二组分固液相图的绘制
实验5二组分固液相图的绘制
实验7
二组分固-液相图的绘制
物理化学研究室
何广平
实验目的
(1)学会用热分析法测绘Sn—Pb二组分金属 相图,了解固-液相图的基本特点。 (2) 掌握热电偶测量温度的原理及热电偶的 校正方法。 (3) 了解热分析法测量技术。
实验评注与拓展
绘制固液二组分相图的方法通常有溶解度法和热分析法。
溶解度法
指在确定的温度下，直接测定固液两相平衡时溶液的 浓度，然后根据测得的温度和相应的溶解度数据绘制相图， 这种方法使用于常温下易测定组成的体系，如水-盐二组分体 系等。 热分析法 适用于常温下不便直接测定固液平衡时溶液组成的体系(如合 金和有机化合物凝聚体系),通常利用相变时的热效应来测定组 成以确定体系的温度,然后根据选定的一系列不同组成的二组 分体系所测定的温度绘制相图.此种方法简单、易于推广，对 于一些二组分金属体系，若挥发的蒸汽对人体健康有害，则 可采用热分析法的另一种差热分析（DTA）或差示扫描（ DSC）法绘制相图。
提问与思考
(1) 对于不同组成混合物的步冷曲线，其转折点与水平 段有什么不同? (2) 步冷曲线上为什么会出现转折点?纯金属、低共熔 混合物及合金的转折点各有几个?曲线形状有何不同? 为什么? （3）试从实验方法比较测绘气-液相图和固-液相图的 异同点。
参考文献
（1）清华大学化学系物理化学实验编写组编.物理化学实验.北 京:清华大学出版社, 1992 （2）复旦大学等编 庄继华等修订 物理化学实验(第三版).北京 高等教育出版社2005 （3）傅献彩 沈文霞 姚天扬编 .物理化学(第四版).北京:高等教 育出版社,1994 (4) McGRAW HILL, Experiments in physical chemistry, 7thed. 2003
二组分固液相图
⼆组分固液相图5.4⼆组分系统的固?液平衡5.4.1形成低共熔物的固相不互溶系统当所考虑平衡不涉及⽓相⽽仅涉及固相和液相时，则体系常称为"凝聚相体系" 或"固液体系"0固体和液体的可压缩性甚⼩，⼀般除在⾼压下以外，压⼒对平衡性质的影响可忽略不计，故可将压⼒视为恒量。
由相律：/="= C-^+2-n r=2-d> + 2-l = 3-￡Z>因体系最少相数为①=1,故在恒压下⼆组分体系的最多⾃由度数 f * =2,仅需⽤两个独⽴变量就⾜以完整地描述体系的状态。
由于常⽤变量为温度和组成，故在⼆组分固液体系中最常遇到的是T?x （温度?摩尔分数）或T?①（温度?质量分数）图。
⼆组分固?液体系涉及范围相当⼴泛，最常遇到的是合⾦体系、⽔盐体系、双盐体系和双有机物体系等。
在本节中仅考虑液相中可以完全互溶的特殊情况°这类体系在液相中可以互溶，⽽在固相中溶解度可以有差别。
故以其差异分为三类：（1）固相完全不互溶体系；（2）固相部分互溶体系和（3）固相完全互溶体系。
进⼀步分类可归纳如下：F『形成简单低共熔物休系固相完全不互溶体棗形成化合物体系⼻相合熔点化合物怵系不相合熔点化合物俸系EM体疾「没有最1■嚴最⾼熔点型固相完全互熔体茶最瞬点型最⾼熔点型■1固相部分互熔体系,⼀低共熔点型、转熔点型研究固液体系最常⽤实验⽅法为“热分析”法及“溶解度”法。
本节先在“形成低共熔物的固相不互溶体系”中介绍这两种实验⽅法，然后再对各种类型相图作⼀简介。
（⼀）⽔盐体系相图与溶解度法1 ?相图剖析图5-27为根据硫酸铵在不同温度下于⽔中的溶解度实验数据绘制的⽔盐体系相图，这类构成相图的⽅法称为 "溶解度法" 纵坐标为温度t 「C ），横坐标为硫酸铵质量分数（以①表⽰）。
图中FE 线是冰与盐溶液平衡共存的曲线，它表⽰⽔的凝固点随盐的加⼊⽽下降的规律，故⼜称为⽔的凝固点降低曲线。
Bi-Cd二组分固液相图的测绘
热分析法是相图绘制工作中常用的一种实验方法。按 一定比例配成均匀的液相体系，让它缓慢冷却。以体系温 度对时间作图，则为步冷曲线。曲线的转折点表征了某一 温度下发生相变的信息。
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中心
化学
实 验教学
Ⅲ实验内容
1 纯Bi：Tf = 271.4℃，纯Cd：Tf = 321℃。三相 点温度约140℃～150℃，测量温度范围在130～280℃ 之间的步冷曲线。最低共熔物组成：Cd 40％、Bi 60％。
的风机速度，如5V）;
(4)换样品，重新测量。
..中心来自化学实 验教学
2、注意事项 1)注意降温速度控制在6-8℃/min
3、提问 1）不能曲线的各段斜率以及水平段的长 短与哪些因素有关？ 2）试从实验方法比较绘制气-液相图和 固-液相图的异同
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中心
化学
实 验教学
Ⅳ 实验总结
1 数据处理
1）在Excel上做出四条步冷曲线，并结 合纯Bi、Cd的凝固点画出二元相图。
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中心
化学
实 验教学
基础物理化学实验
Bi-Cd二组分固液相图的测绘
中心
化学
实 验教学
Ⅰ 实验目的
1.了解固-液相图的基本特点； 2.用热分析法测绘Bi-Cd二元金属的相图。
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中心
化学
实 验教学
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2 实验实测含Bi 20％、40％、60％、80％ 四条步 冷曲线.
