二元气液相平衡数据的测定
二元液系气液平衡相图
二元液系气液平衡相图 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020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，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,,,,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,,,,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。
二元系统汽液平衡数据的测定(精)
实验三二元系统汽液平衡数据的测定实验概括在化学工业中，蒸馏、吸收过程的工艺和设备设计都需要准确的汽液平衡数据，本实验就是利用双循环汽液平衡器测定的二元汽液平衡数据。
它对提供最佳化的操作条件，减少能源消耗和降低成本等，都有重要意义。
A实验目的⏹了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元汽液平衡数据的方法。
⏹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。
⏹学会二元汽液平衡相图的绘制。
B 实验原理 蒸馏循环线循环法测定汽液平衡数据的基本原理示意图 当体系达到平衡时，a 、b 容器中的组成不随时间的变化而变化，这时从a 和b 两容器中取样分析，可得到一组汽液平衡试验数据。
baC预习与思考⏹为什么即使在常低压下，醋酸蒸气也不能当作理想气体看待？⏹本实验中气液两相达到平衡的判据是什么？⏹设计用0.1mol/LNaOH标准液测定气液两相组成的分析步骤、并推导平衡组成计算式？⏹如何计算醋酸-水二元系的活度系数？⏹为什么要对平衡温度作压力校正？⏹本实验装置如何防止汽液平衡釜闪蒸、精馏现象发生？如何防止暴沸发生？D实验装置与流程（一）本实验采用改进的Ellis气液两相双循环型蒸馏器，如图所示。
D实验装置与流程（二）⏹改进的Ellis蒸馏器测定汽液平衡数据较准确，操作也简单，但仅适用于液相和气相冷凝液都是均相的系统。
温度测量用分度为0.1℃的水银温度计。
⏹平衡釜加热下方是一个磁力搅拌器，用以加热时搅拌液体；另还有一个电子控制装置，用以调节加热电压及上下两组电热丝保温的加热电压。
⏹分析测试汽液组成时，用化学滴定法。
E实验步骤及方法（一）⏹（1）加料从加料口加入配制好的醋酸-水二元溶液。
⏹（2）加热调节电压150~200V左右，开启磁力搅拌器，缓慢加热至釜液至沸，分别接通上、下保温电源，电压调节在10~15V.⏹（3）控温溶液沸腾，气相冷凝液出现，直到冷凝回流。
气相温度控制在比平衡温度高0.5~1 ℃左右。
二元气液相平衡数据的测定
二元气液相平衡数据的测定摘要：气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据，随着化工生产的不断发展，现有气液相平衡数据远不能满足需求，许多物质的平衡数据，很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。
平衡数据实验测定方法以循环法应用最为广泛。
本实验采用ellis 平衡釜，釜外具有真空夹套保温，可观察釜内的实验现象，在少量样品的情况下，能够迅速地测得平衡数据。
关键词：二元气液相平衡，循环法，苯，乙醇abstract: gas liquid equilibrium relationship is distillation, absorption unit operation of basic data, with the continuous development of chemical production, the existing gas liquid equilibrium data far cannot satisfy the demand, many material balance data, it is difficult to directly obtained by theory, must by experimental determination. balance data experimental determination method to cycle method used the most widely. this experiment using ellis balance kettle, still outside with vacuum jacketed insulation, can be observed in the kettle experimental phenomenon, in a small amount of sample cases, can quickly measure balance data.keywords: two sap liquid balance, circulation method, stupid, ethanol中图分类号： n941.8文献标识码：a 文章编号：1前言循环法测定气液相平衡的原理：如图1，图中a为盛有二元溶液的蒸馏器，b为逸出蒸汽经完全冷凝后的收集器。
二元系统汽液平衡数据测定实验讲义
二元系统汽液平衡数据的测定在化学工业中，蒸馏、吸收过程的工艺和设备设计都需要准确的汽液平衡数据，此数据对提供最佳化的操作条件，减少能源消耗和降低成本等，都具有重要的意义。
尽管有许多体系的平衡数据可以从资料中找到，但这往往是在特定温度和压力下的数据。
随着科学的迅速发展，以及新产品，新工艺的开发，许多物系的平衡数据还未经前人测定过，这都需要通过实验测定以满足工程计算的需要。
此外，在溶液理论研究中提出了各种各样描述溶液内部分子间相互作用的模型，准确的平衡数据还是对这些模型的可靠性进行检验的重要依据。
1 实验目的(1)了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元汽液平衡数据的方法；(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；Array(3)学会二元汽液平衡相图的绘制。
2 实验原理汽液平衡数据实验测定是在一定温度压力下，在已建立汽液相平衡的体系中,分别取出汽相和液相样品,测定其浓度。
本实验采用的是广泛使用的循环法，平衡装置利用改进的Rose 釜。
所测定的体系为乙酸（1）—水（2）,样品分析采用气相色谱分析法。
以循环法测定汽液平衡数据的平衡器类型很多，但基本原理一致，如图2–1所示，当体系达到平衡时，a、b容器中的组成不随时间而变化，这时从a和b两容器中取样分析，可得到一组汽液平衡实验数据。
3 实验装置与试剂实验装置见图3-1，其主体为改进的Rose 平衡釜-一汽液双循环式平衡釜。
改进的Rose 平衡釜汽液分离部分配有热电偶（配数显仪）测量平衡温度，沸腾器的蛇型玻璃管内插有300Ｗ电热丝，加热混合液，其加热量由可调变压器控制。
分析仪器：气相色谱实验试剂: 乙酸（分析纯）, 去离子水图3-1 改进的Rose 釜结构图1-排液口2-沸腾器3-内加热器4-液相取样口5-汽室6-汽液提升管7-汽液分离器8-温度计套管9-汽相冷凝管 10-汽相取样口 11-混合器4 预习与思考(1)为什么即使在常低压下，醋酸蒸汽也不能当作理想气体看待？(2)本实验中气液两相达到平衡的判据是什么？(3)如何计算醋酸-水二元系的活度系数？5 实验步骤及方法：(1) 加料：从加料口加入配制好的醋酸–水二元溶液，接通平衡釜内冷凝水。
二元系统气液平衡数据测定
化工专业实验报告实验名称：二元系统气液平衡数据测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工班姓名：学号同组者姓名：指导教师：日期：一、实验目的1、了解和掌握用双循环气液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。
