实验三 完全互溶双液系的平衡相图
同济实验完全互溶双液系气液平衡相图
实验一完全互溶双液系气液平衡相图的绘制一．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，可分为三类：（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1(a)所示。
（2）最大负偏差：混合物存在着最高沸点，如盐酸－水体系，如图1 (b)所示。
（3）最大正偏差：混合物存在着最低沸点，如正丙醇—水体系，如图1(c)）所示。
2折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。
溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同。
因此可先配制一系列已知组成的溶液，在恒定温度下测其折光率，作出折光率－组成工作曲线，便可通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。
三．仪器与试剂沸点仪，阿贝折射仪，调压变压器，超级恒温水浴，温度测定仪，长短取样管。
环己烷物质的量分数x环己烷为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0的环己烷-乙醇标准溶液，各种组成的环己烷－乙醇混和溶液。
四．实验步骤：1．环己烷－乙醇溶液折光率与组成工作曲线的测定调节恒温槽温度并使其稳定，阿贝折射仪上的温度稳定在某一定值，测量环己烷－乙醇标准溶液的折光率。
为了适应季节的变化，可选择若干温度测量，一般可选25℃、30℃、35℃三个温度。
2．测定待测溶液沸点和折光率（1）无水乙醇沸点的测定将干燥的沸点仪安装好。
从侧管加入约20 mL无水乙醇于蒸馏瓶内，并使传感器（温度计）浸入液体内。
完全互溶双液系气液平衡相图的绘制
实验四 完全互溶双液系气液平衡相图的绘制一．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，可分为三类：（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1(a)所示。
（2）最大负偏差：混合物存在着最高沸点，如盐酸－水体系，如图1 (b)所示。
（3）最大正偏差：混合物存在着最低沸点，如正丙醇—水体系，如图1(c)）所示。
t At AtAt Bt B t Bt / o Ct / o Ct / o Cx Bx Bx BABAABB(a)(b)(c)x 'x '图1 完全互溶双液系的相图对于后两种情况，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）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。
本实验中两相的成分分析均采用折光率法。
图2折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。
溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同。
徐州工程学院完全互溶双液系气液平衡相图的绘制
徐州工程学院完全互溶双液系气液平衡相图的绘制绘制完全混溶双液体体系的气液平衡相图1。
实验目的1。
测定常压下环己烷-乙醇双液体系的T-x图，找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点2.掌握阿贝折射仪的使用方法2。
实验原理由两种液体物质组成的双组分系统称为双液体系统。
根据两种组分溶解度的不同，可分为三种情况:完全混溶、部分混溶和完全不混溶当两种挥发性液体混合形成完全可混溶的体系时，如果两种组分的蒸汽压不同，则混合物的组成与平衡时的气相组成不同。
当压力保持恒定时，混合物的沸点与两种组分的相对含量有关。
在恒压下，完全混溶的双液体体系的真实气液平衡相图(t-x)可根据体系与拉乌尔定律的偏差分为三类:(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，该值小于两种纯液体的蒸汽压。