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中心
化学
实验教学 Ⅳ实验步骤
1、具体步骤
(1) 样品放入加热套中，将热电偶放入空心石英管
实验五二组分金属固液相图的绘制
实验五 二组分金属固液相图的绘制一、实验目的1. 掌握步冷曲线法测绘二组分金属的固液平衡相图的原理和方法2. 了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。
二、实验原理二组分金属相图是表示两种金属混合体系组成与凝固点关系的图。
由于此体系属凝聚体系，一般视为不受压力影响，通常表示为固液平衡时液相组成与温度的关系。
若两种金属在固相完全不溶，在液相可完全互溶，其相图具有比较简单的形式。
步冷曲线法是绘制相图的基本方法之一，是通过测定不同组成混合体系的冷却曲线来确定凝固点与溶液组成的关系。
通常是将金属混合物或其合金加热全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，根据温度与时间的关系来判断有无相变的发生。
图III-5-1是二元金属体系一种常见的步冷曲线。
tTTTB %图III-5-1 步冷曲线 图III-5-2两组分金属固液相图当金属混合物加热熔化后冷却时，由于无相变发生，体系的温度随时间变化较大，冷却较快（1~2段）。
若冷却过程中发生放热凝固，产生固相，将减小温度随时间的变化，使体系的冷却速度减慢（2~3段）。
当融熔液继续冷却到某一点时，如3点，由于此时液相的组成为低共熔物的组成。
在最低共熔混合物完全凝固以前体系温度保持不变，步冷曲线出现平台，（如图3~4段）。
当融熔液完全凝固形成两种固态金属后，体系温度又继续下降（4~5段）。
若图III-5-1中的步冷曲线为图III-5-2中总组成为P 的混合体系的冷却曲线，则转折点2 相当于相图中的G 点，为纯固相开始析出的状态。
水平段3~4相当于相图中H 点，即低共熔物凝固的过程。
因此，根据一系列不同组成混合体系的步冷却曲线就可以绘制出完整的二组分固液平衡相图。
三、实验仪器与试剂铂电阻 1支 纯锡（A. R.）金属相图实验炉（JXL —2） 1个 纯铋（A. R.） 微电脑控制器 1个 石墨粉 不锈钢套管 1个 液体石蜡硬质玻璃样品管7个托盘天平1台四、实验步骤1. 配制样品用最小刻度为0.1g的托盘天平分别配制含铋量为10%、25%、57%、70%、90%的铋~锡混合物和纯锡、纯铋各40g，装入7个样品管中。
二组分固液相图的绘制
实验四二组分固-液相图的绘制一、目的与要求1．用热分析法(步冷曲线法)测绘Pb—Sn二组分金属相图。
2．了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。
二、原理较为简单的二组分金属相图主要有三种:一种是液相完全互溶；凝固后，固相也能完全互溶成固体混合物的系统，最典型的为Cu-Ni系统；另一种是液相完全互溶而固相完全不互溶的系统，最典型的是Bi—Cd系统；还有一种是液相完全互溶，而固相是部分互溶的系统，如Pb—Sn系统。
热分析法(步冷曲线法)是绘制相图的基本方法之一。
它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。
通常的做法是先将金属或合金全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，并在记录仪上自动画出(或人工画出)温度随时间变化的步冷曲线(见图12-1)。
当熔融的系统均匀冷却时，如果系统不发生相变，则系统的温度随时间的变化是均匀的，冷却速率较快(如图中ab线段)；若在冷却过程中发生了相变.，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折(如图中b点)。
当熔液继续冷却到某一点时(如图中c点)，此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。
在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线上出现水平线段(如图中cd 线段)；当熔液完全凝固后；温度才迅速下降(如图中de线段)。
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可以根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。
