三组分液-液系统相图的绘制

合集下载

实验2 三组分液—液相图的绘制

实验2 三组分液—液相图的绘制实验目的1熟悉相律,掌握由三角形坐标法表示的三组分系统相图。

2 用溶解度法作出具有一对共轭溶液的正戊醇—醋酸—水系统的相图。

基本原理三组分系统组分数K=3, 当系统处于恒温恒压条件时,根据相律, 系统的条件自由度为：φ-=*3f式中φ为系统的相数。

系统最大条件自由度为213max =-=*f , 因此,浓度变量最多只有两个, 可用平面图表示系统的状态和组成间的关系, 称三组分相图。

通常用等边三角形坐标表示,如图1所示。

等边三角形顶点分别表示纯物质A 、B 、C, AB 、BC 、CA 三条边分别表示A 和B 、B 和C 、C 和A 所组成的二系统组成, 三角形内任何一点都表示三族分系统的组成。

将三角形的每一边分为100等份, 通过三角形内任何一点O 引平行各边直线, 根据几何原理,a+b+c=AB=BC=CA=100%, 因此O 点组成可用a 、b 、c 来表示。

即O 点表示的三个组成的百分组成为B%=b, C%=c, A%=a 。

如果已知三组分中任两个百分组成,只须作两条平行线,其交点就是被测系统的组成点。

在正戊醇—醋酸—水三组分系统中, 正戊醇和水几乎完全不互溶的,而醋酸和正戊醇及醋酸和水都是互溶的, 在正戊醇和水系统中加入醋酸则可促使正戊醇和水的互溶。

由于醋酸在正戊醇层和水层中非等量分配,因此,代表两层浓度的a 、b 点的连线并不一定与底边平行(如图2) 。

设加入的醋酸后系统总组成为c, 平衡共存的两相叫共轭溶液,其组成由通过c 的连线上的a 、b 两点表示。

图中曲线以下区为两相共存区,其余部分为单相区。

图1 图2 图3 现有一个正戊醇和水的二组分系统,其组成为k 。

于其中逐渐加入醋酸,则系统总组成沿kB 变化(正戊醇和水比例保持不变),在曲线以下区域内则存在互不混溶的两共轭相,将溶液振荡时则出现混浊状态。

继续滴加醋酸直到曲线上的d 点, 系统将由两相区进入单相区,液体将由混浊转为清澈, 继续加醋酸至e 点,液体仍为清澈的单相。

实验一、三组分液-液体系相图的绘制

2．由上述直线外推至t = 0，求得1g( t - )，再代入式（11）中计算K值。
3．求出反应的半衰期。
21
实验四、最大气泡压力法测定溶液表面张力
22
【实验目的】
➢测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，考察吸附量与浓度的关系。
➢了解表面张力、表面自由能的意义以及与溶液界面吸附的关系。
➢掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术，由Gibbs公式用图解法求算不同浓度溶液的界面吸附量。
11
【数据记录与处理】 • 记录室温及大气压。
• 设计数据记录表格，并用lgCA对lgCB作图，由直线的斜率和截距计算出分配系数K，缔合度n。
12
【注意事项】 • 实验中所用苯对环境有较大污染，废液应
倒入回收瓶中，统一处理。【思考题】 • 分配系数的影响因素有哪些？
13
实验三、旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
10.00
0.80 10.00
20.00
25.00
6
【注意】
– 使用的三角瓶必须事先干燥。 – 当 Nhomakorabea体由浊变清时，须小心，勿使乙醇过量加入。 – 相变点的判断。
【思考题】
– 当体系总组成在曲线内与曲线外时，相数有何不同？总组成点通过曲线时发生什么变化？
– 用相律说明当温度、压力恒定时，单相区的自由度是多少？
三组分体系中浓度独立变量最多只有2个。这样就可用平面图形来表示体系的状态和组成的关系。
– 通常用等边三角形来表示三组分体系中各组分的组成。三角形的3个顶点分别代表纯组分A、B和C，三条边AB、 BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分体系的组成，而三角形内任何一点表示三组分体系的组成。