混合物具有最高沸点，如盐酸-水体系，如图2.7(b)所示(3)最大正偏差:存在最大蒸汽压值，该值大于两种纯液体的蒸汽压。
混合物的沸点最低，如图2.7(c)所示t/oct/oct Bt/oct bttatbxb(b)ATA XB(a)bax ‘ bax bx ‘(c)b图2.7双组分真实液体混合物的气液平衡相图(T-x图)后两种情况是具有恒定沸点的双液相图它们在最低或最高恒定沸点下具有相同的气相和液相组成，因此它们不能像第一种类型那样通过重复蒸馏将双液体系统的两种组分彼此分离，并且只能通过蒸馏和其他方法将一种纯物质和另一种恒定沸点混合物分离。
为了确定双液体系统的T-X相图，在气液平衡后，应同时确定双液体系统的沸点以及液相和气相的平衡组成。
本实验采用环己烷-乙醇体系，属于上述第三类。
t-x相图可以通过在沸点仪中蒸馏不同组成的混合物(如图2.8所示)并测量其沸点以及相应的气相和液相组成来绘制。
本实验中两相的成分分析用折射率法测定。
折射率是物质的特征值，与物质的浓度和温度有关，所以测量物质的折射率时需要恒温。
完全互溶双液系的平衡相图
7-目镜；
8-望远镜筒；
9-示值调节螺钉；
10-阿米西棱镜手轮；
11-色散值刻度圈；
12-棱镜锁紧扳手；
13-棱镜组；
14-温度计座；
15-恒温器接头；
16-保护罩；
17-主轴；
18-反光镜
阿贝折射仪是一种精密的
光学仪器，使用时注意以下几点：
☻使用时要注意保护棱镜，清洗时只能用擦镜纸而不 能用滤纸等。加 试样时不能将滴管口触及镜面。对于酸碱等腐蚀性液体不得用阿贝折射 仪。 ☻每次测定时，试样不可加地太多，一般加需加2－3滴即可。
在每一份样品的蒸馏过程中，正常回流1～2min后，即可 取样测定，不宜等待时间过长。
每次取样量不宜过多，取样时毛细滴管一定要干燥，不能 留有上次的残液，并且气相部分的样品要取干净。
使用阿贝折光仪时，棱镜上不能触及硬物（如滴管）。
六 数据处理
1. 将测得的折射率-组成数据列表，并绘 制成工作曲线。
恒温槽1台；阿贝折射仪1台；沸点仪1 套； 移液管(1mL2支、10mL1支)；具塞小 试管9支。 环己烷(A.R.)；无水乙醇(A.R.)
沸点仪原理图
1-温度计； 2-进样口； 3-加热丝； 4-气相冷凝液取样口 5-气相冷凝液
四 实验步骤
1. 调节恒温槽温度比室温高5℃，通恒温水于阿贝折射仪中。 2. 测定折射率与组成的关系，绘制工作曲线。
完全互溶双液系的气-液平衡相图
实验三完全互溶双液系的气-液平衡相图一、实验目的1.绘制常压下环己烷-乙醇双液系的T—X图，并找出最低恒沸点和最低恒沸混合物的组成。
2.学会阿贝折射仪的使用。
二、实验原理在大气压下，完全互溶双液系的沸点-组成相图有理想溶液及无恒沸点、最低恒沸点和最高恒沸点实际溶液四种：环己烷-乙醇体系沸点—组成图与乙醇-水体系沸点—组成图相似，同属实际溶液中第二类有最低恒沸点的。
其相图可通过阿贝折射仪测定不同组成样品体系在沸点温度时气-液相的折射率、查“折射率—组成工作曲线得相应的组成”来绘制的。
三、仪器药品1、仪器阿贝折射仪1台; 沸点仪1套; 恒温槽1台;0.1刻度水银温度计（0-100℃）2支；带磨口塞子的小样品管（2mL）16支;移液管(2mL)2支；胶头滴管2个； 50mL 烧杯10只（公用）；50mL量筒10只（公用）。
2、药品（1）无水乙醇(AR)；环己烷(AR); 二次蒸馏水。
（2）在样品瓶中依次加入环己烷10mL、20mL、30mL、40mL、50mL、60mL、70mL、80mL、90mL和乙醇90mL、80mL、70mL、60mL、50mL、40mL、30mL、20mL、20mL已知浓度的标准溶液（按纯样品的密度，换算成物质的量分数）9份。
（3）环己烷物质的量分数约为0.05、0.15、0.30、0.45、0.55、0.65、0.80、0.95的环己烷-乙醇溶液样品。
四、实验步骤1、测已知浓度的标准的折射率，作环己烷-乙醇的折射率-组成工作曲线（1）调节超级恒温槽水浴温度，使阿贝折射仪上的温度为250.1±℃左右。
（2）依次测已知浓度的标准溶液及纯乙醇和环己烷的的折射率（棱镜不能触及硬物如滴管，擦拭棱镜用擦镜纸）。
2、按图安装好沸点仪-沸点仪将一干燥、洁净的磁子放入已洗涤、干燥的沸点仪内，按图安装在实验室特制的磁力加热电热套内（250mL、只可覆盖圆底烧瓶底部1/5）；一支温度计离圆底烧瓶约0.5cm，另一支温度计水银球上沿与支管口下沿相齐。