2、了解缔合系统气—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等，即逸度相等，其热力学基本关系为：Vi L i f f ˆˆ=is i i i V i x f py γφ=ˆ(1)常压下，气相可视为理想气体，1ˆ=v i φ；再忽略压力对液体逸度的影响，0i i p f =从而得出低压下气液平衡关系式为：py i =γi s i p ix (2)式中，p ——体系压力（总压）；s i 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si i i i p x py =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 γ1=－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=0和Λ21=1采用高斯—牛顿法，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((jmj j y y y y ））计实计实-+-∑=(6)三、实验装置与流程示意图1、平衡釜一台（平衡釜的选择原则：易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相不返混及不易爆沸等。
二元系统气液平衡数据测定
序号：40化工原理实验报告实验名称：二元系统气液平衡数据测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工095班姓名：何小龙学号 0940201051 同组者姓名：杨飞黄云张阳指导教师：周国权日期： 2012年3月29日一、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汽液平衡数据的方法。
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数据计算个组分的活度系数。
3．通过实验了解平衡釜的构造，掌握汽液平衡数据的测定方法和技能。
4．掌握二元系统平衡相图的绘制。
二、实验原理平衡法测定汽液平衡原理图当系统达到平衡时，两个容器的组成不随时间的变化，这时候从A和B中取样分析，即可得到一组平衡数据。
达到平衡时，两相除了温度压力相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其基本热力学关系为：f i L=fiVΦi pyi=γifi0xi常温下，气体可视为理想气体，再忽略压力对液体逸度的影响，f i=p i0从而得出低压下汽液平衡关系为：pyi =γipi0xip---体系压力（总压）；p i0---纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压；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的平衡数据，可用：γi = pyi/p i0x i由此计算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lnγ1=-ln(x1+λ12x2)+ x2[(λ12/x1+λ12x2) –(λ21/x2+λ21x1)]lnγ2=-ln(x2+λ21x1)+ x1[(λ21/x2+λ21x1) –(λ12/x1+λ12x2)]Wilson方程二元配偶参数λ12和λ21采用非线形最小二乘法，由二元汽液平衡数据回归而得。
目标函数选为气相组成误差的平方和，即：F=Σj=1m(y1实-y1计)2j+( y2实-y2计)2j三、实验装置与试剂1.平衡釜一台（平衡釜选择原则，易建立平衡，样品用量少，平衡温度测定准确气相中不夹带液滴，液相不返混及不爆沸等，本实验采用汽液双循环小平衡釜）2.阿贝折射仪一台3.温度计4.1ml及5ml的注射器若干四、实验步骤及注意事项1.开启阿贝折射仪，分别配置无水甲醇：异丙醇比例为0:1，1:4，2:3，1:1，3:2，1:4，1:0的标准试剂，分别测其折射率，将所测得的数据经处理后绘制无水甲醇与异丙醇的标准曲线。
二元系统气液平衡数据测定实验报告
二元系统气液平衡数据测定实验报告实验目的：1. 了解气相和液相的特性和平衡状态；2. 熟悉使用实验仪器进行二元系统气液平衡数据测定；3. 掌握气液平衡实验的数据处理方法。
实验原理：在液体表面，由于分子间吸引力，分子会向周围运动，导致分子数密度有所下降，也就是说，在表面上形成一个薄膜，这就是液体的表面张力的来源。
当液体表面上的分子与气体中的分子碰撞时，会发生反弹导致向外沿着表面方向推力，这就是液体表面的气液界面张力，它是描述气液界面特性的物理量。
气液界面上的分子密度不均匀，会导致气相和液相之间的交换。
在一种给定的温度下，当气相和液相之间的交换达到一定的平衡状态时，称为气液平衡。
在这种状态下，气相和液相的分子数密度不再发生明显的变化。
通过气液平衡实验，可以测定气液界面张力和液体和气体之间的平衡常数，从而获得二元系统气液平衡的数据。
实验仪器：1. 二元系统气液平衡实验仪器；2. 水、乙醇等液体样品；3. 高钼酸钠、酚酞等试剂。
实验步骤：1. 清洗实验仪器：将实验仪器中的气路及液路中的管道和阀门进行清洗，保证实验测量时的通气畅通和样品无杂质。
2. 调整实验仪器：将待测液体注入样品瓶中，打开气路和液路中的阀门，进行预热和抽气，直至达到平衡状态。
3. 测量实验数据：通过测定不同温度下的液体和气体的平衡常数，获得二元系统气液平衡的数据。
4. 处理数据：将实验数据进行整理分析，得出二元系统气液平衡的相关参数。
实验结果：通过实验测量，得出了二元系统气液平衡的相关数据，具体如下：1. 温度：25℃液体样品：水气体样品：空气气液界面张力：72.2 mN/m液体与气体间的平衡常数：0.872. 温度：30℃液体样品：乙醇气体样品：空气气液界面张力：28.6 mN/m液体与气体间的平衡常数：0.65实验结论：通过本次实验的测量和分析，得出了二元系统气液平衡的相关参数。
在不同的温度下，不同的液体和气体之间会发生不同程度的平衡，液体之间和气体之间的分子密度也不同。
二元系统汽液平衡数据测定专业实验
思考与讨论
4，如何计算醋酸－水二元系的活度系数？ 参见数据处理部分
5，为什么要对平衡温度进行压力校正？ 答：为了将平衡数据校正到标准大气压下，方便进行比较。
6，本实验装置如何防止汽液平衡釜闪蒸、精馏现象发生？如 何防止暴沸现象发生？
答：本实验装置加蛇管防止闪蒸，加上下保温防止精馏，加 磁力搅拌防止暴沸现象发生。
解一元二次方程可得η10
四、数据处理的思路与技巧
醋酸－水二元系统汽液平衡数据的关联
由平衡时组分逸度相等的原理，可得：
HAc
p1
/
p
0 HAc
0 1
x
HAc
H 2O
p
H 2O
/
p
0 H
x 2 O H 2 O
其中
lg
p
0 HAc
7 .181
1416 .7 t 211
lg
p
0 H
2O
7 .9187
思考与讨论
1，为什么在常低压下，醋酸蒸汽也不能当作理想气体看待？
答：由于醋酸蒸汽在汽相中存在二分子，三分子的缔合体， 因此即使在常低压下也不能当作理想气体。
2，本实验中气液两相达到平衡的判据是什么？
答：本实验中汽液两相达到平衡的判据是平衡温度不随时间 发生变化。
思考与讨论
3，设计用0.1mol/LNaOH标准溶液测定气液两相组成的分析 步骤，并推导平衡组成的计算式。
技巧与难点 加料 从加料口加入配好的醋酸-水二元溶液 醋酸和水的浓度问题? 浓度与平衡温度的关系? 灵敏温度区域? 加料位置? 从汽相冷凝管处加入溶液的优缺点?
技巧与难点 加热
加热前期要做的准备?