环己烷（取代苯）-乙醇-水三组分液系相图

图4-1三角形坐标实验四三元液-液系统相图一、目的：(1)测绘环己烷(或取代苯)-水-乙醇三组分系统的相图。

(2)掌握三角形坐标的使用方法。

二、原理三组分系统的相律为F =C +2-P =5-P ，最大自由度(单相即P =1时)F =4，相图难以绘制。

恒压时自由度F =4-P ，最大自由度F =3，相图可用三维空间坐标来表示，通常使用正三棱柱，柱高表示温度。

若温度和压力均恒定，F =3-P ，最大自由度F =2，可用平面图来表示组成关系。

若用质量分数w (或摩尔分数x )描述系统的组成时，常用等边三角形坐标来表示三组分相图(图4-1)，等边三角形的三个顶点分别代表纯组分A 、B 、C ，三条边AB 、BC 、CA 上的点代表一个二组分的组成，三角形内任意一点表示三组分的组成。

以图4-1中点P 为例，经点P 作平行于三角形三边的直线Pa 、Pb 、Pc ，则点P 对应组分A 、B 、C 的相对含量分别为w A =C a =Pc ，w B =A b =Pa ，w C =B c =Pb 。

反之，若已知系统的组成，要在三角形内确定系统的组成点时，可在CA 边上取线段C a 长度等于组分A 的组成w A ，在AB 边上取线段A b 长度等于组分B 的组成w B ，通过点a 作平行于BC 的直线，通过点b 作平行于AC 的直线，这两条直线的交点p 即为系统的组成坐标点。

在环己烷(或取代苯)-水-乙醇三组分系统中，环己烷和水完全不互溶，而乙醇和环己烷及乙醇和水完全互溶。

在环己烷-水系统中加入乙醇时可促使环己烷和水的互溶。

设有一个环己烷-水的二组分系统，其组成点为K ，于其中加入乙醇，则系统总组成沿K C 变化(环己烷-水比例保持不变)，在曲线以下区域内存在互不溶混的两共轭相，将溶液振荡时出现浑浊状态。

继续滴加乙醇直至曲线的点d ，系统将由两相区进入单相区，液体由浑浊转为清澈。

继续滴加乙醇至点e ，液体仍为清澈的单相。

2017级化学工程物理化学实验资料-三液系(三氯甲烷~醋酸~水)相图绘制---滴定法

实验项目一．实验名称三液系（三氯甲烷~醋酸~水）相图绘制二．实验目的（1）熟悉相律和三角形坐标表示三组分相图的方法。

（2）用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图。

三．实验原理在萃取时，具有一对共轭溶液的三组分相图对确定合理的萃取条件极为重要。

在定温定压下，三组分体系的状态和组分之间的关系通常可用等边三角形坐标表示，如图1所示：图1 图2等边三角形三顶点分别表示三个纯物质A,B,C。

AB,BC,CA,三边表示A和B,B和C,C和A所组成的二组分体系的组成。

三角形内任一点则表示三组分体系的组成。

如点P的组成为: A%＝Cb B%=Ac C%=Ba 具有一对共轭溶液的三组分体系的相图如图2所示。

该三液系中，A和B，及A和C完全互溶，而B和C部分互溶。

曲线DEFHIJKL为溶解度曲线。

EI和DJ是连接线。

溶解度曲线外为单相区，曲线外为两相区。

物系点落在两相区内，即分为两相。

图3绘制溶解度曲线的方法有许多种，本实验采用的方法是：将将完全互溶的两组分（如氯仿和醋酸）按照一定的比例配制成均相溶液（图中N 点），再向清亮溶液中滴加另一组分（如水），则系统点沿BN线移动，到K点时系统由清变浑。

再往体系里加入醋酸，系统点则沿AK上升至N’点而变清亮。

再加入水，系统点又沿BN’由N’点移至J点而再次变浑，再滴加醋酸使之变清……如此往复，最后连接K、J、I……即可得到互溶度曲线,如图3所示。

四．仪器与药品滴定管（50ml，酸式）1支；移液管（2ml,胖度）4支；滴定管（50ml，碱式）1支；（5ml,刻度）2支；有塞锥形瓶（100ml）2只；（10ml ,刻度）1支；有塞锥形瓶（25ml）4只；分液漏斗（60ml）2只。