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。
完全互溶双液系气液平衡相图的绘制实验报告
完全互溶双液系气液平衡相图得绘制ﻩ一.实验目得1。
测定常压下环己烷－乙醇二元系统得气液平衡数据,绘制沸点—组成相图。
2.掌握双组分沸点得测定方法,通过实验进一步理解分馏原理。
3。
掌握阿贝折射仪得使用方法。
二.实验原理两种液体物质混合而成得两组分体系称为双液系、根据两组分间溶解度得不同,可分为完全互溶、部分互溶与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,如果该两组分得蒸气压不同,则混合物得组成与平衡时气相得组成不同。
当压力保持一定,混合物沸点与两组分得相对含量有关。
恒定压力下,真实得完全互溶双液系得气—液平衡相图(T －x ),根据体系对拉乌尔定律得偏差情况,可分为3类:(1)一般偏差:混合物得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,比两个纯液体得蒸汽压都小,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,比两个纯液体得蒸汽压都大,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得双液系相图、它们在最低或最高恒沸点时得气相与液相组成相同,因而不能象第一类那样通过反复蒸馏得方法而使双液系得两个组分相互分离,而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质与另一种恒沸混合物、为了测定双液系得T —x 相图,需在气－液平衡后,同时测定双液系得沸点与液相、气相得平衡组成、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)中蒸馏不同组成得混合物,测定其沸点及相应得气、液二相得组成,即可作出T —x 相图。
本实验中两相得成分分析均采用折光率法测定。
折光率就是物质得一个特征数值,它与物质得浓度及温度有关,因此在测量物质得折光率时要求温度恒定、溶液得浓度不同、组成不同,折光率也不同、因此可先配制一系列已知组成得溶液,在恒定温度下测其折光率,作出折光率-组成工作曲线,便可通过测折光率得大小在工作曲线上找出未知溶液得组成。
完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制(2) 误差分析教学文稿
完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制(2)误差分析大学化学实验Ⅱ实验报告（物理化学部分）（贵州大学化学与化工学院——大学化学教学与示范中心）班级专业：环境科学091姓名：岳凡耀学号： 0908100121指导教师：谭蕾实验成绩：实验编号：十四实验项目名称：完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制报告人：岳凡耀同组人：赵安娜、赵芳、吴红、陈彦霖、孙腾实验时间：2011年4月 28日一、实验目的：1.掌握阿贝折射仪的使用方法通过测定混合物的折射率确定其组成。
2.学习常压下完全互溶双液系统气-液平衡相图的测绘方法，加深对相律、恒沸点的理解。
二、实验原理：相图是描述相平衡系统温度、压力、组成之间关系的图形，可以通过实验测定相平衡系统的组成来绘制。
两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。
若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系统；若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系统。
当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时，液体就会沸腾，此时气-液两相呈平衡，所对应的温度就是沸点。
双液系统的沸点不仅取决于压力，还与液体的组成有关。