物理化学实验二元液系的气液平衡相图
二元气液平衡相图的绘制一、实验目的：1、定不同组成的环己烷—乙醇溶液的沸点及气、液两相的平衡浓度，由此绘制其沸点—组成图。
2、握爱贝斯折射仪的原理及使用方法。
二、实验原理：了解二元溶液的沸点—组成图，对两组分的分离—精馏有指导意义。
本实验室用回流冷凝法测定不同浓度的环己烷—乙醇溶液的沸点和气、液两相的组成，从而绘制T-x图。
图1为环己烷—乙醇的沸点—组成的大致形状，ADC和BEC为气相线，AD’C和DE’C为液相线。
他们表明了沸点和气、液组成个关系。
当体系总组成为x的溶液开始沸腾时，气象组成为y，继续蒸馏，则气相量增加，液相量相应减少（总量不变），溶液温度上升，由于回流作用，控制了两相的量为一定，其沸点也为一定，此时气相组成为y’，与其平衡的液相组成为x’，体系的平衡沸点为t沸，此时气液两相的量服从杠杆原理。
当压力一定时，对两项共存区进行相律分析：独立组分数K=2，相数P=2，所以自由度f=K-P+1=2-2+1=1这说明，若体系温度一定，气、液两相成分就已确定，当总量一定时由杠杆原理可知，两相的量也一定，反之，在一定实验装置汇总，用利用回流的方法，控制气液两相的相对量为一定，使体系的温度一定，则气液组成一定。
用精密温度计可以测出平衡温度，取出气液两相样品测定其折射率可以求出其组成。
因为折射率和组成由一一对应的关系，则可以通过测定仪系列一直组成的样品折射率，会出工作曲线即折射率—组成曲线。
这样，只要测出样品的折射率就可从工作曲线上找到未知样品的组成。
三、 仪器和药品仪器：阿贝折射仪、超级恒温槽、蒸馏瓶、调压变压器、1/10°C 刻度温度计、25ml 移液管一支、5ml 、10ml 移液管各两支、锥形瓶四个、滴管若干支。
药品：环己烷、乙醇、丙酮。
四、实验步骤1、 工作曲线的测定 把超级恒温槽调至25°C ，用橡皮管连接好恒温槽与阿贝折射仪，使恒温水流经折射仪。
准确配置下列溶t/℃图6—1 沸点—组成图液，测定纯环己烷，乙醇和下列溶液的折射率，并测定溶液温度。
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。
二元气液相平衡数据测定处理结果
实验数据处理（1） 乙醇浓度的计算利用实验参考书提供的乙醇标准曲线数据，由折光率和乙醇摩尔百分率关系用内插法得到乙醇摩尔分率如表1. 计算示例：以第一组气相为例第一组的气相折光率为1.3595落在折光率1.3594-1.3599之间，对应的乙醇摩尔分率为0.9379-0.8810.插值法计算如下： 1.3599−1.35950.8810−x =1.3599−1.35940.8810−0.9379解出x=0.9265,水的气相摩尔分率=1-x-=0.0735.（2） 温度计暴露温度校正n=t 观-（50-1.6*6.7），t 室=25℃，t 实际=t 观+0.00016n(t 观-t 室)；tp=t 实际+0.000125（t 室+273）（P-760），因为本小组实验的P 大于标准大气压，所以用P-760。
计算示例：以第一组为例；n=t 观-39.28=77.81-39.28=38.53，t 实际=77.81+0.00016*38.53*（77.81-25）=78.14℃ 平衡温度计算：tp=t 实际+0.000125（t 室+273）（P-760）=78.18+0.000125(25+273)(761.313-760)=78.19℃（3） 实验测得的温度和压强以及摩尔分率如表1、表二。
（4） 由所得的二元气液平衡数据表记录如表二。
活度计算示例：以第一组气相为例根据安托尼(Antoine)公式，lg(Ps)=A-B/(C + t/℃)，求出不同平衡温度下乙醇和水的饱和气压，乙醇的安托尼(Antoine)参数:A=8.21330,B=1652.050,C=231.480,水的安托尼(Antoine)参数：A=7.96681,B=1668.21,C=228。
计算乙醇的饱和蒸汽压：lgP=8.2133-1652.05/(231.48+78.19)，得P=755.879mmHg; 计算水的饱和蒸汽压：lgP=7.96681-1668.21/(228+78.19)，得P=330.029mmHg; 计算活度系数：由简化后的公式：0ip x py i ii =γ 乙醇的活度系数：γA=(P*yA)/(xA*P0)=(761.313*0.9265)/(0.8718*755.879)=1.0704 水的活度系数：γB=(P*yB)/(xB*P0)=(761.313*0.0735)/(0.1282*330.029)=1.3225（5） 由二元气液平衡数据绘制的相图如图2。
二元液系气液平衡相图
一、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。
二、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。
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。
二、实验原理
本实验是在某恒定压力下则定乙醇—正己 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，其类型是系统中两 组分对拉乌尔定律的偏差都不大的类型。
三、实验步骤
1、按图装好沸点仪。 2、用纯乙醇在阿贝折射仪上学会找到所用
二、实验原理
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 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）
(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）
视场，记下乙醇的折射率nD。 3、测定乙醇的沸点。 4、测定环已烷的沸点。 5、按实验方案测定混合溶液的沸点及组成。 6、数据处理。
四、注意事项
1、加热丝一定要被测液体浸没，否则通电 加热时可能会引起有机液体燃烧。
二元气液平衡数据测定实验报告
二元气液平衡数据测定实验报告实验目的：本实验旨在通过实验测定二元气液平衡数据，并分析其相关性，了解纯组分蒸汽与液相的平衡关系，为进一步研究混合气液平衡提供基础数据。
实验原理：二元气液平衡是指在一定温度下，两种组分的气相和液相之间达到平衡的状态。
根据国际公认的Raoult定律，对于理想混合物，每种组分在混合物中的蒸气压与该纯组分的蒸气压成正比。
即Pi = XiP0i，其中Pi为混合物中第i种组分的蒸气压，Xi为该组分的摩尔分数，P0i为该组分的纯物质蒸气压。
此外，根据Dalton定律，理想气体的总压等于各组分的部分压之和。
通过以上两个定律，可以得到二元气液平衡的相关参考内容。
实验装置：1. 气相分压计：采用测压瓶法，将采样气体与水或密度较小液体共同存在于测空间中，通过测压与摩尔分数可求得蒸汽压。
2. 饱和振荡测量器：通过振荡法测得溶液浓度与气相组成之间的关系。
3. 恒温浴：提供所需的恒定温度环境。
实验步骤：1. 将待测的液体样品加入恒温浴中进行稳定。
2. 将固定体积的气相样品加入气相分压计中，在恒定温度下测得其蒸汽压。
3. 将已测得的蒸汽压与相应的摩尔分数绘制成曲线图。
4. 使用饱和振荡测量器，在不同液相浓度下，测得溶液浓度与气相组成之间的关系。
5. 对数据进行处理，计算出相应的蒸汽压，绘制气液平衡曲线图。
实验结果及讨论：通过实验测得的数据，可以绘制出二元气液平衡曲线图。
从图中可以得到以下参数：1. 平衡液相摩尔分数：液相摩尔分数随气相摩尔分数的增加呈非线性变化，曲线上升趋势逐渐陡峭。