氯仿（AR），冰醋酸（AR），0.5mol/L标准NaOH溶液。

五．实验步骤（1）在洁净的酸式滴定管内装水,移取6ml氯仿及1ml醋酸于干燥洁净的100ml磨口锥形瓶中，然后慢慢滴入水，且不停地振摇，至溶液由。

[新版]三相图的绘制（氯化钾、盐酸、水）

基础化学实验实验三相图的绘制——O H HCl KCl 2--体系Ⅰ、目的要求1．掌握用三角坐标表示三组分相图的方法；2．能正确利用溶解度方法绘制KCl-HCl-H2O三组分系统的相图；3．了解湿固相法的原理，学会确定溶液中纯固相组成点的方法。

Ⅱ、基本原理为了绘制相图就需要通过实验获得平衡时各相间的组成及二相的连接线，即先使体系达到平衡，然后把各相分离，再用化学分析法或物理方法测定达成平衡时各相的组成。

但体系达到平衡的时间，可以相差很大。

对于互溶的液体，一般平衡达到的时间很快；对于溶解度较大，但不生成化合物的水盐体系，也容易达到平衡。

对于一些难溶的盐，则需要相当长的时间，如几个昼夜。

由于结晶过程往往要比溶解过程快得多，所以通常把样品置于较高的温度下，使其较多溶解，然后将其移至温度较低的恒温槽中，使之结晶，加速达到平衡。

另外，摇动、搅拌、加大相界面也能加快各相间的扩散速度，加速达到平衡。

由于在不同温度时的溶解度不同，所以系统所处的温度应该保持不变。

湿固相法的基本原理：在等边三角形相图中凡带有饱和溶液的固相组成点，必定处于饱和溶液组成点和纯固相点的连结线上，测定一组饱和溶液和湿固相（饱和溶液所对应的固相）的组成，它们的连结延长线将交于一点，即纯固相组成点。

本实验是测定在一定温度和压力下，KCl-HCl-H2O三组分体系中各组分的质量百分组成，从而绘制出三组分相图（体系中KCl处于饱和状态，溶解的KCl与KCl固体处于平衡状态）。