表示定压下双液系统气-液两相平衡时温度与组成关系的图称为T-X B图或沸点-组成图。
恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气-液平衡相图（T-X），根据体系对乌拉尔定律的偏差情况，可分为三类：（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1（а）所示。
（2）最大负偏差：混合物存在着最高沸点，如盐酸-水体系，如图1（b）所示。
（3）最大正偏差：混合物存在着最低沸点，如正丙醇-水体系，如图1（c）所示。
图1 完全互溶双液系统的气-液平衡相图在最高沸点和最低沸点处，气相线与液相线相交，对应于此点组成的溶液，达到气-液两相平衡时，气相与液相组成相同，沸腾的结果只使气相量增加、液相量减少，沸腾过程中温度保持不变，这时的温度叫恒沸点，相应的组成叫恒沸组成。
压力不同，同一双液系统的相图不同，恒沸点及恒沸组成也不同。
完全互溶双液系相图
4.3 完全互溶的双夜系相图4.3.1 二组分系统的相律的应用最多可有四相平衡共存，是无变量系统。
最多可有三个自由度-T ，p ，x 均可变，属三变量系统。
因此，要完整的描述二组分系统相平衡状态，需要三维坐标的立体图。
但为了方便，往往指定一个变量固定不变，观察另外两个变量之间的关系，这样就得到一个平面图。
如： 保持温度不变，得 p-x 图 较常用 保持压力不变，得 T-x 图 常用 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。
若保持一个变量为常量，从立体图上得到平面图。
相律 单相，两个自由度。
最多三相共存。
二组分系统相图种类很多，以物态来区分，大致分为： 完全互溶双液系 气-液平衡相图 部分互溶双液系 完全不互溶双液系具有简单低共熔混合物 稳定化合物有化合物生成 不稳定化合物 固-液平衡相图 固相完全互溶 固相部分互溶固相部分互溶 等C 2C 24= f Φ+=Φ=--min max 1 3Φf ==min max 0 4f Φ==213f ΦΦ*=-+=-*min max1 2Φf ==*max min 3 0Φf ==4.3.2 理想的完全互溶双液系相图若A 、B 两种液体均能以任意比例相互混容形成均匀单一的液相，则该系统称为完全互溶双液系。
根据相似相容原理，它可以分为：理想的完全互溶双液系 和非理想的完全互溶双液系。
首先学习理想液态混合物的相图。
4.3.2.1. 理想溶液p-x 图设A 、B 形成理想溶液，其饱和蒸气压分别为P A * 和P B *，P 为体系的总蒸气压。
以x A 为横坐标，以P 蒸气压为纵坐标，在p-x 图上分别表示出P A 、P B 、P 与x A l 的关系。
p-x-y 图 同压下 ， 之间的关系若知道一定温度下的P A *、P B *，就可据液相组成（x A /x B ）求其气相组成（y A /y B ）px p p p y A A A A *==BAB A B A x x p p y y **=若 则 此时 即蒸气压大的组分在气相中浓度更大。
物理化学 第四章 第三节 完全互溶双液体系
若将P=P*A+(P*B-P*A) xB 代入PyB=P*BxB 可得
Px yB * PA ( P P ) xB
理想溶液的 p-x-y 图
* B B * * B A
(xA= 1-xB) (yA =1-yB)
据此可以分别求得气相和液相的组成。
如果要全面描述溶液蒸气压与气、液两相 平衡组成的关系，可根据在P-x图上画出液相线， 然后从液相线上取不同的xB值代入上式求出相应 的气相组成yB值,把它们连接起来即构成气相线。 气相线总是在液相线的下面（见图）
四、蒸馏、分馏与精馏
x t
8
y8 x7 x6 x5
y7 y6
y5 x4
x3 x2 x1 y4 y3 y2
x0
y1 y0
B
A
x xB
根据上面讨论，对于完全互溶的二组分液液体系，把气相不断地部分冷凝，或将液相不 断地部分气化，都能在气相中浓集易挥发组 分，在液相中浓集难挥发组分。这样进行一连 串的部分气化和冷凝，可将混合液A、B完全 分离，这就是精馏原理。 工业上和实验室中这种部分气化和冷凝是在 精馏塔和精馏柱中进行的。精馏实际上是简单 蒸馏的多次组合。所以塔板数越多，蒸馏的次 数亦越多，分离的效果亦就越好(见下图所示)。
