二元体系沸点-组成图
第二章 二元体系相图
共晶反应： l(E)
冷却 加热
E
sA(G) + sB(H)
A 水
xB→
盐 B
相图应用
1.盐的精制 ① 理解利用相图原理进 行盐类精制过程; ② 量的关系：
m(B 硫铵) SG m(l 母液) SZ
G
Z
2. 水-盐冷冻液
在化工生产和科学研究中常要用到低温浴，配制合 适的水-盐体系，可以得到不同的低温冷冻液。另外， 冬天里汽车水箱等防冰冻也用这种方法。饱和盐水系统 低共熔温度如下：
编号 1 2 符号 A 温度 0 -5 液相组成 0 7.9 平衡固相 ice ice
3
4 5 6 7 8 9 10 11 Q E
-10
-15 -21.1 -15 -10 -5 0.15 10 20
14.0
18.9 23.3 24.2 24.0 25.6 26.3 26.3 26.4
ice
ice Ice+ NaCl.2H2O NaCl.2H2O NaCl.2H2O NaCl.2H2O NaCl.2H2O+NaCl NaCl NaCl
33.0
40.5 42.3 50.5 54.6 62.3 64.6
ice
Ice+ Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O+ Mn(NO3)2.3H2O Mn(NO3)2.3H2O Mn(NO3)2.3H2O
说明: 水盐体系是凝聚体系，可以不考虑压力的变化，水盐体 系的固液平衡可以在没有水蒸气的情况下实现，所以气 相没有计入相数P中，水盐体系也不研究气相的组成
物化实验习题与答案
实验一燃烧热的测定1．根据热化学的定义，关于燃烧热的定义下列说法正确的是（C）（A）物质氧化时的反应热（B）物质完全氧化时的反应热（C）1mol物质完全氧化时的反应热（D）1mol物质完全还原时的反应热2．氧弹式量热计的基本原理是（A）（A）能量守恒定律（B）质量作用定律（C）基希基希霍夫定律（D）以上定律都适用3．氧弹式量热计是一种（D）（A）绝热式量热计（B）热导式量热计（C）热流式量热计（D）环境恒温式量热计4．在用氧弹式量热计测定苯甲酸燃烧热的实验中不正确的操作是（D）（A）在氧弹充入氧气后必须检查气密性（B）量热桶内的水要迅速搅拌，以加速传热（C）测水当量和有机物燃烧热时，一切条件应完全一样（D）时间安排要紧凑，主期时间越短越好，以减少体系与周围介质发生的热交换5．在测定萘的燃烧热实验中，先用苯甲酸对氧弹量热计进行标定，其目的是（A）（A）确定量热计的水当量（B）测定苯甲酸的燃烧热（C）减少萘燃烧时与环境的热交换（D）确定萘燃烧时温度的增加值6．用氧弹式量热计测定萘的燃烧热，实验直接测量结果符号表示为（C）（A）Q（B）Q P（C）Q V（D）△H7．燃烧热测定实验中，温差的修正可用哪种方法进行（B）（A）溶解度曲线（B）奔特公式（C）吸热——放热曲线（D）标准曲线8．给氧弹充氧气时，正确的操作方法是减压阀出口压力指示表指针应指在（B）（A）小于（B）—2 MPa（C）3Mpa—4MPa（D） 5 MPa9．氧弹量热计中用水作为物质燃烧时燃烧热的传热介质，将水装在容器内正确的操作是（A）（A）3升水装在内筒（B）3升水装在外筒（C）3升水装在内筒但不放在外筒内（D）2升水装在内筒，1升水装在外筒10．固体样品压成片状，目的是（B）（A）便于将试样装入坩锅（B）防止轻、细试样飞溅（C）便于燃烧完全（D）便于连接燃烧丝11．对氧弹装样品时，连接燃烧丝正确的操作方法是（D）（A）燃烧丝与坩埚壁和两电极接触（B）烧丝只与坩埚壁接触（C）燃烧丝与两电极接触并悬空不与试样接触（D）燃烧丝与两电极连接导通并与试样接触12．实验操作过程中，向内筒准确加入3000ml水，如果将部分水撒在外筒，其结果是（C）（A）对水当量无影响（B）对燃烧热无影响（C）对水当量或燃烧热有影响（D）对水当量或燃烧热无影响13．氧弹量热实验中，对于测量温度下列说法正确的是（D）（A）只能用热电堆（B）只能用贝克曼温度计（C）只能用热敏元件（D）三种都可以使用14．实验开始前，如果内筒里面的水没有檫干净就装水，对实验的影响下列正确的说法是（A）（A）有影响（B）无影响（C）会腐蚀氧弹量热计（D）不确定15．