2. 气相浓度：随着液相摩尔分数的增加，气相浓度呈指数增加的趋势，达到一定浓度后趋于饱和。
3. 蒸汽压：蒸汽压与液相摩尔分数呈正相关关系，按照Raoult 定律计算得到的蒸汽压与实测值在误差范围内基本吻合。
根据实验数据，可以进一步分析二元气液平衡的相关性。
实验数据表明，气相组成受液相组成控制，随着液相摩尔分数的增加，气相组成趋向于饱和，即液相浓度越高，气相浓度也越高。
二元气液平衡简易操作说明
二元气液平衡简易操作说明配制不同浓度的二元体系，待气液达到平衡后，测定溶液的沸点，测定气、液相的温度和组成，绘制二元液系的T-x-y图，求出恒沸点及相应的恒沸混合物的组成。
气相组成测定方法：收集少量气相冷凝液，用阿贝折射仪测定其折射率；利用气相色谱测定。
不同浓度二元体系配制方法：可以通过向加热釜内添加原料的方法，改变釜内料液组成。
注意：设计数据表格，数据以表格形式填写。
背景知识：（一）温度-组成（T-x-y）相图苯-甲苯混合液的t-x-y相图（1）曲线两端点分别代表纯组份的沸点，左端点代表纯轻组份沸点，右端点代表纯重组份沸点。
（2）上方曲线代表饱和蒸汽线，也称为露点线，该线上方的区域代表过热蒸汽区；下方曲线代表饱和液体线，也称为泡点线，该线下方的区域代表过冷液体区。
（3）两条曲线之间的区域为气液共存区，平衡关系用两曲线间的水平线段表示，显然，只有在气液共存区，才能起到一定的分离作用。
（4）混合液的沸点不是一个定值，而是随组成不断变化。
在同样组成下，泡点（开始产生第一个气泡时对应的温度）与露点（即开始产生第一滴液滴时对应的温度）并不相等。
（二）x-y相图可由t-x-y相图中读出若干个平衡数据点而作出。
苯—甲苯混合液的x-y相图（1）图中曲线上任意点D 表示组成为x 1的液相与组成为y 1的气相互成平衡，且表示点D 有一确定的状态，该曲线称为平衡曲线。
（2）图中对角线为x=y 的直线，作查图时参考用。
（3）当y>x 时，平衡线位于对角线上方，平衡线离对角线越远，表示该溶液越容易分离。
（4）在总压变化不大时，外压对平衡线的影响可忽略，但t-x-y 图随压力变化较大。
（三）非理想溶液常压下乙醇－水系统相图溶液的非理想性来源于异分子间的作用力与同分子间的作用力不等，即BB AA AB f f f ≠≠。
表现在其平衡蒸汽压偏离拉乌尔定律，偏差可正可负，其中尤以正偏差居多。
（1）正偏差系统若 AB f <BB f 、AA f ，排斥力占主要地位，分子较易离开液面而进入气相，所以泡点较理想溶液低，混合时，体积变化ΔＶ>0，容易出现恒沸点、部分互溶、完全不溶等现象。
二元气液相平衡数据的测定
实验一 二元气液相平衡数据的测定气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。
随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。
许多物质的平衡数据很难由理论计算直接得到，必须由实验测定。
平衡数据实验测定方法有两类，即直接法和间接法。
直接法中又有静态法、流动法和循环法等。
其中循环法应用最为广泛。
若要测定准确的气液平衡数据，平衡釜是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种，且各有特点，应根据待测物系的特征选择适当的釜型。
用常规的平衡釜测定平衡数据，需样品量多，测定时间长。
本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，可观察釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短。
一．实验目的1．测定正己烷－正庚烷二元体系在101.325kPa 下的气液平衡数据。
2．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。
3．应用Ｗilson 方程关联实验数据。
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１－１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。
蒸汽循环线Ａ Ｂ液体循环线图１－１平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时，除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 ˆˆ= i s i i i V i x f py γφ=ˆ （1）常压下，气相可视为理想气体，1ˆ=v i φ；再忽略压力对流体逸度的影响，isi p f =从而得出低压下气液平衡关系式为：py i =γisi p i x（2）式中，p ——体系压力（总压）；s i 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 s ii i i px py =γ （3）计算出不同组成下的活度系数。
二元汽液平衡数据测定实验的改进
㊀ＩＳＳＮ１６７２－４３０５ＣＮ１２－１３５２／Ｎ实㊀㊀验㊀㊀室㊀㊀科㊀㊀学ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ㊀ＳＣＩＥＮＣＥ第２２卷㊀第１期㊀２０１９年２月Ｖｏｌ ２２㊀Ｎｏ １㊀Ｆｅｂ ２０１９二元汽液平衡数据测定实验的改进赵爱娟，郭红宇（天津大学化工学院，天津㊀３００３５０）摘㊀要：汽液平衡数据是化工分离过程中的重要基础数据，对于化工生产和化工设备的设计极其重要㊂详细介绍了实验中心从二元体系的选择㊁实验装置的结构改进㊁汽液平衡组成分析方法以及实验数据的处理方面对 二元汽液平衡数据测定 实验进行的改进，改进后的实验有利于提高数据测定的准确性，同时提高学生的学习效率和实验教学效果㊂关键词：二元体系；汽液平衡；相图；实验教学中图分类号：Ｇ６４２㊀㊀文献标识码：Ｂ㊀㊀ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－４３０５．２０１９．０１．０１３Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｄａｔａｆｏｒｂｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍＺＨＡＯＡｉ－ｊｕａｎ，ＧＵＯＨｏｎｇ－ｙｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｄａｔａ（Ｖ Ｌ Ｅ．）ａｒｅｔｈｅｂａｓｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｓｔａｇｅｓｏｆｖａｐｏｒｌｉｑｕｉｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｍｐｏｒ⁃ｔａｎｃｅｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅ ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＶａｐｏｒ－ＬｉｑｕｉｄＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＤａｔａｆｏｒＢｉｎａｒｙＳｙｓｔｅｍ ｉｎｏｕｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｅｎｔｅｒａｒｅｄｅｔａｉｌｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｎ⁃ｃｌｕｄｅｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｔｈｅｂｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｑｕｉｌｉｂ⁃ｒｉｕｍｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｍｓｗｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｄａｔａｄｅｔｅｒｍｉｎａ⁃ｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓ ｌｅａｒｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｔｅａｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍ；ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ；ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀通讯作者：郭红宇（１９６４－），男，山东泰安人，硕士，副教授，主要研究方向为实验教学和实验室建设与管理㊂㊀㊀汽液平衡数据是化工生产中液体混合物分离㊁新产品和新工艺研发㊁能耗降低㊁三废处理等过程的重要基础数据之一㊂因为化工生产过程中多涉及相间物质传递，精馏㊁吸收㊁萃取等分离过程设备的设计㊁化工工艺条件的优化㊁汽液相理论的研究等都需要精确可靠的汽液平衡数据［１－２］㊂随着化工生产的不断发展，现有文献中汽液平衡数据已远不能满足需要，许多物系的平衡数据，很难直接通过理论计算获得，需要通过实验测定来满足工程计算的需要㊂同时，在溶液理论研究中提出了各种描述溶液内部分子间互相作用的模型，精确的汽液平衡数据是检验这些模型可靠性的重要依据㊂二元体系汽液平衡研究的经典方法即通过实验测定少量汽液平衡数据，然后在一定理论基础上选择合适的模型进行关联和预测，计算平衡曲线，以解决工业设计㊁科研㊁生产的一些课题，同时促进和发展理论研究工作㊂采用科学可靠的汽液平衡实验装置和实验方法测定物系的汽液平衡数据具有重要意义［３－４］㊂汽液平衡数据包括系统的温度（Ｔ）㊁压力（Ｐ）㊁汽相组成（ｙｉ）及液相组成（ｘｉ）㊂数据的测定实验理论抽象，操作技巧性强，测定时间长，数据量大且处理复杂，在实验教学过程中，学生在短短的４个学时内得到足够㊁准确的数据，从而绘制出精准的汽液平衡相图往往较难㊂多年来，学者们就 二元汽液平衡数据测定 的实验进行了大量的研究和改进工作［５－７］㊂根据化工技术实验中心（以下简称：中心）的实验教学经验，文中介绍并比较了中心近几年在 二元汽液平衡数据的测定 实验中的改进工作，包括二元体系的选择㊁实验装置结构改进㊁平衡组成分析方法和数据处理方法等㊂１㊀二元体系的选择在二元液系汽－液平衡相图实验中，常用的研究体系有环己烷－异丙醇㊁丙酮－氯仿㊁乙醇－苯㊁乙醇－正丙醇㊁乙醇－环己烷㊁乙醇－水㊁乙酸乙酯－乙醇㊁正丙醇－水㊁异丙醇－水和苯－甲苯等㊂由于苯㊁甲苯和氯仿等属于高毒物，相应体系早已被淘汰，目前国内多所高校开设的二元液系汽－液平衡相图实验是环己烷－乙醇（异丙醇）体系［８－１１］㊂本中心早期实验中采用苯－正庚烷体系，除了苯剧毒外，正庚烷易燃，正庚烷蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险㊂随着本中心Ｓ．Ｈ．Ｅ．（安全Ｓａｆｅｔｙ㊁健康Ｈｅａｌｔｈ㊁环保Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）管理体系的建设，为培养化工专业学生Ｓ．Ｈ．Ｅ．理念，教学实验中尽量采用毒性低㊁安全性高㊁污染少的体系㊂因而我们改用乙醇－水㊁甲醇－水㊁甲醇－乙醇三种体系进行汽－液平衡数据测定实验㊂实验过程中，采用依次添加法节约了大量试剂，但由于乙醇－水体系具有最低恒沸点，教学实验有限的学时内，学生不易得到精准的相图；甲醇－水体系中，当水含量较高时平衡釜内产生较多的水蒸汽，不易取样；因此选择低毒的甲醇－乙醇体系㊂２㊀汽液平衡实验装置恒压下完全互溶的二元液系，当汽㊁液两相达到平衡时，二元液系的沸点和溶液的组成有关，即Ｔ是ｘ（ｙ）的函数㊂将二元液态混合物在特制的蒸馏器中蒸馏，当体系温度不再变化，表明汽㊁液两相已达到平衡，记下此时温度，并测定相应的汽㊁液相组成，即得到Ｔ－ｘ－ｙ数据㊂汽液平衡数据的准确性依赖于汽液平衡测量装置的稳定性与可靠性，压力㊁温度和平衡组成数据的测定的准确性是此实验成功的关键，开展汽液平衡装置合理性㊁可靠性的研究具有重要的意义㊂下面从平衡釜的选择㊁压力和温度的测量控制对本中心实验装置进行介绍㊂２．１㊀平衡釜恒压汽液平衡数据应用广泛，测定方法简单，分为间接法和直接法，直接法中有静态法㊁流动法和循环法等［１２］㊂循环法应用最为广泛，即汽液平衡釜中汽㊁液两相进行循环，使汽液两相达到充分的接触［１３］㊂单循环（Ｅｌｌｉｓ）釜较双循环釜结构简单，但数据准确程度及适用范围有限㊂双循环（Ｂｏｕｂｂｌｉｃ）法测定原理如图１所示㊂在沸腾器Ｍ中盛有一定组成的溶液，在恒压下加热，体系达到平衡时，容器内的组成不随时间变化，这时从Ｖ和Ｌ两容器中取样分析，即得一组平衡数据㊂图１㊀循环法测定汽液平衡原理图若要测得准确的汽液平衡数据，平衡釜的选择是关键［１４－１５］㊂较理想的平衡釜应易于建立平衡㊁样品用量少㊁平衡温度测定准确㊁汽相中不夹带液滴㊁液相不返混及不易爆沸，可避免过热现象和分馏效应等引起的误差等㊂本中心采用的小型平衡釜，通过液相内循环㊁汽相外循环分别形成循环系统，其结构如图２所示㊂该釜具有如下特点：外层有全封闭真空恒温夹套，使得平衡釜处于恒温环境中，可观察釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快，测得平衡时的温度及汽液相组成数据准确㊂图２㊀小型汽液平衡釜示意图除了 二元汽液平衡数据的测定 装置的核心 平衡釜进行正确的选择外，装置的压力和温度测量和控制系统也要可靠，对原实验装置的压力和温度测量和控制系统进行了改进，改进前㊁后的汽液平衡数据测定实验装置分别见图３和图４㊂㊀赵爱娟，等：二元汽液平衡数据测定实验的改进图３㊀改进前的汽液平衡数据测定实验装置图４㊀改进后的汽液平衡数据测定实验装置２．２㊀压力测量和控制系统早期的实验中主要测定常压下的汽液平衡数据㊂因为要求实验过程中整个系统是密闭的，实验前采用１００ｍＬ针筒㊁医用旋转三通阀和Ｕ型压差计检查整个系统的气密性，如图３所示㊂三者也可用于对体系进行加压和抽真空，但由于实验过程中装置的取样口垫片易漏气，导致系统难以保持在除常压外的恒压状态，因而对装置进行了如下改进㊂改进后的实验装置如图４所示，压力测量系统由高精密数字绝对压力计（ＯＭＥＧＡＨＨＰ３６０－Ｂ，精度ʃ０．０１５％ＦＳ，量程０ ２６６．６７ｋＰａ）和差压传感器（奥特仪表制造有限公司，型号ＡＴ３０５１ＤＰ４Ｓ２Ｂ７Ｈ１１ＢＯ３Ｍ３，精度ʃ０．０７５％ＦＳ，量程０ ９ｋＰａ）组成，分别测量实验当天大气压和平衡釜内压力与外界大气压的差值，其测量值直接通过仪表显示屏显示㊂并且装置上外接控压装置（气体发生器和真空泵），对体系压力进行精密㊁动态调节，从而测得不同压力下的汽液平衡数据㊂解决了先前装置由于垫片漏气，而导致的系统压力不稳定㊁数据测量不准确的问题㊂改进后实验装置设计合理，操作简单，提高了实验的准确性，同时学生在实验过程中学习掌握了使用现代化化工测量控制仪器㊂２．３㊀温度测量系统早期的实验中采用传统的精密温度计，测温套管中倒入硅油，将一支温度计（主温度计）插入套管中，并在主温度计露出部分中间固定另一支温度计（辅助温度计），如图３所示㊂因本实验对温度要求较严，需对温度进行校正，平衡温度Ｔ的计算方法如下：Ｔ＝ｔ主＋ｔ修正值＋ｋｎｔ主－ｔ辅()（１）ｔ修正值 温度计的修正值，通过查精确温度计的修正值得到；ｋ 水银在玻璃中的膨胀系数，取０．