乌尔定律产生较大偏差的溶液环己烷—异丙醇的沸点组成图与图Ⅲ类似，具有最低恒沸点。
本实验用沸点仪分离出一系列不同组成溶液平衡时气相和液相的溶液，并测定沸点（见温度计）和气、液两相的组成（组成用阿贝折射仪测），利用所得数据可绘出t-x图。
[实验装置及标准曲线图][实验步骤]1 测定环已烷—异丙醇标准液的折射率，目的是做标准曲线；x环= n环/ (n环+n异)标准液（x环）：0，0.2，0.4，0.6，0.8，1折射率的测定方法，请看东北师大《物理化学实验》85面！2 分别将下列环已烷—异丙醇溶液装入沸点仪中，加热回流，待温度稳定后，记下沸点，测定气相和液相的折射率。
（依折射率，可从标准曲线中查出气、液两相的组成x环）第一组测定溶液号：1， 2， 3， 4， 5， 6第二组测定溶液号：7， 8， 9， 10， 11， 12做实验报告时，将两组的实验数据结合起来，绘制出完整的t-x图。
注意事项：●加热电流不要超过1.2Ａ，高了会起火的；适当控制电流，不要出现爆沸现象；●测定折射率时，自始至终要在同一台折射仪上测。
由于两台折射仪所测定的折射率数据不一致，故换动后数据就无用。
[数据记录与处理]表中：x为环己烷的摩尔分数；n为溶液的折射率。
1 用坐标纸绘制“折射率-x”标准曲线；贴在反面。
图不得小于15×15cm2的幅度;2 用坐标纸绘制一个完整的环己烷—异丙醇沸点组成图，要求曲线光滑，贴在反面；3 从绘制的环己烷—异丙醇沸点组成图中查出：最低恒沸组成: x环= _____ 恒沸点: _____ ℃。
101325Pa下，恒沸点及恒沸组成的文献值：68.6 ℃0.518（x环)[问答]环己烷—异丙醇混合液是教师配制的，其浓度已经知道，为何在实验时还要测折射率，再利用折射率从标准曲线中查出相应的浓度？―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――班级：姓名：实验日期：分数：教师：。
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
实验五 双液系气液平衡相图
实验五双液系气液平衡相图一、实验目的1. 绘制在p0下环已烷—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. 掌握回流冷凝法测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；3. 了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
二、实验原理1、气—液相图图根据相律f=C-Φ+2，对于一个气—液共存的二组分体系，其自由度f=2，若再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。
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—液相图。
压力不同时，双液系的相图将略有差异。
本实验要求将外压校正到kPa。
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5.1)；⑵溶液存在最低沸点(图5.2)；⑶溶液存在最高沸点(图5.3)。
t/ ℃ p=常数 t/ ℃ p=常数 t/ ℃ p=常数g g gl l lA x B→B A x B→ B A x B→ B图5.1 图5.2 图5.3 图5.2、图5.3有时被称为具有恒沸点的双液系。
和图5.1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。
2、沸点测定仪本实验所用沸点仪如图5.4所示的。
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、液相组成沸点图5.4沸点仪精密温度计；2.磨口塞；3.电加热丝；4.冷凝管；5.气相凝聚液。
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、仪器试剂沸点仪1套；恒温槽1台；阿贝折射仪1台；移液管(1mL)2支；量筒3只；小试管9支；异丙醇（分析纯）；环已烷（分析纯）。
环己烷-异丙醇双液系相图的绘制
环 己烷一 异丙醇 双液 系相图的绘制
王雪梅
西北 民族 大学化 工学 院
甘 肃 兰州 ７ ３ ０ １ ２ ４
摘要 ：回流冷凝 法测环 己烷一 异丙醇体 系的气液平衡数据 ，并用计算机操作绘制沸点啦 成相 图，使之得到更为准确的结果。 关键词：回流冷凝 法；气液平衡；计算机绘 图
中 图 分 类 号 ：０ ６ ４ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ５ ７ ９ ９（ ２ ０ １ ５ ）０ ７ — ０ １ ９ ８ — ０ １