实验过程中，点火一分钟后，实验数据没有上升，正确的操作方法是（A）（A）停止实验，检查原因（B）重新点火进行实验（C）继续实验（D）将氧弹取出检查是否短路，如果没有短路再将氧弹放入内筒重新实验16．在安装氧弹量热计外筒内的搅拌桨时，如果搅拌桨与容器产生摩擦，对实验的影响错误的说法是（D）（A）△T误差增大（B）Q V误差增大（C）Q P误差增大（D）不考虑调节搅拌浆，摩擦不影响结果实验二溶解热的测定1．溶解热测定实验中，温差的修正可在哪种曲线上进行（A）（A）雷诺曲线（B）溶解度曲线（C）标准曲线（D）吸热——放热曲线2．溶解热实验中所用KNO3样品的粒度对实验结果（A）（A）有影响（B）无影响（C）无影响，但损坏搅拌器（D）不能肯定3．溶解热测定装置的基本原理是（A）（A）能量守恒定律（B）质量作用定律（C）基希霍夫定律（D）以上定律都实用4．积分溶解热对于物质的量的要求是（B）（A）（B）1mol（C）2mol（D）任意量5．本实验对量热计进行水当量标定采用的方法是（C）（A）标准物质法（B）`电位滴定法（C）电加热法（D）酸碱滴定法6．实验中将KNO3与水加入量热计内的摩尔数比为（B）（A）1：100（B）1：200（C）2：100（D）2：2007．向杜瓦瓶中加入水和加KNO3时，不小心撒出少部分，对于实验结果（B）（A）无影响（B）有影响（C）可对温度进行校正消除影响（D）无影响，仅对反应器外面有腐蚀8．用容量瓶准确量取多少蒸馏水倒入反应器（C）（A）100ml（B）300ml（C）500ml（D）1000ml9．将加样管插入加样口中加样时，加样操作要求（B）（A）匀速（B）迅速（C）缓慢（D）加一半，另一半留用10．电加热校正水当量时，△T温度变化值（C）（A）越大越好（B）越小越好（C）20C左右（D）不受限制11．积分溶解热的计算公式为Q=W×ΔT，式中的ΔT的正确说法是（B）（A）物质溶解热测量中经过热交换的量热计的温度变化（B）物质溶解热测量中经过热交换校正的量热计的温度变化（C）物质溶解热测量中经过热交换的量热计的实际温度值（D）物质溶解热测量中经过热交换的量热计的温度变化需要的时间12．测定积分溶解热的实验中常选用的测温技术正确的说法是（D）（A）只能用热电堆（B）只能用贝克曼温度计（C）只能用热敏元件（D）三种都可以使用13．本实验采用的是绝热式量热计，而反应器是杜瓦瓶，量热计与环境之间存在（B）（A）物质交换（B）热交换（C）气流交换（D）不能确定实验五二元液系相图1.根据测定的环己烷—乙醇体系的沸点—组成图，可以确定( A )(A)恒沸温度及恒沸组成；(B)恒压温度及恒压组成；(C)恒容温度及恒容组成；(D)大气压下体系的熔点。
二组分溶液沸点-组成图
实验4.5二组分溶液沸点-组成图的绘制一、目的要求1.掌握阿贝折光仪及超级恒温槽的使用方法2.掌握沸点-组成图的绘制方法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）(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）(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）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。
系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都不大两组分对拉乌尔定律都产生较大的负偏差两组分对拉乌尔定律都产生较大的正偏差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较大的类型。
三、仪器试剂超级恒温槽、阿贝折光仪、蒸馏瓶、恒流源、精密数字温度计、量筒、移液管、滴管、环己烷、无水乙醇、丙酮、重蒸馏水、80%、60%、40%、20%环己烷—-乙醇标准混合液；各种组成的环己烷—乙醇混合液。
四、实验步骤１.测定沸点与组成的关系：使用折光率仪测量上述混合溶液相应的折光率。
以折射率对浓度作图，即可绘制工作曲线。
2. 一定组成环己烷——乙醇混合液沸点及气液两相折射率的测定。
按图装好装置后，加入药品，环己烷/乙醇：26.21ml/0.45ml、25.44ml/1.23ml、23.41ml/3.25ml、19.46ml/7.21ml、17.15ml/9.52、11.61ml/15.85ml、6.4ml/20.23ml、1.41ml/25.26ml，加热回流。
3.待温度读数稳定后，将蒸馏瓶稍稍倾斜，使小槽中的冷凝回流蒸气瓶，发福倾倒三次，待小槽收集满后，记下沸点温度，停止加热，立即取出小槽中的气相样品，测其折光率。
实验D-7二元液系相图-基础化学实验中心
实验D-5 溶液的二元液系T-X图实验目的1.采用回流冷凝法测定不同浓度的二元液系的沸点和气液两相组成，绘制其沸点∽组成(t∽X)图（包括液体折射率工作曲线的绘制），并描述其相图特征，找出其恒沸点温度与组成。
2.用阿贝折光仪测量液体和蒸汽的组成。
了解液体折光率的测量原理和方法。
实验原理一个完全互溶双液体系的沸点∽组成图，表明在气液两相平衡时，沸点与气液两相组成的关系；它对于了解这一体系的性质及精馏过程都有很大的实用价值．在恒压下完全互溶的双液体系T∽X有下列三种情况：1．所有组成溶液沸点介于二纯组分沸点之间，如苯与甲苯(图D5-1A)。
2．有最高恒沸点，如卤化氢和水(图D5-1B)。
3．有最低恒沸点，如苯和乙醇(图D5-1C)。
A B C图D5-1 二元液系相图在图D5-1A中，A'LB'代表液相线，A'VB'代表气相线，等温水平线与气相线和液相线的交点分别代表在该温度时相互成平衡的气相和液相的组成．在图D5-1c中，绘制沸点∽组成图的原理说明如下：当总组成为X的溶液加热时，体系的温度沿着虚线上升，当温度达到T时(即和液相线相交时)溶液开始沸腾，此时平衡的气相组成为yV ，液相组成为X.温度升至Ti，气相组成为yi，液相组成为xi，在此相区f＝C - P + 2式中：f为自由度；P为相数；C为组分数。
在本实验中C＝2，在二相区(气、液二相)，P ＝ 2，∴f＝2，由于压力指定(实验在恒压下进行)所以在二相区内f＝l，因此，若指定温度则气液相浓度就不可改变，此时气、液两相的相对量亦不可变(服从杠杆原理);反之，若指定了气液相的相对量从而气液相组成一定，则沸点也确定了。
本实验采用后者使用Ellis平衡蒸馏仪利用回流方法保持气液两相相对量一定，测定平衡时的沸点，并分别收集气相冷凝液和液相的样品，用化学方法或物理方法分析其组成，这样在T—X图上可找到此沸点T1时互成平衡的液相组成Xl和气相组成yl。
一些二元恒沸物的组成及沸点
63.5
36.5
水
异丁酸甲酯
100.0
92.3
77.7
6.8
93.2
水
异丁酸乙酯
100.0
110.1
85.2
15.2
84.8
水
异丁酸正丙酯
100.0
133.9
92.2
30.8
69.2
水
异丁酸异丁酯
100.0
147.3
95.5
39.4
60.6
水
异丁酸异戊酯
100.0
168.9
97.4
56.0
44.0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
混合物(Mixture)
Ⅰ
Ⅱ
水
乙醇
100.0
78.4
78.1
4.5
95.5
水
正丙醇
100.0
97.2
87.7
28.3
71.7
水
异丙醇
100.0
82.5
8.04
12.1
87.9
水
正丁醇
100.0
117.8
92.4
38.0
62.0
水
异丁醇
100.0
108.0
90.0
33.2
66.8
水
仲丁醇
100.0
122.9
89.0
25.0
75.0
水
甲酸(最大值)
100.0
100.8
107.3
22.5
77.5
水
乙酸
100.0
118.1
无(no)
无(no)
无(no)
二元相图
实验二异丙醇——环己烷体系的气——液平衡相图一、目的1. 在常压下测定一完全互溶双液系在不同组成时的沸点和气液两相平衡时的组成并作出沸点——组成相图。
2. 了解沸点的测定方法。
3. 用阿贝折光仪测量液相和气相的组成，了解液体折光率的测定原理和方法。
二、原理两种在常温时为液体的物质混合起来而成的二组分体系称为双液系，两液体若能按任意比例互相溶解，称完全互溶双液系；若只能在一定比例范围内互溶，则称为部分互溶双液系。
例如异丙醇、环己烷双液系；丙酮、氯仿双液系；乙醇、水双液系都是完全互溶双液系，苯、水双液系是部分互溶双液系。
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的值。