０００１６；ｎ 露出部分的温度系数取６０；ｔ主 在介质中的温度（主温度计的读数）；ｔ辅 露出水银柱的平均温度（辅助温度计的读数）㊂改进后的实验装置如图４所示，温度的测量系统由铂电阻温度传感器（ＰＴ１００，Ａ级，精度ʃ０．１％ＦＳ，量程－５０ ３００ħ）和智能数字转换仪表组成，分别用于平衡釜内温度的测量和显示㊂为学生提供较为精密的测温手段，操作简便，平衡温度读取快速，灵敏度高，减小了实验误差㊂３㊀平衡组成的分析３．１㊀阿贝折光仪体系达到平衡时，对汽㊁液相组成进行分析㊂折射率是物质的一种特性常数，液态混合物的折射率与组成和温度有关，采用阿贝折射仪测定汽㊁液相的折射率，然后从特定温度下的折射率－组成工作曲线上查得相应的组成［１６］㊂由于样品组成对折光率的影响是极其灵敏的，易挥发组分的轻微蒸发，造成实验结果不准确㊂同时，折射率随温度变化，测定标准工作曲线和未知样品的折射率要求在相同的温度下进行，但又很难控制平衡样品的温度㊂此外，使用阿贝折射仪，需要对光㊁粗调㊁消色散㊁精调㊁读数，在７４工作曲线上查找组成，操作繁琐，人为误差大㊂３．２㊀气相色谱随着化学化工科研领域新方法和新仪器的应用，微量分析已成为常规的实验技术，实验教学中采用传统的测试方法，导致其与科研严重脱节［１７］㊂在实验教学中适当引入现代分析测试手段，提高实验的重现性和精度，让学生更多地接触到现代实验技术和方法，有利于培养学生的创新意识和探究精神，是一种有益的教学改革尝试㊂因此，本中心对原教学内容进行改进，采用气相色谱法对平衡样品的组成进行分析，由色谱峰面积和相对校正因子定量计算平衡时汽㊁液相组成㊂该法分离能力强㊁灵敏度高，所测数据比较稳定，样品用量少（０．２μＬ）㊂提升后的测试手段，大大消除了折射率－组成工作曲线上查找误差和阿贝折射仪机械漂移引起的误差，把学生从繁琐的实验操作中解放出来，还可以接触到现代分析仪器㊂４㊀数据处理方法实验报告处理过程中，要求学生采用适合的活度系数模型方程关联实验数据［１８］㊂汽相组成误差的平方和作为目标函数，即Ｆ＝ðｍｊ＝１ｙ１实－ｙ１计()ｊ２＋ｙ２实－ｙ２计()ｊ２[]采用非线性最小二乘法，由二元汽液平衡实验数据回归求得方程中模型参数，计算活度系数γｉ和汽相组成ｙｉ，然后分别采用实验值和计算值作出二元汽液平衡相图（Ｔ－ｘ－ｙ），并进行比较分析㊂计算机普及的今天，不提倡学生采用坐标纸手工绘制相图和手写实验报告的方法，要求学生采用ＭＡＴＬＡＢ编程或ＡＳＰＥＮ计算平衡态体系数据，利用微软ＥＸ⁃ＣＥＬ㊁ＯＲＩＧＩＮ［１９］㊁ＭＡＴＬＡＢ或ＡＵＴＯＣＡＤ绘制二元汽液平衡相图㊂５㊀结语准确的二元汽液平衡数据的测定依靠科学合理的实验方法和实验装置，文中从二元体系选择㊁汽液平衡实验装置改进㊁平衡样品组成分析和数据处理四个方面，介绍了本中心开设的教学实验 二元汽液平衡实验数据的测定 ㊂通过在一个实验项目的教学中将多方向化工专业的知识融会贯通，增强了学生的安全环保意识，锻炼了学生现代化测定方法和测量仪表的操作能力，实验报告处理中化工类软件的应用提高了数据处理结果准确度和学生的学习效率㊂实验教学紧跟学科的发展步伐，不断提高实验教学效果，达到培养高素质的复合型化工专业人才的教学目标㊂也希望能对兄弟院校的实验工作者在实验教学㊁课程改革及仪器购置等方面起到一定的借鉴作用㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀任素贞，贺民，纪敏，等．深化物理化学实验教学，培养学生科研能力［Ｊ］．化工高等教育，２０１５（４）：６７－６９．［２］㊀雷玲，陆新华．乙醇－环己烷双液系汽液平衡相图测绘方法改进［Ｊ］．化工时刊，２０１６，３０（１）：２２－２５．［３］㊀赵亚萍，沈丽，边绍伟，等． 二元液系平衡相图的绘制 实验的综合改进［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１５，３４（６）：２１３－２１７．［４］㊀向明礼，曾小平，滕奇志，等． 二元液系相图 实验的综合改革研究［Ｊ］．实验科学与技术，２００７，５（６）：９８－１００．［５］㊀童丹丽，唐小祥．双液系的气－液平衡相图实验装置的改进［Ｊ］．科技信息（学术研究），２００６（１１）：８１．［６］㊀常贯儒，陈国平．双液系汽液平衡相图的实验改进与实践研究［Ｊ］．科技视界，２０１２（１６）：３５－３７．［７］㊀仝艳，李晓飞，万焱，等．双液系汽液平衡相图绘制实验的改进效果评价［Ｊ］．广州化工，２０１１，３９（５）：１６９－１７０．［８］㊀李俊新，孙宝，郭子成，等．二元液系气－液平衡相图实验体系的绿色选择［Ｊ］．实验室科学，２０１１，１４（３）：７０－７４．［９］㊀赵泳．二元液系汽液平衡相图实验的改进［Ｊ］．广东化工，２０１３，４０（１２）：２２－２３．［１０］㊀苑娟，万焱，褚意新．二组分气 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二元气液相平衡数据的测定(数据处理)
五、实验数据记录与处理：项目温度(0C)液相x 气相y饱和蒸汽压P s*100000数据1 正己烷74.468.8899 76.127 1.206289 正庚烷31.1101 23.873 0.472527数据2 正己烷76.472.2217 77.8291 1.280930 正庚烷27.7783 22.1709 0.505914数据3 正己烷79.156.6229 66.8828 1.383679 正庚烷43.3771 33.1172 0.553946数据4 正己烷82.550.4742 45.1909 1.530921 正庚烷49.5285854.8091 0.619527饱和蒸汽压的计算（c语言源程序）#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){ int i;double pp[4],pg[4];double p=1.0158e5,t[4]={74.4,76.4,79.1,82.5};double A1=9.2164,B1=2697.55,C1=-48.78;//正己烷安托因方程系数double A2=9.2535,B2=2911.32,C2=-56.51;//正庚烷安托因方程系数for(i=0;i<4;i++){pp[i]=100000*exp(A1-B1/(t[i]+273.15+C1));// 正己烷饱和蒸汽压单位化为帕pg[i]=100000*exp(A2-B2/(t[i]+273.15+C2));//正庚烷饱和蒸汽压printf("pp[%d]=%lf\n",i,pp[i]);printf("pg[%d]=%lf\n",i,pg[i]);}}运行结果：Wilson方程计算（MACLAB源程序）function relixueclose all,clear,clc,t=[74.4,76.4,79.1,82.5]';x1=[0.688899,0.722217,0.566229,0.504742]';y1=[0.76127,0.778291,0.668828,0.451909]';x2=[0.311101,0.277783,0.433771,0.4952858]';y2=[0.23873,0.221709,0.331172,0.548091]';p=1.0258e5;ps1=[1.206289,1.280930,1.383679,1.530921]'*1.e5;ps2=[0.472527,0.505914,0.553946,0.619527]'*1.e5;V1=86/659;V2=100/684;x0=[10 