常温下，任意两种 液体 混合 组成 的体 系称为双液系 。若两 种液体 能按任 意 比例相 互溶解 ，则称 完全互溶 双液系 ；若 只 能部分互溶则称部分互溶双液系 。液体 的沸 点是指液体 的蒸 汽 压 与 外 界 的 气 压 相 等 时 的 温 度 。在 一 定 的 外 压 下 ， 纯 液 体 有确 定 的沸 点 。而双 液系 的沸点不仅 与外压 有关 ，还 与双液 系 的组成有 关。本实验用冷凝 回流 法测定环 己烷一 异丙醇体系 的气液平衡数据 ，绘制沸点一 组成 图。 １实验部分 １ ． １实验药品和仪器 仪器 ：沸点测定仪 （ 一体化 ）Ｚ Ｒ — Ｆ ｓ（ 配制 ：沸 点仪 玻璃 仪 、沸点仪 玻璃仪加 热器 、接 口一体 化设计 、温度 计 、超 级
果。
参考文献 ［ １ 】李 晓 飞 ． 二 组 分 体 系水 一 正 丙 醇 气 液平 衡 相 图 的绘 制 … ． 实验 室研 究与探 索， ２ ０ １ ２ ， ３ １（ ８） ． ２ ． ２做出折光率与浓度的标 准曲线
［ ２ ］ 刘树 斌 ． 沸点仪构造 形 式的改进 ［ Ｊ ］ ．实验 室科 学， ２ Ｏ ｌ ０ ，
环己烷-异丙醇双液系相图
环⼰烷-异丙醇双液系相图2．6 环⼰烷-异丙醇双液系相图2．6．1 实验⽬的1．了解物理化学实验⼿段中常⽤的物理⽅法—光学⽅法的基本原理。
2．绘制环⼰烷-异丙醇双液系的沸点～组成图，并找出恒沸点及恒沸点混合物的组成。
3．进⼀步理解分馏原理。
4．掌握阿贝折射仪的原理及使⽤⽅法。
2．6．2 实验原理单组分液体在⼀定的外压下沸点为⼀定值。
把两种完全互溶的挥发性液体（组分A和B）混合后，在⼀定的温度下，平衡共存的⽓液两相组成通常并不相同。
因此在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物（⽓相）和蒸馏液（液相）的组成，就能找到平衡时⽓、液两相的成分并绘出T—x图，即所谓的相图。
完全互溶双液系在恒定压⼒下的沸点～组成图可分为三类：（1）液体与拉乌尔定律的偏差不⼤，沸点介于A、B两纯组分沸点之间（图6⼀1），如苯~甲苯体系。
(2) A、B两纯组分混合后与拉乌尔定律有较⼤的正偏差，溶液存在最低沸点（图6⼀2），如⽔~⼄醇；苯~⼄醇等体系。
（3）实际溶液由于A、B两纯组分相互影响，常与拉乌尔定律有较⼤负偏差，溶液存在最⾼沸点（图6⼀3），如盐酸~⽔体系；丙酮~氯仿体系。
图6—1 偏差不⼤的体系图6—2 正偏差很⼤的体系图6—3 负偏差很⼤的体系对（2）、（3）类体系有时被称为具有恒沸点的双液系。
它与（1）类的根本区别在于，体系处于恒沸点时⽓、液两相的组成相同。
因⽽也就不能象（1）类那样通过反复蒸馏⽽使双液系的两个组分完全分离。
对（2）、（3）类的溶液进⾏简单的反复蒸馏只能获得某⼀纯组分和组成为恒沸点的相应组成的混合物。
如要获得两纯组分，需采取其他⽅法。
体系的最低或最⾼恒沸点即为恒沸温度，恒沸温度对应的组成为恒沸组成。
环⼰烷-异丙醇双液系属于具有最低恒沸点⼀类。
为了绘制沸点～组成图，可采取不同的⽅法。
⽐如取该体系不同组成的溶液，⽤化学分析⽅法分析沸腾时该组成的⽓、液组成，从⽽绘制出完整的相图。
可以想象，对于不同的体系要⽤不同的化学分析⽅法来确定其组成，这种⽅法是很繁杂的。
4实验四异丙醇—环己烷双液系相图
组成
1.44 1.43
1.42
1 0 5
2 1 4
3 2 3
4 3 2
5 4 1
6 5 0
1.41
环己烷 异丙醇 折射率
1.4
1.39
1.38
1.37
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
2、利用组成—折射率关系曲 线所确定的气、液相组成， 以及校正后的各组成下的沸 点数据绘制沸点—组成图， 确定该体系的恒沸温度与恒 沸组成。
• 3.在测定其气相冷凝液和液相的折射率时 要保持温度一致。 • 4.使用阿贝折射仪时，棱镜上不能接触硬 物，擦拭棱镜时需用擦镜纸等柔软的纸。
阿贝折射仪的使用
1.阿贝折射仪 的构造原理
• • • • • •
2.阿贝折射仪的使用方法 (1)仪器安装： (2)加样:顺单一方向轻擦镜面 (不可来回擦) (3)调光明暗的界面恰好同十字线交叉处重合 (4)读数 折射率 率的测定
取异丙醇和环己烷以 及环己烷体积分数分 别 0 、 0.2 、 0.4 、 0.6 、 0.8、1六种组成的溶液 在 250C 下 ， 逐 次 用 阿 贝折射计测定其折射 率。绘制组成一折射 率的关系曲线。
2．溶液沸点及气、液相组成的测定 （ 1 ）取 25ml 异丙醇置于沸点测定 仪之蒸馏瓶内。按图连接好线路， 打开回流冷却水，通电并调节变压 器使液体加热至沸腾，回流并观察 温度计的变化，待温度恒定记下沸 腾温度。然后将调压变压器调至零 处。停止加热，充分冷却后，用吸 液管分别从冷凝管上端的分馏液取 样口及加液口取样，用阿贝折射计 分别测定气相冷凝液和液相的折射 率。按上述操作步骤分别测定加人 环已烷为 1ml 、 2ml 、 3ml 、 4ml 、 5ml 、 10ml 时各液体的沸点及气相 冷凝液和液相折射率。