但对双液系，沸点不仅是与外压有关，而且还和双液系的组成有关，即和双液系中两种液体的相对含量有关。
由两种挥发性液体所构成的溶液与气相呈平衡时，气相组成与液相组成经常不同，亦即在恒压下将该溶液蒸馏，馏出液和母液组成不同。
对理想溶液，每一组分在气相中所占的分压P B等于该纯组分的饱和蒸发压P B与液相中该组分之摩尔分数的乘积，此即拉乌尔定律的数学表达式：P B=P B X B。
对大多数实际溶液由于两种液体分子的相互影响，与拉乌尔定律发生很大的偏差，原因是在两种组分之间存在着化学反应的趋势或者发生缔合，致使溶液的挥发性变小，另外有些物质组成溶液后使缔合度变小，溶液的挥发度增大，在这些实际溶液沸点组成曲线上便出现了最高或最低点，其液相曲线与气相曲线相交于一点，即两相组分相同，再继续蒸馏，只是使气相的总量增加而溶液的组成及沸点均不改变，这溶液称为恒沸混合物。
本实验研究由异丙醇——环己烷按不同比例组成的溶液，在蒸馏过程中，当达到一定沸点时，分别取出馏出液和母液试样，用物理方法，测其折光率分析其组成，尔后t-x相图。
折光率是一个物质的特征数值，溶液的折光率与组成有关，因此在一定温度下测定一系列已知浓度溶液的折光率，作出该溶液折光率——组成工作曲线，就可按内插法得到这种未知溶液的组成。
基础化学实验(物理化学)_湖南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
基础化学实验(物理化学)_湖南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.有两位同学进行蔗糖水解实验时，所用盐酸溶液浓度为c1，蔗糖溶液浓度为c2。
他们分别用等体积的盐酸与蔗糖溶液混合，不等体积的盐酸与蔗糖溶液混合，他们所测得的反应终止时体系旋光度分别为α1和α2，则：答案:α1¹α22.对旋光度不变的某样品，若用长度为 10 cm， 20 cm 的旋光管测其旋光度，测量值分别为α1，α2，则：答案:2α1=α23.蔗糖水解反应为：C12H22O11+H2O———>C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖) 下列说法正确的是：答案:该反应为一级反应， H2O在反应前后浓度变化很小4.某同学做蔗糖转化实验时，记录反应数据的时间偏晚，对测定反应速率常数k值有无影响？答案:无影响5.溶液的旋光度与下列哪个因素无关？答案:压力6.乙酸乙酯皂化反应的动力学实验中，为了测定乙酸乙酯的浓度变化，可用物理法，选用的测量仪器是：答案:电导率仪7.对于乙酸乙酯皂化反应下列哪种说法是不正确的？答案:在此反应溶液中，CH3COONa是不完全电离的8.在极化曲线测定的实验装置中，都配有鲁金毛细管, 它的主要作用是：答案:降低溶液欧姆电位降9.一般的氢超电势由下列部分组成：答案:欧姆超电势、浓差超电势、活化超电势10.丙酮碘化反应是：答案:复杂反应11.使用分光光度计测量吸光度，为了使测得的吸光度更精确，则应：答案:选择合适的波长，比色皿及溶液浓度，使吸光度值落在 0 ~ 0.8 区间内12.用最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验中，对实验实际操作的如下规定中哪一条是不正确的?答案:毛细管垂直插入液体内部，每次浸入深度尽量保持不变13.溶液表面张力实验中，某一组实验发现，所测最大压力差明显偏大，且无气泡产生，最可能的原因是：答案:毛细管尖端被堵住14.在用最大气泡法测定表面活性物质水溶液的表面张力实验时，当气泡所承受的压力差达到最大时，气泡的曲率半径r与毛细管的内径R之间的关系为：答案:r=R15.常温下一般液体的表面张力不大，毛细管的内径为：答案:0.2-0.3mm16.在测定毛细管常数K时，标准物质的表面张力与待测液体的表面张力要在相同的温度下尽可能接近。
物化实验习题与答案
物理化学实验研究方法预习题及参考答案实验五二元液系相图1.根据测定的环己烷—乙醇体系的沸点—组成图，可以确定( A )(A)恒沸温度及恒沸组成；(B)恒压温度及恒压组成；(C)恒容温度及恒容组成；(D)大气压下体系的熔点。