塔板上气－液两项重新分配
精馏塔中，塔顶得低沸点物， 塔底得高沸点物。
四、蒸馏、分馏与精馏
如果溶液介于A和C之 间，假定为x1，则经 精馏后，从塔顶蒸出 组成 的是具有最低恒沸 x1 x2 B A C 点的恒沸物C，流入 塔釜的是沸点高的纯组分A。如果溶液组成介于C和B之间， 设为x2 ，则经分离后得到的馏出液为C与残液为纯B。
四、蒸馏、分馏与精馏
进料
加 热 棒 精馏塔示意图
双液系的气液平衡相图
一、目的要求1．用沸点仪测定在一大气压下乙醇及环己烷双液系的气液平衡时气相与液相的组成及平衡温度，绘制温度-组成图，并找出恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。
2．学会阿贝折光仪的使用。
二、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称为双液系，两种液体若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶的双液系。
若只能在一定比例范围内互相溶解，则称部分互溶双液系。
双液系的气液平衡相图T-x 图可分为三类，见图5-1。
相线，表示在不同溶液的沸点时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。
例如图x，液相组成点x。
无水乙醇(ml)1234环己烷(ml)43213．用阿贝折光仪测标准溶液以及纯乙醇、纯环己烷的折射率。
4．测定体系的沸点及气液两相的折射率。
测定方法如下：将一配制好的样品注入沸点仪中，液体量应盖过加热丝，处在温度计水银球的中部，旋开冷凝水，接通电源，电压不能超过规定电压，否则会烧断加热丝。
当液体沸腾、温度稳定后，记下沸腾温度及环境温度，并停止加热。
分别用滴管吸取气相及液相的液体用阿贝折光仪测其折射率，每份样品读数二次取平均值。
测定完之后，将沸点仪中的溶液倒回原试剂瓶中，换另一种样品按上述操作进行测定。
五、注意事项1．沸点仪中没有装人溶液之前绝对不能通电加热，如果没有溶液，通电加热丝后沸点仪会炸裂。
2．一定要在停止通电加热之后，方可取样进行分析。
3．使用阿贝折光仪时，棱镜上不能触及硬物（滴管），用擦镜纸擦镜面。
六、数据处理1．将标准溶液的体积百分数按式(5-1)换算成重量百分数，然后以重量百分数对折射作图。
W%=×100% (5-1)式中V1、D1分别代表乙醇的体积及比重，乙醇的比重在20℃为0.7893；V2、D2分别代表环己烷的体积及比重，环己烷的比重在20℃时为0.7791。
2．沸点校正，由于温度计的水银柱未全部浸人待测温度的区域内而须进行露茎校正。
校正公式 D t露＝K·n·（t测一t环） (5-2)式中K=0.00016，n为露出于被测体系之外的水银柱长度，t测为测量温度计上的读数，t环为环境温度。
物化实验报告 双液系的气液平衡相图
USTC 3 系 摘要：水和正丙醇的完全互溶溶液，当组成不同时其沸点和气相、液相的成分也不同。本实 验通过测量不同组成下的水和正丙醇的溶液在沸点时气相和液相的折射率， 由正丙醇－水溶 液折光率与组成工作曲线可查出对应折射率的组分。 由于温度测量存在误差， 实验中对测量 温度计进行露茎校正和压力校正。由实验结果便可作出水-正丙醇的气液平衡相图。 关键词 ：沸点 折射率 温度校正 气液平衡相图。
沸点仪的设计虽各有异，但其设计思想都集中在 如何正确地测定沸点和气液相的组成，以及防止过热 和避免分馏等方面。我们所使用的沸点仪如图 5-4 所 示： 这是一只带有回流冷凝管的长颈圆底烧瓶，冷凝 管底部有一球形小室 D，用以收集冷凝下来的汽相样 品。液相样品则通过烧瓶上的支管 L 抽取，图中 E 是 一根用 300W 的电炉丝截制而成的电加热丝，直接浸 入溶液中加热，以减少溶液沸腾时的过热暴沸现象。 温度计安装时须注意使水银球一半浸在液面下，一半 露在蒸气中，并在水银球外围套一小玻璃管 C，这样， 溶液沸腾时，在气泡的带动下，使气液不断喷向水银 球而自玻璃管上端溢出；小玻璃管 C 还可减少沸点周 围环境（如空气流动或其它热源的辐射）对温度计读 数可能引起的波动，因此这样测得的温度就能较好地 代表气液两相的平衡温度。 分析平衡时气相和液相的组成，须正确取得气相 和液相样品。