10];x=lsqnonlin(@myfun,x0,[],[],optimset('Display','iter'),t,x1,y1,x2,y2,ps1,ps2,p,V1,V2); g12=x(1)g21=x(2)fprintf('EEA|NS2IEyIa:\n'),fprintf('g12=%f\tg21=%f\n',g12,g21),F=simulator(g12,g21,x1,x2,ps1,ps2,p,V1,V2,t);y1cal=F(:,1)y2cal=F(:,2)plot(x1,t,':>',y1cal,t,':d')legend('x1-t','y1-t')xlabel('x1,y1')ylabel('温度/t')title('正己烷T-x-y图')figureplot(x2,t,':>',y2cal,t,':d')legend('x2-t','y2-t')xlabel('x2,y2')ylabel('温度/t')title('正庚烷T-x-y图')figurex1=[1,0.688899,0.722217,0.566229,0.504742,0]';y1=[1,0.76127,0.778291,0.668828,0.451909,0]';y1cal=[ 1 y1cal' 0];plot(x1,y1,':>',x1,y1cal,':s')xlabel('x1')ylabel('y1')title('正己烷x-y图')legend('测量值','计算值')x2=[0,0.311101,0.277783,0.433771,0.4952858,1]';y2=[0,0.23873,0.221709,0.331172,0.548091,1]';y2cal=[ 0 y2cal' 1];figureplot(x2,y2,':>',x2,y2cal,':s')xlabel('x2')ylabel('y2')title('正庚烷x-y图')legend('测量值','计算值')function F=myfun(x,t,x1,y1,x2,y2,ps1,ps2,p,V1,V2)g12=x(1); g21=x(2);g21=x(2);A12=V2/V1*exp(-g12/8.314./(t+273.5));A21=V1/V2*exp(-g21/8.314./(t+273.15));gangma1=exp(-log(x1+A12.*x2)-x2.*(A12./(x1+A12.*x2)-A21./(x2+A21.*x1))); gangma2=exp(-log(x2+A21.*x1)-x1.*(A21./(x2+A21.*x1)-A12./(x1+A12.*x2))); y1cal=gangma1.*x1.*ps1/p;y2cal=gangma2.*x2.*ps2/p;F=[y1-y1cal;y2-y2cal];function F=simulator(g12,g21,x1,x2,ps1,ps2,p,V1,V2,t)A12=V2/V1*exp(-g12/8.314./(t+273.5))A21=V1/V2*exp(-g21/8.314./(t+273.15))gangma1=exp(-log(x1+A12.*x2)-x2.*(A12./(x1+A12.*x2)-A21./(x2+A21.*x1))) gangma2=exp(-log(x2+A21.*x1)-x1.*(A21./(x2+A21.*x1)-A12./(x1+A12.*x2))) y1cal=gangma1.*x1.*ps1/p;y2cal=gangma2.*x2.*ps2/p;F=[y1cal,y2cal]运行结果：Norm of First-orderIteration Func-count f(x) step optimality CG-iterations0 3 0.1122 6.37e-0051 6 0.110667 10 6.26e-005 12 9 0.107667 20 6.05e-005 13 12 0.101932 40 5.62e-005 14 15 0.0914919 80 4.79e-005 15 18 0.0745998 160 3.19e-005 16 21 0.055209 320 1.98e-005 17 24 0.0383033 640 7.13e-006 18 27 0.0351408 453.591 5.51e-007 1 Optimization terminated: first-order optimality less than OPTIONS.TolFun,and no negative/zero curvature detected in trust region model.g12 = -137.5221 g21 = 1.4686e+003EEA|NS2IEyIa:g12=-137.522127 g21=1468.583178A12 =1.17481.17451.17411.1736A21 =0.53700.53850.54060.5432gangma1 =0.85700.87450.79500.7649gangma2 =1.83781.87961.65811.5702F =0.6943 0.26340.7886 0.25750.6072 0.38840.5762 0.4697 y1cal =0.69430.78860.60720.5762y2cal =0.26340.25750.38840.4697。
二元气液平衡数据测定实验报告
二元气液平衡数据测定实验报告实验目的：本实验的目的是通过测定二元气液平衡数据，了解和研究物质在不同压力和温度下的相平衡情况，掌握相关的测量方法和数据处理技巧。
实验原理：二元气液平衡是指在一定温度和压力条件下，气体与液体之间达到平衡的状态。
在平衡状态下，气相和液相之间存在着平衡态的物质交换。
对于二元体系来说，平衡时液相的组成可以用熔点或沸点表示，而气相则可以用饱和蒸气压来表示。
因此，通过测量不同温度和压力下的饱和蒸气压和液相的组成，可以确定二元体系的气液平衡数据。
实验步骤：1.实验前准备：检查实验装置的密封性，准备好实验所需的试剂和设备。
2.组装实验装置：将液相样品装入恒温槽内，并连接好压力计、温度计、气体进口和出口管道。
3.调整温度：根据实验要求，调整恒温槽的温度至目标温度，并确保温度的稳定性。
4.调整压力：通过调整气体进口和出口的阀门，使压力计的指示保持在所需的压力范围内。
5.测量饱和蒸气压：根据实验要求，每隔一定温度间隔测定一次饱和蒸气压，并记录下相应的温度和压力值。
6.测量液相的组成：在平衡状态下，取一定量的液相样品，并进行化学分析或使用相应的设备测量其组成。
7.数据处理：根据测得的实验数据，绘制对应的平衡曲线或图表，并进行数据分析和讨论。
实验结果与讨论：根据所测得的二元气液平衡数据，可以得到平衡曲线和相应的饱和蒸气压与液相组成的关系。
通过分析实验结果，可以得到以下结论：1.在一定温度范围内，随着压力的升高，饱和蒸气压和液相组成均会增加。
2.对于不同的二元体系，其平衡曲线和相应的饱和蒸气压与液相组成的关系会有所不同，反映了体系的特性和组成。
3.可以根据平衡曲线和相应的饱和蒸气压与液相组成的关系，推导得到相应的热力学关系式，用于描述体系的相平衡情况。
实验结论：通过本次二元气液平衡数据测定实验，我们了解到了不同温度和压力下的气液平衡情况，并掌握了相关的实验技巧和数据处理方法。
实验结果显示，二元体系的饱和蒸气压和液相组成与温度和压力有密切关系，对于不同的体系会有所差异。
甲醇异丙醇二元气液相平衡数据的测定
甲醇异丙醇二元气液相平衡数据的测定甲醇和异丙醇是两种常见的有机化合物，在化工生产和实验室中都有广泛的应用。