2．.下列有关阿贝折光仪的作用不正确的是( D )(A)用它测定已知组成混合物的折光率；(B)先用它测定已知组成混合物的折光率作出折光率对组成的工作曲线，用此曲线即可从测得样品的折光率查出相应的气液相组成；(C)用它测定混合物的折光率和测试时的温度；(D)直接用它测定未知混合物的组成；3．二元体系的沸点—组成图可以分为三类，环己烷—乙醇体系相图实验属第（C）类二元液系沸点—组成图。
（A）理想双液系，其溶液沸点介于纯物质沸点之间（B）各组分对拉乌尔定律都有负偏差，其溶液有最高沸点（C）各组分对拉乌尔定律发生正偏差，其溶液有最低沸点（D）各组分对拉乌尔定律都有正偏差，其溶液有最高沸点4．为测定二元液系沸点—组成图，需在气液相达平衡后，同时测定( D )(A)气相组成，液相组成(B)液相组成和溶液沸点(C)气相组成和溶液沸点(D)气相组成，液相组成和溶液沸点。
5．环己烷—乙醇体系的沸点—组成相图实验采用简单蒸馏，电热丝直接放入溶液中加热，目的是( C )(A)直接加热溶液更安全；(B)环己烷、乙醇溶液易燃，不能直接用电炉加热；(C)减少过热暴沸现象；(D)减少热量损失，提高加热效率高；6．环己烷—乙醇体系的沸点—组成相图实验采用简单蒸馏，蒸馏瓶上冷凝管的作用是(D)(A)使未平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从蒸馏瓶中取样分析液相组成；(B)使未平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从中取样分析气相组成；(C)使平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从蒸馏瓶中取样分析液相组成；(D)使平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从中取样分析气相组成；7．环己烷—乙醇体系的沸点—组成相图实验采用简单蒸馏，采用（B）可以直接测出沸点。
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。
液体精馏操作—双组份溶液的气液相平衡关系及应用(化工单元操作课件)
=
/
= ×
/
因为：xB=1-xA， yB=1-yA
相对挥发度表示
的气液平衡关系
αAB•
yA=
1+ αAB−1
x
略去下标则可得相平衡方程： y
1 ( 1) x
化工单元操作技术
相平衡方程分析
讨论：
分析： α>1、α<1或α=1时，混合物的分离情况？
组分的平衡数据，还要做图，用相对挥发度来判别分离的难易程度就相对简单。
1. 挥发度
（1）定义：
混合液中某组分在气相中的分压与该组份在液相中摩尔分数之比。用υi表示。
组分的挥发度是组分挥发性大小的标志
（2）物理意义：
表示物质挥发的难易程度。
（3）表达式：（A-B两种组分混合物）
υA=
υ B=
含苯的摩尔分数为0.5的苯-甲苯混合液进行分
析，在101.3kPa下恒压加热，试求（1）此溶
液的泡点温度T泡；（2）第一个气泡的组成；
（3）露点温度T露；（4）最后一滴液体的组
成；（5）当溶液加热到369K时混合液的状态
和组成。
化工单元操作技术
双组分气液相平衡图
二、t-x(y)图和y-x图
2．气液相平衡图
状态；
气液共存区：处于气相线与液相线之间，气液两相同时存在；
气相区：称为过热蒸汽区，处于气相线以上，溶液全部汽化。
化工单元操作技术
二、t-x(y)图和y-x图
1. 沸点-组成图 ——t-x(y)图
组成为X1，温度为T0（A点）的溶液为过冷液体，将此溶液加
热升温至T1（J点）时，溶液开始沸腾，产生第一个气泡，相应
二组分溶液沸点—组成图的绘制实验报告
实验名称：二组分溶液沸点——组成图的绘制班级：09级应化一班 学号：0120 报告人：裴哲民同组人：匡江梅，李琪瑶，潘齐常，陈斌，梁细莲 实验时间：2011年9月16日 辅导老师：李传华 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。
二． 基本原理在一定的外压下，纯液体的沸点是恒定的，但对于完全互溶双液系，沸点不仅与外压有关，而且还与其组成有关，并且在沸点时，平衡的气-液两相组成往往不同。
根据相律：F=C-P+2，一个气液共存的二组分体系，其自由度为2，只需再任意确定一个变量，其自由度就减为1，整个体系的存在状态就可以用二维图来描述。