沸点仪中蒸气的分馏作用会影响气相的 图 5-4 沸点仪 平衡组成，使取得的气相样品的组成与气液平衡时的 A-盛液容器； B-测量温度计； 组成产生偏差，因此要减少气相的分馏作用。本实验 C-小玻管； D-小球； E-电热丝 中所用沸点仪是将平衡时的蒸气凝聚在小球 D 内，在 F-冷凝管； G-温度计； L-支管 容器 A 中的溶液不会溅入小球 D 的前提下，尽量缩短 小球 D 与大球 A 的距离，为防止分馏，尽量减少小球 D 的体积即可达此目的。为了加速达 到体系的平衡，可把 D 球中最初冷凝的液体倾回到容器 A 中。 沸点的测定 用玻璃水银温度计测量溶液的沸点，如图 5-5，固定在沸点仪上的水银温度计是全浸式 的，使用时除了要对温度计的零点和刻度误差等因素进行校正外，还应作露茎校正。这是由 于温度计未能完全置于被测体系中而引起的。 根据玻璃与水银膨胀系数的差异， 校正值的计 算式为： t 露/℃=1.610-4·n·(t 观-t 环) 校正的方法是在测量沸点的温度计 B 旁再固定一支同样精度的温度计 G， G 的水银球底 部应置于测量温度计沸点稳定值至固定温度计橡皮塞露出那一段水银柱的中部。 读沸点时同 时读取温度计 G 上的读数，得到温度 t 观和 t 环。在测量过程中，由于组成的变动，t 观也在变 动，因此温度计 G 的位置也应随着沸点稳定值而进行调整，始终让其置于温度计 B 露出水 银柱的中部。式中的 n 是露出那段水银柱的长。1.610-4 是水银对玻璃的相对膨胀系数。 沸点除了要进行露茎校正外，还需要进行压力校正。标准大气压下（ P=760mmHg 或 101325Pa）测得的沸点为正常沸点。实际测量时，压力一般都不恰好为标准大气压。应用特 鲁顿规则及克劳修斯－克拉贝龙公式，可得溶液沸点随大气压变动而变动的近似值：
完全互溶双液系相图的绘制
完全互溶双液系相图的绘制
（1 ） 编号
（2）依次移入0 、 1.00 、 2.00 、 … 9.00 、10 .00mL环 己烷
标准 溶液
（4）轻轻摇动， 混合均匀（公用）
（3）依前次顺序移0 、 1.00 、 2.00 、 … 9.00 、10 .00mL乙醇
3.真实液态混合物的气液平衡相图—温度组成图
（1）一般正 偏差不一般负偏差 系统的温度 - 组成 图不理想系统的类 似。如：右图
完全互溶双液系相图的绘制
（2）最大正偏差系统
温度 - 组成图上出现最低点。
该点，气相线不液相线相切。
对应亍此点组成的液相在该
指定压力下沸腾时产生的气相不
液相组成相同，故沸腾时温度恒
氯仿 - 丙酮系统的 温度 - 组成图(具有最大负偏差)
完全互溶双液系相图的绘制
4.乙醇-环己烷系统的气液平衡相图—T-x-y
恒沸点 恒沸混合物组成
5.测定方法—回流冷凝法
完全互溶双液系相图的绘制
（1）分别测定乙醇、环己烷的沸点 （2）测定混合系统的气液平衡温度； 并测定气、液两相的折射率；
（3）根据折射率确定相组成；
(2)丌必拘泥亍以 坐标的原点作为 分度的零点。
八. 思考题
完全互溶双液系相图的绘制
1. 本实验所用环己烷中混有少量乙醇， 对实验结果有何影响？为什么？。
2. 沸点仪中加沸石的目的是什么？ 3. 绘制标准工作曲线的目的是什么？
4. 本实验中，样品的加入量是否必须 十分精确？为什么？
5. 测工作曲线不测样品时折射仪恒温 温度是否必须一致？为什么？
1
完全互溶双液系统气 液平衡相图的绘制2误差分析
大学化学实验□实验报告（物理化学部分）（贵州大学化学与化工学院——大学化学教学与示范中心）班级专业：_________ 环境科学091姓名：__________ 岳凡耀学号：_________ 0908100121指导教师：_____________ 谭蕾实验成绩：_____________________________实验编号：十四实验项目名称：完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制报告人：岳凡耀同组人：赵安娜、赵芳、吴红、陈彦霖、孙腾实验时间：2011年4月28日一、实验目的：1.掌握阿贝折射仪的使用方法通过测定混合物的折射率确定其组成。
2.学习常压下完全互溶双液系统气-液平衡相图的测绘方法，加深对相律、恒沸点的理解。