根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图(温度-组成图)。
不同组成熔液的步冷曲线对应的相图如图12-2所示。
用热分析法(步冷曲线法)绘制相图时，被测系统必须时时处于或接近相平衡状态，因此冷却速率要足够慢才能得到较好的结果。
三、仪器与试剂SWKY-1型金属相图炉一台，微电脑温度控制仪一台，铂电阻温度计一支，样品管六支。
物理化学-实验七：二组分固液相图的绘制
实验七 二组分固-液相图的绘制一、实验目的及要求1．掌握用步冷曲线法测绘二组分金属固液平衡相图的原理和方法；2．了解采用热电偶进行测温、控温的原理和装置。
二、实验原理用来表示多相体系的温度、压力与体系中各组分的状态、组成之间关系的平面图形称为相图。
二组分固-液相图是描述体系温度与二组分组成之间关系的图形。
由于固液相变体系属凝聚体系，一般视为不受压力影响，因此在绘制相图时不考虑压力因素。
若二组分体系的两个组分在固相完全不溶，在液相可完全互溶，一般具有简单低共熔点，其相图具有比较简单的形式。
根据相律，对于具有简单低共熔点的二组分体系，其相图可分为三个区域，即液相区、固液共存区和固相区。
绘制相图时，根据不同组成样品的相变温度（即凝固点）绘制出这三个区域的交界线—液相线，即图1（b ）中的T 1E 和T 2E ，并找出低共熔点E 所处的温度和液相组成。
步冷曲线法又称热分析法，是绘制相图的基本方法之一。
它是将某种组成的样品加热至全部熔融，再均速冷却，测定冷却过程中样品的温度 – 时间关系，即步冷曲线。
根据步冷曲线上的温度转折点获得该组成的相变点温度。
步冷曲线有三种形式，分别如图1（a ）中的a 、b 和c 三条曲线。
a 曲线是纯物质A 的步冷曲线。
在冷却过程中，当体系温度到达A 物质凝固点时，开始析出固体，所释放的熔化热抵消了体系的散热，使步冷曲线上出现一个平台，平台的温度即为A 物质的凝固点。
纯B 步冷曲线e 的形状与此相似。
a b c d e a b c d eA B x B t液相区固液共存区固相区低共熔点T 1T 2TT （a ）（b ）E图1 步冷曲线b 曲线是由主要为A 物质但含有少量B 物质样品的步冷曲线。
由于含有B 物质，使得凝固点下降，在低于纯A 凝固点的某一温度开始析出固体A ，但由于固体析出后使得B 的浓度升高，凝固点进一步下降，所以曲线产生了一个转折，直到当液态组成为低共熔点组成时，A 、B 共同析出，释放较多熔化热，使得曲线上又出现平台。
二组分固态互溶系统液固平衡相图(共9张PPT)
（1）等边三角形表示法
F=C-P+2=5-P
当Fmin=0 时，Pmax=5，最多可以 有五相共存
当 Pmin=1时， Fmax=4，这四个
变量是T、P和组成x1和x2
★ 等边三角形的三个顶点分别代 表纯组分A、B、C
★ 三条边则代表A-B、B-C、C-A 三个两组分系统
• 11.1 三组分系统相律分析
• 11.2 三组分系统图解表示法 • 11.3 三组分系统一对液体部分互溶的恒温液-液相图
★ 水与醋酸、氯仿与醋酸以任意 比例互溶，水与氯仿部分互溶。 ★ 共轭溶液：氯仿层、水层 ★ d→C过程分析：
连结线---实线、非平行线 会溶点---不是最高点、不止一
个
10 ★
生d→成C化过合程物分的析二：1组-分--凝l 聚系统相2图---α
3---β
2 三组分系统图解表示法
（1）等边三角形表4示-法--α+l 5---β+l 6--- α+β
F=C-P+2=5-P
111三三组组分分系系统统相液律-液分S平析1衡S相2-图-- α+β+l
2 三组分系统图解表示法
F=C-P+2=5-P 11 三组分系统液-液平衡相图 11 三组分系统液-液平衡相图
M g 2 S i(s) 1 1 0 2 C M g 2 S i(l) NaCl2H2O(s) 0 .15 CmNaCl(s)(m1)l
§6.11 三组分系统液-液平衡相图
• 11.1 三组分系统相律分析
§6.9 二组分固态互溶系统液固平衡相图
• 9.1 固态完全互溶系统
• 当Fmin=0 时9，.Pm2ax固=5，态最多部可以分有五互相溶共存系统
二组分固液系统相图的测定
二组分固液系统相图的测定1.实验目的①用热分析法（步冷曲线法）测绘Pb-Sn二组分固液系统相图②了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识2.实验原理①步冷曲线法：是相图绘制工作中常用的一种实验方法。