本实验中采用在一定压力下，作出体系的温度T 和组分x 的关系图，即T-x 图。
完全互溶体系的T-x 图可分为三类：①液体与Raoult 定律的偏差不大，在T-x 图上，溶液的沸点介于两种纯液体的沸点之间（图），如苯-甲苯系统；②由于两组分的相互作用，溶液与Raoult 定律有较大的负偏差，在T-x 图上存在最高沸点（图），如卤化氢-水系统；③ 溶液与Raoult 定律有较大的正偏差，在T-x 图上存在最低沸点（图），如乙醇-水系统。
②和③类溶液，在最高或最低沸点时的气-液两相组成相同，这些点称为恒沸点，此浓度的溶液称为恒沸点混合物，相应的温度称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。
本实验所要测绘的环己烷-乙醇体系即属于第二类溶液。
对于一个组成恒定的封闭系t/t/t/AAABBBx B (a ) x B (b ) 气气气液液液x B (c )统，当系统达到气液平衡温度时，气液两相的组成和温度恒定不变，以此便能得到该温度下的平衡气-液两相组成的一对坐标。
依次改变系统的组成就能得到一系列的平衡气-液两相组成坐标点，用光滑曲线连接即成相图。
实验所用的沸点仪结构如图2，冷凝管底部的小球用以收集冷凝下来的气相样品。
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。
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。
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。
环己烷乙醇沸点组成图的绘制课件
（3）各组分对拉乌尔定律发生负偏差，溶液具 有最高恒沸点
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完全互溶双液系沸点－组成图
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三、实验试剂及仪器
仪器：FDY双液系沸点测定仪一套 SWJ精密数 字温度计 胶头滴管 阿贝折光仪 移液管 吹 风机
试剂：A·R无水乙醇 A·R环己烷 丙酮 蒸馏水
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Ⅰ.基本原理
一. 折射现象和折光率 当一束光从一种介
质m进入另一种介质M 时，不仅光速会发生改变，如果 传播方向不垂直于界面，还会发 生折射现象。
光在不同介质中的折射
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光线在真空中的速度（υ真空）与在某一介质中 的速度（υ介质）之比定义为该介质的折光率， 它等于入射角α与折射角β的正弦之比，即：
由于光在任何介质中的速度均小于它在真空中的速度，因此，所有介质的 折光率都大于1，即入射角大于折射角。
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二. 阿贝尔折光仪测定液体介质折光率的原理 阿贝尔折光仪是根据临界折射现象设计的
阿贝折光仪的临界折射
入射角αi=90°时，折射角βi最 大，称临界折射角。如果从0°到 90°（αi）都有单色光入射，那么 从0°到临界角βi也都有折射光。 换言之，在临界角以内的区域均有 光线通过，该区是亮的，而在临界 角βi以外的区域，由于折射光线消 失而没有光线通过，故该区是暗的， 两区将有一条明暗分界线，由分界 线的位置可测出临界角βi。
5.将溶液倒入回收瓶，用吹风机吹干蒸馏瓶。
6.从侧管加入20mL环已烷，测其沸点。
7.依次加入0.2、0.4、0.6、 0.8、 1.0、1.2mL乙醇，测其沸 点气、液相的折光率并记录数据。
北京理工大学物理化学课程实验报告 2
八、 思考题
1. 本次实验过程中，如何判断气、液相是否已达到平衡？
T /K T /K T /K
气 液
气 气
液 液
A x2 x4
x1 x3
a
BAx bBA Nhomakorabeax
c
C7.1 二元体系 T-x 图
1
B
图
2