由KCl、HCl、H2O组成的三组分体系，在HCl的含量不太高时，HCl完全溶于水而成盐酸溶液，与KCl有共同的负离子Cl-。

所以当饱和的KCl水溶液中加入盐酸时，由于同离子效应使KCl的溶解度降低。

本实验即是研究在不同浓度的盐酸溶液中KCl的溶解度，通过此实验熟悉盐水体系相图的构筑方法和一般性质。

为了分析平衡体系各相的成分，可以采取各相分离方法。

如对于液体可以用分液漏斗来分离。

实验三--三组分系统相图

❖ 4.若通过三角坐标图内部的一个物系点分别作两个侧边的平行线与底边相交，就将底边分为三段。中间段的长度表示A组分的含量；右边段表示图1 三角坐标图表示的A、B、C三组分 B组分的含量；左边段表示C组分的含量。
5
❖ 等边三角形图示规律：
❖ 1) 在平行于底边的任意一条线上，所有代表物系的点含顶角组分的质量分数相等。例如图2中的D，O，Q 物系点，含A的质量分数相同。
取8只干燥的具塞锥形瓶，按表1中乙酸正丁酯、水、乙醇的体积配制 1-8号溶液，分别往1-2号溶液中滴定乙酸正丁酯至清液变浊，往3-8号溶液中滴定[1]水至清液变浊，记录相应的滴定体积于表1中。
❖ 2．连接线的测定
按表2 “共轭溶液” 项中的体积将乙酸正丁酯、乙醇、水（H液）置于干燥的50mL分液漏斗中，充分摇动后静置分层（H液先配好静置待用），取水层（下层）约1mL于干燥的50mL具塞锥形瓶并称重（实验前需将空的具塞锥形瓶称重），可得WG。然后用干燥的滴管逐滴加入表2中乙酸正丁酯-乙醇溶液（E液），边滴边摇，滴至由浊变清后称重，可得WE，所有数据记录于表2。
❖ 2) 过某一顶点的直线上，物系中其它两个顶角组分的含量比相同。例如在图2中通过顶点A的直线AN上，组分B和C含量之比都相同。
❖ 3) 通过顶点的任一条线上，离顶点越近，代表顶点组分的含量越多，反之亦然。例如图2的M点中含A多；N点中含A少。
图2 等边三角形图示规律
6
❖ 4) 若把任意两个三组分系统（其物系点分别为图 3中的M和N）混合成一个新的物系（图3中的O点），则O点一定在MN的连线上。O点的位置靠近量多的物系点，可用杠杆规则求算。
❖ 5) 由三个三组分系统D，Q，F混合而成的新系统的物系点(见图3)，落在这三点组成三角形的重心位置，即H点。先用杠杆规则求出D，Q混合后新体系的物系点E，再用杠杆规则求出E，F混合后的新体系物系点H，H即为三角形DQF的重心。这一规则称为重心规则。

三液系相图绘制

三液系（三氯甲烷~醋酸~水）相图的绘制薛念华一．实验目的：1.熟悉相律和用三角形坐标表示三组分相图的方法。

2.用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图。

二．实验原理：在定温定压下，三组分体系的状态和组成之间的关系通常可用等边三角形坐标，如下图所示。

等边三角形三顶点分别表示三个纯物A、B、C。

AB、BC、CA三边分别表示A和B、B和C、C和A所组成的二组分体系的组成。

三角形内任一点则表示三组分体系的组成。

如O点的组成为A%=Cc’，B%=Aa’，C%=Bb’。

具有一对共轭溶液的三组分体系相图，在该三液系中，A和B、A和C完全互溶，而B和C只能有限度的互溶，B和C的浓度在Ba和Cd之间可以完全互溶，介于ad 之间体系分为两层，一层是B在C中的饱和溶液（d点），另一层是C在B中的饱和溶液（a点），这对溶液称为共轭溶液。

曲线abd为溶解度曲线。

曲线外是单相区，曲线内是二相区。

物系点落在两相区内即分成二相，如O点分成组成为E和F的二相，EF 线称为连结线。

绘制溶解度曲线的方法较多。

本实验是先在完全互溶的两个组分（如A和C）以一定的比例混合所成的均相溶液（如图II上的N点）中滴加入组分B，物系点则沿NB 线移动，直至溶液变浑，即为L点，然后加入A，物系点沿LA上升至N’点而变清。

如再滴加B，则物系点又沿N’B移动，当移至L’点时溶液再次变浑。

再滴加A使之变清……。

如此重复，最后连接L，L’，L’’……，即可绘出溶解度曲线。

三．仪器与药品：滴定管（50mL，酸式）×1，滴定管（50mL，碱式）×1，有塞锥形瓶（100mL）×2，有塞锥形瓶（25mL）×4，锥形瓶（100mL）×2，移液管（2mL，胖肚）×4，移液管（5mL，刻度）×2，移液管（10mL，刻度）×1，分液漏斗（60mL）×2，漏斗架×1，氯仿（分析纯），冰醋酸（分析纯），0.5mol/L标准NaOH溶液。

三液系相图的绘制.

实验三氯甲烷—醋酸—水三液系相图的绘制一．实验目的1．掌握用三角坐标表示三组分相图的方法；2．用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图。

二．实验原理为了绘制相图就需要通过实验获得平衡时各相间的组成及二相的连接线，即先使体系达到平衡，然后把各相分离，再用化学分析法或者物理方法确定达成平衡时各相的组成。

但体系达到平衡的时间，可以相差很大。

对于互溶的液体，一般平衡达到的时间很快；对于溶解度较大但不生成化合物的水盐体系，也容易达到平衡。

对于一些难溶的盐，则需要相当长的时间，如几个昼夜。

由于结晶过程往往要比溶解过程快得多，所以通常把样品置于较高的温度下，使其溶解较多，然后将其移至温度较低的恒温槽中，使之结晶，加速达到平衡，另外，摇动、搅拌、加大相界面也能加快各相间的扩散速度，加速达到平衡。