它是利用金属或合金在加热或冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相变温度的方法。
通常的做法是先将金属或合金全部融熔化，然后让其在一定环境中自行冷却，并在记录仪上自动画出（或人工画出）温度随时间变化的步冷曲线。
②当熔融的系统均匀冷却时，如果系统不发生相变，则系统的温度随时间的变化是均匀的，冷却速度较快；若在冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生变化，系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折。
当继续冷却到某一点时，系统以低共熔混合物的固体析出。
在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度不变，因此步冷曲线上出现水平线段；完全凝固后，温度才迅速下降。
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可以根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度，根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图。
③本实验通过步冷曲线法获得的数据构建一个相图，用于表示不同温度、组成下的固相、液相平衡。
不同组成的二组分溶液在冷却过程中析出固相的温度可以通过观察温度-时间的曲线斜率变化进行检测。
3.仪器与试剂SWKY-1型数字控温仪、KWL-09可控升降温电炉、PT-100热电阻温度传感器、配套软件、样品管锡（化学纯）、铅（化学纯）4.实验步骤①配置样品。
样品已事先配置好，放入编号为1~10的样品管中，含锡质量百分数分别为0%、10%、15%、20%、35%、50%、62%、80%、95%、100%。
②打开控温仪和电路开关。
启动数据采集系统，点击“设置-通讯口”设置通讯端口。
点击“设置-设置坐标系”设置采样时间长短（约60分钟）和采样温度区间（约50~350℃）；设置控制温度，对控温仪按“工作/置数”键，再依次按“×100”、“×10”、“×1”、“×0.1”键（控制温度为380.0℃）。
二组分固-液相图的测绘
T
B
T
B
A
A
ห้องสมุดไป่ตู้
A 0
W(D)/%
步冷曲线与相图
(D)/%
((()(D(
B 100
本实验采用了 JX-3D 型金属相图实验装置，其可以直接测出 Pb-Sn 合金体系的温度~时间步 冷曲线，从该步冷曲线能够之间读出相变点温度，但不需做热电偶工作曲线。 三、仪器试剂 JX-3D 型金属相图实验装置 一套 不锈钢样品管 6支 铅（A.R） 锡（A.R） 铋（A.R） 石墨粉 硅油 四、实验项目 1) 配置样品 按含 Sn 0%，20%， 40%，61.9%，80%，及 100%配好样品（150g） 。为防止样品氧化，样 品表面需覆盖一层石墨粉。每一样品试管内都需另加一小套管，小套管内滴入少量硅油以增 加传热速度。 2) 分别测定上述样品及 3 种纯物质的步冷曲线 打开“JX-3D 型金属相图实验装置”控制箱的仪器电源，将感温探头置于 1#样品的内管 中，同时将“加热炉”的旋钮旋至“1 档” 。按“设置”键，将感温探头调节到比 1#样品的凝 固点高 30℃左右的数值处，读数时间设置为 30 秒，其他各项可用其缺省值。按下“加热”按 钮仪器随之对 1#样品进行加热。当温度达到设定温度后，仪器会自动停止加热。注意观察仪 器上的温度读数。当温度开始下降时，每 30 秒记录一个温度值，直至出现平台后在比此温度 低 20-30℃后停止记录。 同法测定其他样品的步冷曲线。注意：测定几号样品，就将感温探头至于几号样品的内 管中，同时将“加热炉”的旋钮旋至与样品同一号数的档位处。
Pb步冷曲线
350.0 340.0 330.0 320.0 310.0 300.0 290.0 280.0 0 200 400 600 Pb 330.0 310.0 290.0 270.0 250.0 230.0 210.0 190.0 170.0 150.0 0
二组分固液系统相图的测定
二组分固液系统相图的测定1.实验目的①用热分析法（步冷曲线法）测绘Pb-Sn二组分固液系统相图②了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识2.实验原理①步冷曲线法：是相图绘制工作中常用的一种实验方法。