下面以 a 为例，简单说明绘制沸点-组成图的原理。加热总组成为 x1 的溶液， 体系的温度上升，达液相线上 1 点时溶液开始沸腾，组成为 x2 的气相开始生成， 但气相量很少（趋于 0），x1、x2 二点代表达到平衡时液、气两相组成。继续加热， 气相量逐渐增多，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线和液相线上变化， 当达某温度（如 2 点），并维持温度不变时，则 x3、x4 为该温度下液、气两相组 成，气相、液相的量之比按杠杆规则确定。从相律 f = c - p +2 可知，当外压恒定 时，在气、液两相共存区域自由度等于 1，当温度一定时，则气、液两相的组成也 就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也已确定。因此，在一定的实 验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相的量与液相的量之 比也不变时（达气-液平衡），则体系的温度也就恒定。分别取出气、液两相的样品， 分析其组成，得到该温度下，气、液两相平衡时各相的组成。改变溶液总组成，得 到另一温度下，气、液两相平衡时各相的组成。测得溶液若干总组成下的气液平衡 温度及气、液相组成，分别将气相点用线连接即为气相线，将液相点用线连接即为 液相线，得到沸点-组成图。
二元体系沸点-组成图
二元体系沸点--组成图测绘1 实验目的及要求（1）在大气压下，测定环己烷-乙醇体系气、液平衡相图（沸点-组成图）。
（2）掌握阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
2 原理一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分，在所有组成范围内完全互溶。
在定压下，完全互溶的二元体系的沸点组成图可以分为三类（a）溶液的沸点介于两纯组分之间；（b）溶液由最低恒沸点；（c）溶液由最高恒沸点。
（b）（c）两类溶液在最高候着最低恒沸点时气、液两相组成相同，加热蒸发只能使气相总量增加，气、液相组成及溶液沸点保持不变，此温度称为恒沸点，相应组成称为恒沸组成。
绘制沸点组成图的原理：加热总组成为x1的溶液，体系的温度上升，达到液相线上的1点时溶液开始沸腾，组成为x2的气相开始生成，但是气相量很少，x1x2二点代表达到平衡时液、气两相组成。
继续加热，气相量逐渐增加，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线与液相线上变化，当达到某温度时并维持温度不变时，则x3x4为该温度下液、气两相组成，气相、液相的量按照杠杆原理确定。
从相律f=c-p+2得：当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度为1；当温度一定是，则，气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也确定。
因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相量与液相量之比也不变时，则体系的温度也就恒定。
分别取出气、液两相的样品，分析其组成，得到该温度下气、液两相平衡时各相的组成。
改变溶液总组成，得到另一温度下，气、液两相平衡时各相的组成。
测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用连线相连即为气相线，讲液相线相连，即为液相线，得到沸点—组成图。
3 仪器与试剂恒温槽恒沸点仪折光仪镜头纸加热电源电热丝导线橡皮塞温度计放大镜量筒（30ml）洗耳球吸管环己烷（A.R.）无水乙醇（A.R.）4 实验步骤(1)调节恒温槽至20.0℃。
熟悉各个实验装置的使用方法。
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二元体系沸点--组成图测绘
1 实验目的及要求
（1）在大气压下，测定环己烷-乙醇体系气、液平衡相图（沸点-组成图）。
（2）掌握阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
2 原理
一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分，在所有组成范围内完全互溶。