水和氯仿的相互溶解度很小，而醋酸却与水、氯仿互溶。

在水和氯仿组成的两相混合物中加入醋酸，能增大水和氯仿间的互溶度，醋酸增多，互溶度越大，当加入醋酸到某一数量时，水和氯仿能完全互溶，原来由两相组成的混合体系由混变清。

在温度恒定的情况下，使两相体系变成均匀的混合物所需要的醋酸量，取决于原来混合物中水和氯仿的比例。

同样，把水加到醋酸和氯仿的均相混合物中时，当水达到一定数量，原来的均相体系变成水相和氯仿相的两相混合体系，体系由清变混。

使体系变成两相所需要的水量，取决于醋酸和氯仿的起始成分。

因此利用体系在相变化时的浑浊和清亮现象的出现。

可以判断体系中各组分间互溶度的大小。

一般由清到浊，肉眼比较容易分辨。

所以实验由均相样品中加入第三物质使变成二相的方法，测定两相间的相互溶解度。

当二相共存并达到平衡时，将二相分离，测得二相的成分，然后用直线连接这二点，即得连接线。

用等边三角形的方法表示三元相图。

等边三角形的三个定点各代表纯组分，三角形三条边AB、BC和CA分别代表A和B，B和C，C和A所组成的二组分的组成，而三角形内任意一点表示三组分的组成。

实验5 三液系相图的绘制--操作步骤

实验5 三液系相图的绘制注意事项：1.实验所用玻璃仪器的洁净度会影响相点变化，实验结束时一定要认真清洗玻璃仪器并放入指定烘箱烘干。

2.滴定时必须充分振荡3.加入液体体积大于1mL时用滴定管直接加入，准确记录每次加入液体体积4.当溶液总体积超过30mL时，转移到150mL干净锥形瓶中滴定，以便界面观察实验步骤：1.液体密度的测定取50mL干燥锥形瓶，称重，用刻度移液管移取2.00mL环己烷后再称重，计算环己烷密度，样品留待第2步用。

2.溶解度曲线的测定（1）用1.00mL刻度移液管移取0.10mL水加入步骤1中的锥形瓶中，摇匀变浑浊，然后用滴定管滴加1滴乙醇，摇匀则变浊，边滴边摇，继续滴至溶液恰好由浊变清时，记下所加乙醇的体积(毫升)，得到第1组溶解度数据。

（2）用刻度移液管移取1.00mL乙醇加入上述溶液中，摇匀，用水返滴至溶液刚由清变浊，记下所用水的体积，得到第2组溶解度数据。

（3）按照数据记录表格中所规定数字继续加入水，然后再用乙醇滴定，如此反复进行实验，共测得10组溶解度数据。

3.连接线的测定（1）用5.00mL刻度移液管依次移取3.00mL环己烷、3.00mL水以及3.00mL乙醇于干燥的25mL具塞锥形瓶中，充分摇动后静置分层。

（2）取100mL锥形瓶，配制质量分数为50%的环己烷-乙醇溶液50mL。

（3）取干燥洁净的50mL具塞锥形瓶称重。

另取一支干燥洁净的1.00mL移液管用吸耳球轻轻吹气并同时插入(1)溶液的下层（即水层）取1.00mL溶液（这样可以防止上层液体进入移液管中），放入已称重的50mL具塞锥形瓶中，再称其重量，得出水层质量m G。