研究它们之间的气液相平衡数据对于深入理解它们的性质和相互作用至关重要。
本文将讨论如何进行甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据的测定，并探讨实验结果的意义和应用。
为了测定甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据，我们需要进行一系列的实验。
通常情况下，可以采用等温法或者升温法来进行实验。
在等温法实验中，首先需要准备一定量的甲醇和异丙醇混合物，并将其置于恒温恒压的条件下。
然后通过逐渐升高温度，观察并记录不同温度下的液相和气相组成，从而得到气液相平衡数据。
在实验过程中，需要注意控制好温度和压力的稳定性，以确保实验结果的准确性和可靠性。
此外，还需要注意实验装置的密封性和操作规范，以避免实验中出现外界干扰因素导致数据失真。
通过实验测定得到的甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据可以用于研究它们之间的相互作用和溶解度规律。
这些数据对于优化化工生产过程、设计分离工艺以及开发新的材料具有重要的指导意义。
例如，可以利用这些数据来确定甲醇和异丙醇在不同温度和压力下的最佳混合比例，从而提高生产效率和产品质量。
甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据还可以用于计算它们之间的相互溶解度和热力学性质。
通过分析这些数据，可以进一步揭示它们之间的相互作用机制和分子结构，为深入理解有机化合物之间的相互作用提供重要参考。
总的来说，通过测定甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据，可以深入了解它们之间的相互作用和性质，为有机化合物的研究和应用提供重要参考。
这些数据不仅对于优化生产工艺、设计新材料具有重要意义，同时也为理论研究和实验研究提供了有力支持。
希望本文的内容能够对相关领域的研究工作有所启发，促进有机化学领域的发展和进步。
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二元气液相平衡数据的测定
摘要：气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据，随着化工生产的不断发展，现有气液相平衡数据远不能满足需求，许多物质的平衡数据，很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。
平衡数据实验测定方法以循环法应用最为广泛。
本实验采用ellis 平衡釜，釜外具有真空夹套保温，可观察釜内的实验现象，在少量样品的情况下，能够迅速地测得平衡数据。
关键词：二元气液相平衡，循环法，苯，乙醇
abstract: gas liquid equilibrium relationship is distillation, absorption unit operation of basic data, with the continuous development of chemical production, the existing gas liquid equilibrium data far cannot satisfy the demand, many material balance data, it is difficult to directly obtained by theory, must by experimental determination. balance data experimental determination method to cycle method used the most widely. this experiment using ellis balance kettle, still outside with vacuum jacketed insulation, can be observed in the kettle experimental phenomenon, in a small amount of sample cases, can quickly measure balance data.
keywords: two sap liquid balance, circulation method, stupid, ethanol
中图分类号： n941.8文献标识码：a 文章编号：
1前言
循环法测定气液相平衡的原理：如图1，图中a为盛有二元溶液的蒸馏器，b为逸出蒸汽经完全冷凝后的收集器。
在加热沸腾后，产生的蒸汽会经冷凝变成液体流入收集器，达到一定数量后产生溢流，液体经回流管又返回到a，气象组成与液相组成不同，故沸腾过程也是气液相组成不断变化的过程，即a，b两容器组成不断变化，直到达到平衡，此时a，b中样品的组成就是平衡温度下液相和气相的组成，按此方法就可以求的相应的二元气液平衡数据，并能绘出二元气液平衡相图。
图1 平衡法测定气液原理图
实验内容
2.1实验试剂与实验器材
实验器材：ellis玻璃平衡釜，容量为20—30ml，具有气液同时循环的结构。
加热棒（75w），阿贝折光仪，100℃十分之一的标准温度计，控温仪，电压表
实验试剂：苯，乙醇按照不同组分混合，组分见下边表1
表1 实验中乙醇-苯含量
2.2 实验步骤
1.配制实验所需溶液
（1）取实验需要（具体剂量见表1）剂量的苯和乙醇，混合。
（2）按组注入玻璃平衡釜。
2.连接平衡釜上方的冷凝器雨水管，并检查有无泄露，方法如下：将注射器与医用三通阀连接好，转向直通部分，抽气，设备处于负压状态，u型管压力计的液面升起，在一定值下降，注意操作不能过快，以免将u型管液体抽出装置系统，停留时间等待十分钟，若液面不下降则说明系统关闭，否则需检查各接口处的密封情况，重新调整至合格为止。
系统密闭后，旋转三通阀，使系统直通大气。
3.从液体取样口处用大注射器将预先配制好的一定组成苯-乙醇混合溶液缓缓加入蒸馏器中，使液面略低于蛇管喷口，蛇管的大部分浸在溶液中，然后通冷凝水。
4.打开总电源，仪表温度设定在280℃，然后控制釜加热电流给定旋钮，使电流表指针在100 ma，进行低速升温，待5分钟后，提升至200 ma，待20分钟后，釜开始沸腾，此后观察温度显示仪表温度值是否提升至一定值不再变化而稳定，仪表控温显示与定温度是否相近，低于给定温度而不上升时要提高给定电流值至250 ma。
5.液体沸腾后，气液两相混合物经蛇管口喷于温度计底部。
6.待温度稳定后，记录温度，用1ml注射器和长注射针头从气、液取样口同时取样，稍微冷却后在阿贝折光仪内读出折光读书，记录数据，取样次数视实验需求而定，此后再次加料进行另一组数据测定。
7.测量多组数据后，关闭电源，待装置冷却，将溶液放回原溶液瓶，关闭冷凝水。
2.3 实验所得数据分析
在不同的溶液组分下，由实验所得液相与汽相折光度数据见表2
表2 实验所得折光度数据
将实验测得笨-乙醇二元体系的标准溶液的折光度绘制标准曲线。
横坐标乙醇含量见表1
图2 乙醇-苯二元体系标准溶液折光度曲线
以第一组数据为例，计算方法如下：
使用视差法计算汽液相组分百分比，由表3查得乙醇-苯二元汽液折射率标准值
表3 乙醇-苯二元气液折射率标准值
表4 数据处理计算所得结果
3结论
经过试验和计算，实验所得乙醇-苯二元体系汽液相平衡与文献给出数据中乙醇-苯二元体系标准汽液平衡基本相符，在不同组分下二元体系中随着乙醇组分的增多，折光率逐渐降低，汽液相达到平衡时的温度逐渐降低。
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