在定压下，完全互溶的二元体系的沸点组成图可以分为三类
（a）溶液的沸点介于两纯组分之间；
（b）溶液由最低恒沸点；
（c）溶液由最高恒沸点。
（b）（c）两类溶液在最高候着最低恒沸点时气、液两相组成相同，加热蒸发只能使气相总量增加，气、液相组成及溶液沸点保持不变，此温度称为恒沸点，相应组成称为恒沸组成。
绘制沸点组成图的原理：加热总组成为x1的溶液，体系的温度上升，达到液相线上的1点时溶液开始沸腾，组成为x2的气相开始生成，但是气相量很少，x1x2二点代表达到平衡时液、气两相组成。
继续加热，气相量逐渐增加，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线与液相线上变化，当达到某温度时并维持温度不变时，则x3x4为该温度下液、气两相组成，气相、液相的量按照杠杆原理确定。
从相律f=c-p+2得：当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度为1；当温度一定是，则，气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也确定。
因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相量与液相量之比也不变时，则体系的温度也就恒定。
分别取出气、液两相的样品，分析其组成，得到该温度下气、液两相平衡时各相的组成。
改变溶液总组成，得到另一温度下，气、液两相平衡时各相的组成。
测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用
连线相连即为气相线，讲液相线相连，即为液相线，得到沸点—组成图。
3 仪器与试剂
恒温槽恒沸点仪折光仪镜头纸加热电源电热丝导线橡皮塞温度计放大镜量筒（30ml）洗耳球吸管环己烷（A.R.）无水乙醇（A.R.）
4 实验步骤
(1)调节恒温槽至20.0℃。
熟悉各个实验装置的使用方
法。
(2)在10个干燥洁净的沸点仪中，分别加入30ml液体，
每个沸点仪中液体的组成各不相同，组成如表所示，
在其中一个沸点仪中安装好温度计及电热丝，使电
热丝全部浸没在液体中，温度计水银球约1/2~2/3
浸入液体中。
(3)确认冷却水已经通入沸点仪冷凝管中。
(4)将加热电源的输出线与电热丝断开，打开加热电源
的电源开关，将输出电压调至0 。
(5)沸点仪冷凝管上端口不能加塞，烧瓶上端口和取样
直管口要塞紧塞子防止漏气。
(6)将加热电源的输出线与电热丝联通，调高加热电源
的输出电压或者输出电流，通过电热丝直接加热使
液体升高至沸腾。
注意：调高电压的同时观察电热
丝在液体中的加热情况，避免加热电流过大引燃液
体；加热电压不要超过20v；沸点仪冷凝水要充足，
不能让蒸汽溢出。
(7)注意观察温度变化及液体沸腾前后情况。
当冷凝管
下端凹槽内馏液充满溢出后，且温度稳定数分钟不
变时，记下温度，即为沸点。
停止加热。
用一只比
较长的吸管从冷凝管上端伸入凹槽中取液，另一支
吸管从烧瓶中取母液样品。
立即在20℃下分别进行
这关率的测定。
(8)将温度计和电热丝取出，装入另一沸点仪中。
参照
上面的步骤进行操作，测定馏液与母液的折光率。
加入另一沸点仪中，温度计和加热丝上的残留的液
体不需要进行吹干处理。
(9)用同样的方法，测定其他沸点仪中溶液沸点、馏液
和母液的折光率。
5 数据记录与处理
有图像得到恒沸点为64度，组成为0.56，即环己烷的摩
尔数。
6 思考题
（1）本实验中，如何判断气、液相是否已达平衡？
温度恒定，没有大范围的变化。
（2）本实验体系中，恒沸组成的蒸汽压比拉乌尔定律所预测的蒸汽压大还是小？
拉乌尔定律指出，在一定温度下，气液相平衡时，溶
液上方气相中任意组分所具有的分压，等于该组分在
相同温度下的饱和蒸汽乘以该组分在液相中的分子
分数。
所以实验所得的恒沸蒸汽压应该是比预测的要
小。
（3）收集气相冷凝液的凹槽的大小对实验结果有无影响？
基本没有影响，只要蒸馏出足够多的气相冷凝液，能
够进行折光率的分析即可。
（4）蒸馏是一次分离环己烷~乙醇的有效方法么？
为什么？
不是，环己烷沸点81度，乙醇沸点78度，相差太小，
不符合蒸馏的条件（沸点相差30度）。