（4）用滴定管滴加质量分数为50%的环己烷-乙醇混合物于上述水层溶液中，边滴边摇动，至溶液由浊变清，再称其质量，得出加入的环己烷-乙醇的质量m E。

4.数据处理（1）根据表格1查得实验温度下水、乙醇的密度，将试验获得的10组溶解度数据中的体积换算成质量，求出个组分的质量分数（单位：%），填入数据记录表中。

物化实验报告_3

三组分液—液系统相图的绘制一、实验目的1．熟悉相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。

2．用溶解度法作出苯-乙酸-水体系的相图（溶解度曲线及连接线）。

二、实验原理三组分体系C=3，当体系处于恒温恒压条件，根据相律，体系的条件自由度f*=3-P 式中，P 为体系的相数。

体系最大条件自由度f*(最大值)=3-1=2，因此，浓度变量最多只有两个可用平面图表示体系状态和组成的关系。

其图称为三元相图，通常用等边三角形坐标表示。

图示等边三角形表示三元相图利用体系在相变化时清浊现象的出现，可以判断体系中各组分间互溶度的大小。

其一般由清变浑，肉眼较易分辨。

因此，本实验是向匀相的苯-乙酸体系滴加水使之变成二项混合物的方法，确定二相间的互相溶解度。

三、仪器药品 1. 仪器具塞锥形瓶（100ml ）2只；（25ml ）4只；酸式滴定管（50ml ）1只；碱式滴定管（50ml ）1只；移液管（1ml,2ml ）各一只；刻度移液管（10ml,20ml ）各一只；锥形瓶（150ml ）2只。

2.药品乙酸（分析纯）；苯（分析纯）；标准氢氧化钠溶液（0.2mol/dm）;酚酞指示剂。

四、实验步骤1.测定互溶度曲线在洁净的酸式滴定管内装水，用移液管取10.00ml苯及4.00ml乙酸于干燥的100ml具塞锥形瓶中，然后慢慢滴加水，同时不停摇动，至溶液由清变浑，即为终点，几下水的体积；再向此瓶中加入5.00ml醋酸，体系又成为匀相，再用水滴定至终点（由清变浊），然后依次用同样的方法加入8.00ml乙酸，用水滴至终点，再加8.00ml乙酸，用水滴定，记录每次各组分的用量；最后再加入10.00ml苯和20.00ml水，加塞摇动，并每间隔5min摇动一次，30min后用此溶液测连结线。

另取一只洁净的100ml具塞锥形瓶，用移液管加入1.00ml苯和2.00ml乙酸，用水滴定至终点，以后依次加入1.00ml，1.00ml，1.00ml，1.00ml，2.00ml，10.00ml醋酸，分别用水滴定至终点（由清变浊），并记录每次各组分的用量；最后再加入15.00ml苯和20.00ml水，每隔5min摇一次，30min后用于测定另一条连结线。

实验四三组分体系液-液平衡相图测绘

实验四三组分体系液-液平衡相图测绘实验目的1. 掌握等边三角形坐标表示方法。

2. 学习测绘室温下乙酸正丁酯-水-乙醇三组分体系的液-液平衡相图基本原理三组分体系的组成可用等边三角形坐标图表示。

设以等边三角形三个顶点分别代表三个纯组分A 、B 和C 。

则AB 线上各点代表A 和B 组分的混合体系，AC 线上各点代表A 和C 组成的混合体系，BC 线上各点代表B 和C 组成的混合体系。

将三角形每条边等分为100等分，每份表示质量分数0.01。

按逆时针的方向，每边表示一个组分含量的坐标，构成等边三角形坐标（如图S4–1所示）。

若通过三角形内任何一点O ，引平行于各边的直线。

根据几何原理得：1CA BC AB ====++c b a1CA BC AB ===='+'+'c b a因此，O 点所代表三组分体系的组成可由a’、b’、c’ 线段的长度表示。

若要确定O 点所代表体系中B 的质量分数，只需通过O 点作顶点B 对边AC 的平行线，割BC 边于D 点，CD 线段长即相当于B 组分的质量分数。

其余组分可类推。

如果已知某三组分体系中两组分的质量分数，只需在代表此二组分浓度坐标的两条边上找到相应含量的点，通过这两个点分别作代表这二组分的顶点所对边的平行线，它们的交点就是代表具有此组成体系的点。