它是利用金属或合金在加热或冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相变温度的方法。
通常的做法是先将金属或合金全部融熔化，然后让其在一定环境中自行冷却，并在记录仪上自动画出（或人工画出）温度随时间变化的步冷曲线。
②当熔融的系统均匀冷却时，如果系统不发生相变，则系统的温度随时间的变化是均匀的，冷却速度较快；若在冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生变化，系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折。
当继续冷却到某一点时，系统以低共熔混合物的固体析出。
在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度不变，因此步冷曲线上出现水平线段；完全凝固后，温度才迅速下降。
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可以根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度，根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图。
③本实验通过步冷曲线法获得的数据构建一个相图，用于表示不同温度、组成下的固相、液相平衡。
不同组成的二组分溶液在冷却过程中析出固相的温度可以通过观察温度-时间的曲线斜率变化进行检测。
3.仪器与试剂SWKY-1型数字控温仪、KWL-09可控升降温电炉、PT-100热电阻温度传感器、配套软件、样品管锡（化学纯）、铅（化学纯）4.实验步骤①配置样品。
样品已事先配置好，放入编号为1~10的样品管中，含锡质量百分数分别为0%、10%、15%、20%、35%、50%、62%、80%、95%、100%。
②打开控温仪和电路开关。
启动数据采集系统，点击“设置-通讯口”设置通讯端口。
点击“设置-设置坐标系”设置采样时间长短（约60分钟）和采样温度区间（约50~350℃）；设置控制温度，对控温仪按“工作/置数”键，再依次按“×100”、“×10”、“×1”、“×0.1”键（控制温度为380.0℃）。
物理化学-实验七：二组分固液相图的绘制
物理化学-实验七：二组分固液相图的绘制实验七二组分固-液相图的绘制一、实验目的及要求1．掌握用步冷曲线法测绘二组分金属固液平衡相图的原理和方法；2．了解采用热电偶进行测温、控温的原理和装置。
二、实验原理用来表示多相体系的温度、压力与体系中各组分的状态、组成之间关系的平面图形称为相图。
二组分固-液相图是描述体系温度与二组分组成之间关系的图形。
由于固液相变体系属凝聚体系，一般视为不受压力影响，因此在绘制相图时不考虑压力因素。
若二组分体系的两个组分在固相完全不溶，在液相可完全互溶，一般具有简单低共熔点，其相图具有比较简单的形式。
根据相律，对于具有简单低共熔点的二组分体系，其相图可分为三个区域，即液相区、固液共存区和固相区。
绘制相图时，根据不同组成样品的相变温度（即凝固点）绘制出这三个区域的交界线—液相线，即图1（b ）中的T 1E 和T 2E ，并找出低共熔点E 所处的温度和液相组成。
步冷曲线法又称热分析法，是绘制相图的基本方法之一。
它是将某种组成的样品加热至全部熔融，再均速冷却，测定冷却过程中样品的温度–时间关系，即步冷曲线。
根据步冷曲线上的温度转折点获得该组成的相变点温度。
步冷曲线有三种形式，分别如图1（a ）中的a 、b 和c 三条曲线。
a 曲线是纯物质A 的步冷曲线。
在冷却过程中，当体系温度到达A 物质凝固点时，开始析出固体，所释放的熔化热抵消了体系的散热，使步冷曲线上出现一个平台，平台的温度即为A 物质的凝固点。
纯B 步冷曲线e 的形状与此相似。
a b c d e a b c d eA B x B t液相区固液共存区固相区低共熔点T 1T 2TT （a ）（b ）E图1 步冷曲线b 曲线是由主要为A 物质但含有少量B 物质样品的步冷曲线。
由于含有B 物质，使得凝固点下降，在低于纯A 凝固点的某一温度开始析出固体A ，但由于固体析出后使得B 的浓度升高，凝固点进一步下降，所以曲线产生了一个转折，直到当液态组成为低共熔点组成时，A 、B 共同析出，释放较多熔化热，使得曲线上又出现平台。
二组分固液相图的绘制
二组分固液相图的绘制一、【目的要求】1．掌握热分析法绘制二组分固液相图的原理及方法；2．了解纯物质与混合物步冷曲线的区别并掌握相变点温度的确定方法；3．了解简单二组分固液相图的特点；4．掌握数字控温仪及KWL-80可控升温电炉的使用方法。