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宜宾学院 化学与化工学院
实验中心
实验目的
1 ．了解物理化学实验手段中常用的物理方法— —光学方法的基本原理； 2．绘制异丙醇一环己烷双液系的气-液平衡相图， 了解相图和相律的基本概念； 3．进一步理解分馏原理； 4. 掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方 法； 5．掌握阿贝折射计的原理及使用方法。
操作步骤
1．已知浓度溶液折 射率的测定（略）
取异丙醇和环己烷以 及环己烷摩尔分数分 别 23.31% 、 45.85% 、 58.94% 、 74.80% 四种 组成的溶液，逐次用 阿贝折射仪测定其折 射率。绘制组成一折 射率的关系曲线。
沸点仪结构图
2．溶液沸点及气、液相组成的测定
（1）取25mL异丙醇置于沸点测定仪之蒸馏瓶内。按图连 接好线路，打开回流冷却水，通电并调节变压器使液体加 热至沸腾，回流并观察温度计的变化，待温度恒定记下沸 腾温度。然后将调压变压器调至零处。停止加热，充分冷 却后，用吸液管分别从冷凝管上端的分馏液取样口及加液 口取样，用阿贝折射计分别测定气相冷凝液和液相的折射 率。按上述操作步骤分别测定加人环已烷为2mL、3mL、 4mL、5mL、10mL时各液体的沸点及气相冷凝液和液相折 射率。 （2）将蒸馏瓶内的溶液倒人回收瓶中，并用环已烷清洗蒸 馏瓶。然后取25mL环己烷注入蒸馏瓶内，按（1）的操作 步骤进行。以后分别加人异丙醇0.3mL、0.5mL、1.mL、 4mL、5mL，测定其沸点及气相冷凝液和液相折射率。
数据记录和处理
1、绘制环己烷-异 丙醇体系的组成一 折射率关系曲线 （工作曲线）略
1.44 1.43 1.42 1.41 1.4
1.39
1.38
Hale Waihona Puke 2、沸点值进行校正 （略） 。假定特鲁顿规则 适用于溶液井应用 克劳修斯一克拉贝 龙方程则有
1.37
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
阿贝折射仪的使用
1.阿贝折射仪的构造原理
2.阿贝折射仪的使用方法
(1)仪器安装，用二次蒸馏水校正标尺刻度
(2)加样:顺单一方向轻擦镜面 (不可来回擦)，
合上棱镜
(3)旋转棱镜，使目镜中看到半暗半明现象；旋 转补偿棱镜使彩色消失；转动棱镜使明暗界面 恰好同目镜中的十字线交叉处重合 (4)读数 折射率可至小数点后第四位
1
3、利用组成一折 射率关系曲线所 确定的气、液相 组成，以及各组 成下的沸点数据 绘制沸点一组成 图，确定该体系 的恒沸温度与恒 沸组成。
实验注意事项
电阻丝不能露出液面，一定要浸没于溶液中，以免通 电红热后引起有机溶剂燃烧。 电阻丝两端电压不能过大，过大会引起有机溶剂燃烧 或烧断电阻丝。 测量过程中一定要达到气液平衡状态，即体系的温度 保持稳定，才能测定其沸点及气相冷凝液和液相的折 射率。 测定其气相冷凝液和液相的折射率时要保持温度一致。 使用阿贝折射仪时，棱镜上不能接触硬物，擦拭棱镜 时需用擦镜纸等柔软的纸。
实验原理
两种液态物质混合而成的二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。两个组分若能按任意比例互相融 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。根据定律， 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。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。这就是p-x相图。在一定 压力下，可以画出体系的温度t和组分x的关系图。这就 是T-x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。
在恒定压力下，表示溶液沸点与组成关系的图称之为沸点 一组成图，即所谓的相图。
完全互溶双液系的沸点—组成图 1.混合物的沸点介于两种纯组分之间（图(a)）； 2.混合物存在着最高沸点（图(b)）； 3.混合物存在着最低沸点（图(c).
为了绘制沸点一组成图，可采取不同的方 法。比如取该体系不同组成的溶液，用化学分 析方法分析沸腾时该组成的气、液组成，从而 绘制出完整的相图。在本实验中的折射率的测 定，就是一种间接获取组成的办法。它具有简 捷、准确的特点。 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， 然后由组成一折射率曲线中最后确定。