等边三角形坐标有两个性质：（1）通过任一顶点B 相其对边引直线BD ，则BD 上的各点所代表的体系中A 、C 两组分含量之比相等（见图S4–2）。

此性质可由三角形相似定理证明。

CAw w c a c a =''''='' （2）如果有两个三组分体系M 和P ，将其混合后，混合体系组成位于MP 线上（见图S4–3）。

若混合体系组成可用O 点表示，则根据杠杆规则：图S4-1 等边三角形座标图S4-2 三角形座标性质（一）OPOM M P =之量之量在乙酸正丁酯-乙醇-水三组分体系中，乙酸正丁酯与水是部分互溶的（实际互溶度很小），而乙醇和乙酸正丁酯、乙醇和水都是完全互溶的，此类体系称为一对部分互溶的三组分体系。

实验2三组分液—液相图的绘制

实验2三组分液—液相图的绘制实验2 三组分液—液相图的绘制实验⽬的1熟悉相律,掌握由三⾓形坐标法表⽰的三组分系统相图。

2 ⽤溶解度法作出具有⼀对共轭溶液的正戊醇—醋酸—⽔系统的相图。

基本原理三组分系统组分数K=3, 当系统处于恒温恒压条件时,根据相律, 系统的条件⾃由度为：φ-=*3f式中φ为系统的相数。

系统最⼤条件⾃由度为213max =-=*f , 因此,浓度变量最多只有两个, 可⽤平⾯图表⽰系统的状态和组成间的关系, 称三组分相图。

通常⽤等边三⾓形坐标表⽰,如图1所⽰。

等边三⾓形顶点分别表⽰纯物质A 、B 、C, AB 、BC 、CA 三条边分别表⽰A 和B 、B 和C 、C 和A 所组成的⼆系统组成, 三⾓形内任何⼀点都表⽰三族分系统的组成。

将三⾓形的每⼀边分为100等份, 通过三⾓形内任何⼀点O 引平⾏各边直线, 根据⼏何原理,a+b+c=AB=BC=CA=100%, 因此O 点组成可⽤a 、b 、c 来表⽰。