二、【实验原理】见教材三、【仪器试剂】SWKY数字控温仪1台；KWL－08可控升降温电炉1台，宽肩硬质玻璃样品管5只，纯Bi；纯Cd；石蜡油等。
四、【实验步骤】1．配制含Cd分别为0％、25％、50%、70%，100%的Bi、Cd混合物30g，分别装入硬质试管中，加少许石蜡油（1-3g）以防加热过程中样品氧化。
2．按图II-7-3连接SWKY数字控温仪与KWL－08可控升降温电炉，接通电源，将电炉置于外控状态。
3. 将不锈钢保护筒放入炉膛内，后把料管和传感器放在保护筒内，将电源开关置于“开”，仪器默认控温仪处于“置数”状态，“设定温度”为370℃，默认为320℃。
将控温仪调节到“工作”状态，系统开始升温。
【从炉体加热电源指示表上可以看到通电情况。
由于采用了外控控温方式，炉体上的加热调节开关不起作用。
】4．达到设定温度后，试样保温2-3 min，使试样熔化，再将传感器放入样品管中心。
（温度可能继续升高，可停止加热）5．将控温仪置于“置数”状态，电炉“外控”改为“内控”，“加热量调节”旋钮逆时针调至0，“冷风量调节”旋钮（电压 1 V左右）使体系冷却速度保持在4-6℃/ min 左右。
6．设定控温仪的定时时间间隔，15 s记录一次温度，直到出现平台以下，结束一组实验数据，画出步冷曲线。
7．换其它试样，重复3-6 步操作，依次测出所配试样的步冷曲线数据。
【注意事项】1. 加热时，将传感器至于炉膛内，以防温度过高。
2．实验炉加热时，温升有一定的惯性，炉膛温度可能会超过370℃，但如果发现炉体温度超过420C还在上升，应立即按“工作/置数”按钮，使控温仪上的“置数”灯亮，将测温探头插入样品管中，开启冷却风扇，转入测量步冷曲线的实验过程3. 冷却时，速度不宜过快，以防转折点不明显。
大学物理化学实验报告--二组分固枣液相图的测绘--张子科,刘开鑫(实验报告)
深圳大学物理化学实验报告--二组分固棗液相图的测绘--张子
科，刘开鑫
二.仪器试剂
三.实验数据及处理热电偶工作曲线
Pb～Sn相图
四.提问思考
1.步冷曲线各段的斜率以及水平段的长度与哪些因素有关？
答：对于斜率来说，与平衡记录仪的走纸速度和混合物中各物质的比例有关；对于水平长度来说，与控制冷却速度有关。
2.根据实验结果讨论各步冷曲线的降温速率控制是否得当。
3.如果用差热分析法或差示扫描发来绘制相图，是否可行？
4.试从实验方法比较测绘气—液相图的异同点。
答：不同点：确定坐标的方式不同。
相同点：都是确定温度与浓度的关系，两者的数据都是热力学平衡下的结果。
二组分固液平衡相图
按固态互溶情况液态完全互溶而固态完全不互溶液态完全互溶而固态部分互溶液态、固态完全互溶1、二组分固液态完全互溶的固-液平衡相图图a Ge(A) -Si(B)系统的熔点-组成图t /℃a0.00.20.40.60.81.0Ge(A)Si(B)x Bs(A+B)l(A+B)••s+lt 1L 1S 1t 2L 2S 2a 液相线固相线HgBr 2 (A)t /℃HgI 2 (B)w B图a 最低熔点的液固相图t /℃d-香芹(A)l-香芹(B)w B图a 最高熔点液固相图2 液态完全互溶而固态完全不互溶固相线l(A+B ）EDCl (A+B ）+s Bs(A)+l(A+B ）s(A)+s(B)0.00.20.40.60.8 1.0邻硝基氯苯（A)对硝基氯苯（B)x B80602040t /℃*A t *Bt邻硝基氯苯（A )-对硝基氯苯（B )系统的熔点-组成图•••共晶线（温度、三个相的组成都不变）液相线（凝固点降低曲线）E 点：液相能存在的最低温度，也是固相A 和B 能同时熔化的最低温度。
a0.00.20.40.60.81.0300250200Sn(A)Pb(B)x Bt /℃CDE350*At *Bt3272320.0110.260.710.96GFSn (A) -Pb(B)熔点••••••l(A+B)l+s β(A+B)s β(A+B)s α(A+B)+s β(A+B)l+ s α(A+B)aCED (1) 具有低共熔点的熔点-组成图CF 为Pb 在Sn 中的溶解度曲线l(A+B)s α(A+B)+s β(A+B)E 点：低共熔点3.