二、实验原理：相图是描述相平衡系统温度、压力、组成之间关系的图形，可以通过实验测定相平衡系统的组成来绘制。
两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。
若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系统；若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系统。
当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时，液体就会沸腾，此时气-液两相呈平衡，所对应的温度就是沸点。
双液系统的沸点不仅取决于压力，还与液体的组成有关。
表示定压下双液系统气-液两相平衡时温度与组成关系的图称为T-X B图或沸点-组成图。
恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气-液平衡相图(T-X)，根据体系对乌拉尔定律的偏差情况，可分为三类：(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1 ( a ) 所示。
(2)最大负偏差：混合物存在着最高沸点，如盐酸-水体系，如图1 ( b)所示。
(3 )最大正偏差：混合物存在着最低沸点，如正丙醇-水体系，如图1 (c)所示。
图1完全互溶双液系统的气-液平衡相图在最高沸点和最低沸点处，气相线与液相线相交，对应于此点组成的溶液，达到气-液两相平衡时，气相与液相组成相同，沸腾的结果只使气相量增加、液相量减少，沸腾过程中温度保持不变，这时的温度叫恒沸点，相应的组成叫恒沸组成。
53完全互溶双液系统
再见！
精馏：实现A、B的完全分离，通过精馏塔实现。分离效果 与精馏时的外压和精馏塔的塔板数有关。精馏、分馏原理如 下图所示：
四、蒸馏、分馏与精馏
y8 x
t
8
x7 x6
x5
x4
A
y7 y6
x3 x2
x xB
y5
y4
y3
y2
x1
y1y0
x0
B
四、蒸馏、分馏与精馏
进料 加 热 棒
精馏塔示意图
四、蒸馏、分馏与精馏
p- xB呈 线 性 关:系
p
定温下，气液平衡时气相组成为：
yAppApA*(p pB A* *xApA*)xB
pA* A
xB
pB* B
一、理想的完全互溶的双液系统
1. 理想液态混合物的蒸气压（定T下，p-x图）
不同温度下的p-x图
一、理想的完全互溶的双液系统
1. 理想液态混合物的蒸气压（定T下，p-x图）
系统物质的总组成点不管相的存在状态假设某压力下液态混合物沸腾时气液平衡的物系点为的总量分配在气相分配在液相物系点中二杠杆规则推广到任意相图的两相平衡区液偏离拉乌尔定律都很大px图上形成最高点
第三节 完全互溶双液系统
二组分系统的相律
二组分相律
f=K– + 2 = 2– + 2 = 4–
最多自由度 f = 4–1=3（T、p、x）
A
B
T x1
x2
x3 x4
A
xB
B
一、理想的完全互溶的双液系统
T-p-x图
T
液 pA*
TA*
液
A
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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。
四、仪器药品
1.仪器
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。
2.药品
环己烷; 异丙醇。
五、实验步骤
1.调节恒温槽温度比室温高5℃左右，通恒温水于阿贝折射仪中。
2.测定折射率与组成的关系
作工作曲线: 将9支小试管编号，依次移入0.100mL、0.200mL、…、0.900mL的环己烷，再依次移入0.900mL、0.800mL、…、0.100mL的异丙醇，轻轻摇动，混合均匀，配成9份已知浓度的溶液（按纯样品的密度，换算成质量百分浓度）。
用阿贝折射仪测定每份溶液的折射率及纯环己烷和异丙醇的折射率。
以折射率对浓度作图，即可绘制工作曲线。
3.测定沸点与组成的关系
方法一:连续测定法
沸点仪装置图如图Ⅲ-4-3所示。
加热使沸点仪中溶液沸腾，待溶液沸腾且回流正常后１min～２min，旋转活塞成图Ⅲ-4-4所示位置。