即O 点表⽰的三个组成的百分组成为B%=b, C%=c, A%=a 。

如果已知三组分中任两个百分组成,只须作两条平⾏线,其交点就是被测系统的组成点。

在正戊醇—醋酸—⽔三组分系统中, 正戊醇和⽔⼏乎完全不互溶的,⽽醋酸和正戊醇及醋酸和⽔都是互溶的, 在正戊醇和⽔系统中加⼊醋酸则可促使正戊醇和⽔的互溶。

由于醋酸在正戊醇层和⽔层中⾮等量分配,因此,代表两层浓度的a 、b 点的连线并不⼀定与底边平⾏(如图2) 。

设加⼊的醋酸后系统总组成为c, 平衡共存的两相叫共轭溶液,其组成由通过c 的连线上的a 、b 两点表⽰。

图中曲线以下区为两相共存区,其余部分为单相区。

图1 图2 图3 现有⼀个正戊醇和⽔的⼆组分系统,其组成为k 。

于其中逐渐加⼊醋酸,则系统总组成沿kB 变化(正戊醇和⽔⽐例保持不变),在曲线以下区域内则存在互不混溶的两共轭相,将溶液振荡时则出现混浊状态。

继续滴加醋酸直到曲线上的d 点, 系统将由两相区进⼊单相区,液体将由混浊转为清澈, 继续加醋酸⾄e 点,液体仍为清澈的单相。

三组分液液平衡相图与萃取

+
v
⎟⎟⎠⎞
=
n⎜⎜⎝⎛
v K Dc,A l
+
v
⎟⎞2 ⎟⎠
(25-13)
依此类推，若每次用体积为 l 的萃取剂连续 m 次萃取，则萃余液中残留的 A 的物质的量应降为
4
nm
=
n⎜⎜⎝⎛
v K Dc,Al
+
v
⎟⎞m ⎟⎠
(25-14)
或
nm n
=
⎜⎜⎝⎛
v K Dc,Al
+
v
⎟⎞m ⎟⎠
(25-15)
大的结果，图中三角形 αβγ 区域是三相共存区。
A
A
A
A
α
β
γ
B
CB
CB
CB
C
(a)
(b)
(c)
(d)
图 25-6 其它类型的三组分液液部分互溶恒温相图
3. Nernst 分配定律
在明了三组分部分互溶相图后，便可对液液萃取进行讨论。首先，从热力学的角度，不难了解，当萃取达到平衡时，被萃取物质在萃余液和萃取液中必定有一个平衡分配。若用 A 表示被萃取物质，萃余液用 R 表示，萃取液用 E 表示，则萃取达到平衡时，
n(F ) = CO1 n(C) FO1
(25-16)
萃取的结果使系统分成平衡的两相，其中一相为萃取液，以 E1 代表，它含有较多的芳香烃 A 和萃取剂 C。另一相为萃余液，以 R1 代表，它含有比进料 F 更多的非芳香烃 B，这相当于图 25-7 中一级萃取所得的结果。其中萃余液与萃取液物质的量之比为
n ( R1 ) = E1O1 n ( E1 ) R1O1
(25-17)

三组分相图

• 此时, 体系最大自由度f=2, 用平面图就可描绘相旳变化.
• 对于凝聚体系,压力旳影响很小,一般可忽视不计.
• 但温度旳影响是相当大旳.为了表达温度对三元体系相图旳影响,可用投影旳措施, 绘制不同温度下体系旳相图.也可借助于 3维动画旳技术,绘制三维立体相图.
等边三角坐标表达法
顶点A,B,C各点分别代表纯A,纯B和纯C. A
Na2SO4
三组分相图
三组分相图
三组分相图
三组分相图
三元液体体系相图
三元液体体系旳相图有多中类型.
图中所示为HAc,H2O,甲苯三元相图.
水与甲苯不完全互溶,故有分层现象出现.图中旳帽形区是两相区,偏C一方者为水层,偏B一方者为甲苯层.物系点落在帽形区内时,体系将为两相共存. P点在单相区,若使体系旳物系点沿AP移动, 当进入帽形区后,体系则会分为两相.
G
B(s)+l,f=1
D(s)+l
E
H
D B(s)+D(s)+l,f=0
B(s)+D(s)+C(s),f=0
B
C
P
生成复盐旳体系
水(A),NH4NO3(B),AgNO3(C)三元体系相图. 有复盐D(NH4NO3.AgNO3)生成.
由混合物P,经过加水旳措施能够
得到旳纯物质为复盐D.
A
溶液l ,单相区 E
MN连线上,各物系点旳量服从杠杆规则:
WM/WN=ON/OM
(4) 若由3个体系合成一种体系,新体系旳物系
点必在原来3物系点所构成旳三角形中,能够屡
次利用杠杆规则求出新旳物系点.
M
D,E,F分别为3个体系旳物系点.

试验七十六三组分液

一、实验目的
（1）熟悉相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图；（2）掌握用溶解度法绘制相图的基本原理；（3）绘制环己烷-水-乙醇三组分体系的平衡相图。
二、实验原理
1、基本概念相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。研究相平衡在化学、化工的科研和生产中有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。相图描述系统的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形。相系统内部物理和化学性质完全均匀的部分称为一个“相”。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上热力学性质的改变是飞跃式的，即热力学性质是间断的。
A% = a′= a B% = b′= b C% = c′= c a+b+c＝AB
a ' a '' A% '' ' c c C% 常数
杠杆规则 WE DO WD EO
3、绘制三组分液-液体系溶解度曲线及连接线的基本原理
2019/4/5
WE FG WG EF
三、实验仪器与试剂
1、仪器
2、等边三角形坐标表示法
A
(4) 由三个三组分系统D， E，F混合而成的新系统的物系点，落在这三点组成三角形的重心位置，即H 点。先用杠杆规则求出D， E混合后新系统的物系点 G
B
wB
D
G
E
H
F
wA
wC
C
再用杠杆规则求G，F混合后的新系统物系点 H，H 即为DEF的重心。
2、等边三角形坐标表示法
(5) 设S为三组分系统
wB
D
A
当S中析出A组分，剩余液相组成沿AS延长线变化，设到达b 。析出A的质量可以用杠杆规则求算：