固态部分互熔，液态完全互溶系统的相图(2)具有转变温度的熔点—组成图三相平衡线：Ag (A) –Pt (B)系统熔点-组成图0.00.20.40.60.81.0200016008001200Ag(A)Pt(B)w Bt /℃CE*At*Bt961GFl(A+B)l+s β(A+B)s α(A+B)+s β(A+B)s α(A+B)l+ s α(A+B)转变温度的含义：-l E (A+B) +s α(A+B)+ s β(A+B)ECD CF 为α固熔体中Pt 在Ag 中的溶解度曲线s α(A+B)1200 ℃s β(A+B)+ l Ea(1)热分析法原理：将系统加热到熔化温度以上，然后使其徐徐冷却，记录系统的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线，叫步冷曲线4、热分析法绘制相图——熔点-组成图有三种类型：(2) 由步冷曲线绘制t —x 图0.00.20.40.60.8 1.0邻硝基氯苯（A)对硝基氯苯（B)x B80602040℃*Bt*At τ/ st /℃80602040邻硝基氯苯（A)对硝基氯苯（x Bt /℃l(A+B ）l (A+B ）+s(B)s(A)+l(A+B ）••x B =0.33x B =0.63相图应用举例(1)——结晶分离ClNO2ClNO 2ClClNO2w =0.33w =0.01w =0.66如何分离？邻硝基氯苯对硝基氯苯表：邻、对位硝基氯苯的物理常数邻硝基氯苯（B)系统结晶分离原理示意图0.00.20.40.60.8 1.0邻硝基氯苯（A)对硝基氯苯（B)x B(A+B ）送82.2HG ••••结晶分离-精馏分离熔点-组成图沸点-组成图5、二组分形成化合物系统的相图C = S -R -R ´=3 -1 = 2根据生成化合物的稳定性：（1）形成相合熔点化合物（2）形成不相合熔点化合物几个组分相图？w B0.00.20.40.60.81.015001000t /℃1500Mg(A)Si(B)Mg 2Si(C)*At *Bt1430650•••638E 2看成由两个简单低共熔点相图组合而成x B =0.33a 步冷曲线l+s(B)s (C)+ll(A+B)s(A)+s(C)s(C)+ls(C)+s(B)a(1) 形成相合熔点化合物（熔化后液相与固相组成相同）ANa (A) -K(B)熔点-组成图0.00.20.40.60.81.010050-500Na(A)K(B)x Bt /℃H l(A+B)Js(A)+s(C)s(A)+*At Na 2K (C)（2）形成不相合熔点化合物（熔体与固相组成不同）Na 2K(s)Na(s)+熔体[l (Na+K)]在熔点以上，转晶反应同时消失C(s)降温a二组分系统相图小结(1)二组分相图的基本类型—按相互溶解度分类ABt/℃*At *Bt (a)二组分液态(或固态)完全互ABt /℃*At *Bt (b)二组分液态(或固态)完全不互溶类型*Bt具有转变温度的熔点—组成图生成相合熔点化合物系统二组分固态完全不互溶，液态完全互溶二组分固态部分互溶，液态完全互溶生成不相合熔点化合物系统。
SnBi二组分固液相图的绘制
Sn-Bi 二组分固液相图绘制【实验目】1． 掌握热分析法绘制二组分固液相图原理和方法。
2． 了解纯物质与混合物步冷曲线区别并掌握相变点温度确定方法。
3． 了解简单二组分固-液相图特点。
4． 掌握数字控温仪与KWL-80可控升温电炉使用方法。
【实验原理】压力对凝聚系统影响很小，因此通常讨论其相平衡时不考虑压力影响，故根据相律，二组分凝聚系统最多有温度和组成两个独立变量，其相图为温度-组成图。
热分析法：其原理是将系统加热融化，然后使其缓慢而均匀地冷却，每隔一定时间记录一次温度，绘制温度与时间关系曲线——步冷曲线。
若系统在均匀冷却过程中无相变化，其温度将随时间均匀下降；若系统在均匀冷却过程中有相变化，由于体系产生相变热与体系放出热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应温度，即为该组成体系相变温度。
由于冷却过程中常常发生过冷现象，其步冷曲线常如上图中虚线所示，由（a ）纯物质的步冷曲线 （b ）二组分混合物的步冷曲线 （c ）二组分低共熔混合物横轴表示混合物组成，纵轴表示温度，利用步冷曲线所得到一系列组成和所对应相变温度数据，就可以绘出相图，如下图：【仪器与试剂】SWKY 数字控温仪1台；KWL-08可控升降温电炉1台；不锈钢样品管1支；炉膛保护筒1个；传感器1支。
纯Bi ；纯Sn ；石灰粉等。
【实验步骤】1.（配含铋分别为0、20%、40%、70%、80%、100%（质量分数）铋-锡混合物各100g ，分别装入不锈钢样品管中，再加入少许石墨粉覆盖试样，以防加热过程中试样接触空气而氧化。