用毛细滴管吸取少许样品(即为气相样品)，随即将活塞转回回流位置(如图Ⅲ-4-5所示)。
把所取的样品迅速滴入折射仪中，测其折射率n g。
再用另一支滴管吸取沸点仪中的溶液，测其折射率n l。
在每次取气相和液相样品分析前，要分别记下沸点仪中温度计的气相温度t g和液相温度t l。
图Ⅲ-4-3 沸点仪图III-4-5 回流
本实验是以恒沸点为界，把相图分成左右两半，分两次来绘制相图的。
具体方法如下:
①右一半沸点—组成关系的测定
在三口瓶中加入20mL异丙醇和1mL环己烷，再加入几小块沸石，按上述方法测定n g 和n l，并记下温度t g和t l，然后依次加入1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、6.0mL、25.0mL 环己烷。
每加一次环己烷都要按上述方法分别测定其n g和n l及温度t g和t l。
实验完毕后将溶液倒入回收瓶中。
②左一半沸点—组成关系的测定
在三口瓶中加入50mL环己烷，依次加入0.3mL、0.5mL、0.7mL、1.0mL、2.5mL、5.0mL、12.0mL的异丙醇，分别按①进行测定。
方法二:间歇测定法
在测定沸点与组成的关系时，也可以用间歇方法测定。
每种含不同质量百分数的溶液由教师事先配好，同学按顺序号依次测定。
把事先配好的第一份溶液25mL加入沸点仪中，加入沸石，待沸腾稳定后，读取沸点温度，立即停止加热。
取气相冷凝液测其折射率，而后再取液相液体测其折射率，然后用滴管取尽沸点仪中的测定液，放回原试剂瓶中。
在沸点仪中再加入25mL新的待测液，用上述方法同样依次测定。
注意:在更换溶液时，务必用滴管取尽沸点仪中的测定液，以免带来误差。
六、注意事项
1.由于整个体系并非绝对恒温，气、液两相的温度会有少许差别，因此沸点仪中，温度计水银球的位置应一半浸在溶液中，一半露在蒸气中。
并随着溶液量的增加要不断调节水银球的位置。
2.实验中尽可能避免过热现象，为此每加两次样品后，可加入一小块沸石，同时要控制好液体的回流速度，不宜过快或过慢（回流速度的快慢可调节加热温度来控制）。
3.在每一份样品的蒸馏过程中，由于整个体系的成分不可能保持恒定，因此平衡温度会略有变化，特别是当溶液中两种组成的量相差较大时，变化更为明显。
为此每加入一次样品后，只要待溶液沸腾，正常回流１min～２min后，即可取样测定，不宜等待时间过长。
4.每次取样量不宜过多，取样时毛细滴管一定要干燥，不能留有上次的残液，气相取样口的残液亦要擦干净。
5.整个实验过程中，通过折射仪的水温要恒定，使用折射仪时，棱镜不能触及硬物(如滴管)，擦拭棱镜用擦镜纸。
七、数据处理
1.将实验中测得的折射率—组成数据列表，并绘制成工作曲线。
2.将实验中测得的沸点—折射率数据列表，并从工作曲线上查得相应的组成，从而获得沸点与组成的关系。
3.绘制沸点—组成图，并标明最低恒沸点和组成。
4.在精确的测定中，还要对温度计的外露水银柱进行露茎校正。
【思考问题】
1.在该实验中，测定工作曲线时折射仪的恒温温度与测定样品时折射仪的恒温温度是否需要保持一致？为什么？
2.过热现象对实验产生什么影响？如何在实验中尽可能避免？
3.在连续测定法实验中，样品的加入量应十分精确吗？为什么？
4.试估计哪些因素是本实验的误差主要来源？
附录:
具有最低恒沸点的双液体系是很多的，除了本实验中介绍的环己烷-异丙醇体系外，下面再介绍其它二种体系，以便在实验中需要改变体系时作参考。
1.苯-乙醇体系
右半分支:先加入30mL乙醇，然后依次加入苯1.0mL、2.0mL、3.0mL、5.0mL、10.0mL、15.0mL、17.5mL。
左半分支:先加入50mL苯，然后依次加入乙醇0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、3.0mL、5.0mL、13.5mL。
2.环己烷-乙醇体系
右半分支:先加入20mL乙醇，然后依次加入环己烷0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、4.0mL、14.0mL、20.0mL。
左半分支:先加入50mL环己烷，然后依次加入乙醇0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL、2.0mL、14.0mL。