）2.按图2-16连接SWKY 数字控温仪与KWL-08可控升降温电炉，接通电源，将电炉置于 外控状态。
T BT/Kt/minW B /%简单低共熔混合物二组分系统步冷曲线及相图3.将炉膛保护筒放进炉膛内，再将盛有试样不锈钢样品管和传感器放入保护筒内。
将电源开关置于“开”，仪器默认控温仪处于“置数”状态，“设定温度”默认为320摄氏度。
(2023)二组分固液相图的绘制实验报告(一)
(2023)二组分固液相图的绘制实验报告(一)二组分固液相图实验报告实验目的了解二元混合物在不同温度下的相变关系，并绘制二组分固液相图。
实验材料•实验设备：热梯度仪•实验试剂：硫酸铜，硝酸钠实验步骤1.准备一组已知比例的硫酸铜和硝酸钠混合物。
2.将混合物放置于热梯度仪中，在不同温度下观察样品的相变情况，并记录下数据。
3.根据实验数据，绘制二组分固液相图。
实验结果在实验中，我们观察到硫酸铜-硝酸钠混合物在-10℃以下时为固体，-10℃至27℃之间为固液混合物，27℃以上为液体。
根据实验数据，我们绘制了以下的二组分固液相图：温度/℃相变类型相变点（硝酸钠比例）-10 固体-固液82.3%27 固液-液体53.6%图中横轴代表硝酸钠的比例，纵轴代表温度。
在固液相变区域，相变点上方的为基质，下方的为共晶体。
在液固相变区域，相变点下方的为基质，上方的为共晶体。
结论通过本次实验，我们成功绘制了硫酸铜和硝酸钠的二组分固液相图，并了解了混合物在不同温度下的相变关系。
实验结果对于理解材料的相变规律具有重要的意义。
实验分析固液相变在固液相变区，由于存在共晶，因此相变点会向左平移。
当硫酸铜的比例较高时，相变点随着温度的升高偏向硫酸铜固相方向，相反，当硝酸钠的比例较高时，相变点偏向硝酸钠固相方向。
当二者比例相等时，相变点达到最低点，即共晶点。
液固相变在液固相变区，由于存在共晶，因此相变点同样会向左平移。
当硝酸钠的比例增加时，相变点会偏向硝酸钠固相方向；相反，当硫酸铜的比例增加时，相变点偏向硫酸铜固相方向。
当二者比例相等时，相变点达到最低点，即共晶点。
实验思考本实验的主要任务是绘制硫酸铜与硝酸钠的二组分固液相图，对于掌握二元混合物的相变规律和理解材料的相变特性具有重要的意义。
在实验过程中需要注意的是，实验数据的记录应该准确无误。
此外，由于不同试剂的相变特性各异，因此在实际操作中也应该结合试剂本身的性质，对实验过程进行适当的优化。
二组分固-液相图的测绘
湖南师范大学化学化工学院College of Chemistry and Chemical EngineeringHunan Normal University物理化学实验报告实验题目：二组分固-液相图的测绘姓名：xxx学号：xxxxxxxxxxxx年级：xxx班级：sss实验日期：2016年4月8日一、实验目的(1)了解固-液相图的基本特点与常规测量方法的基本原理(2)用热分析法(步冷曲线法)测绘铅-锡二元金属相图(3)了解常规测温技术并学会铂电阻温度计的使用和标定二、实验基本原理(1) 二组分固-液相图(Phase Diagram of a Binary Solid-Liquid System)研究多相平衡体系的状态如何随浓度、温度、压力变化，并用图形表示出来，这种图形称为相图(Phase Diagram)。
以体系所含物质的组成为自变量，温度为应变量所得到的T－x图是常见的一种相图之一。
图2.6-1(a)是具有简单最低共熔点(the minimum eutectic point)的相图。
在相图的高温区为均匀的液相L区，下面是三个两相共存区。
而两个互不相溶的固相A、B和液相L三相平衡共存现象则是固-液相图最基本的特点。
图2.6-1 简单底共熔点固-液相图(a)及其步冷曲线(b)(2)热分析法和步冷曲线(Thermal Analytical Method and Cooling Curves)相图的测绘方法很多，其中热分析法是绘制相图最常用、也是最经典的实验方法之一。
其基本原理是，当体系缓慢而均匀的冷却(或加热)时，如果体系内部不发生相变化，则温度随时间均匀地改变；当体系内部有相变化时，在温度—时间图上出现转折点或水平线段。
图2.6-1(b)为与图2.6-1 (a)标示的三个组成相对应的步冷曲线。
步冷曲线(I)表示的是，将纯B液体冷却至纯B的凝固点TB以下时的步冷曲线。
由于在一定压力下，单组分的两相平衡体系自由度为零，所以当体系温度冷却到凝固点TB时，体系将保持恒定温度TB直到样品完全凝固，既从有第一颗固相析出开始到液相完全凝固这整个过程温度都不变化，因此，在曲线步冷曲线上出现一个水平段，然后再继续下降。