二组分简单共熔体系相图的绘制
物化实验
物化实验二组分简单共熔体系相图的绘制1. 对于不同成分混合物的步冷曲线，其水平段有什么不同？答：纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段，混合物在共熔温度时出现水平段。
而平台长短也不同。
2. 作相图还有哪些方法？答：作相图的方法还有溶解度法、沸点法等。
3. 通常认为，体系发生相变时的热效应很小，则用热分析法很难测得准确相图，为什么？在含Bi30%和80%的二个样品的步冷曲线中第一个转折点哪个明显？为什么？答：因为热分析法是通过步冷曲线来绘制相图的，主要是通过步冷曲线上的拐点和水平段(斜率的改变)来判断新相的出现。
如果体系发生相变的热效应很小，则用热分析法很难产生拐点和水平段。
30%样品的步冷曲线中第一个转折点明显，熔化热大的Sn先析出，所以当发生相变时可以提供更多的温度补偿，使曲线斜率改变较大。
4. 有时在出现固相的冷却记录曲线转折处出现凹陷的小弯，是什么原因造成的？此时应如何读相图转折温度？答：这是由于出现过冷现象造成的，遇到这种情况可以通过做延长线的方式确定相图的转折温度。
5. 金属熔融系统冷却时，冷却曲线为什么出现折点？纯金属、低共熔金属、及合金等转折点各有几个？曲线形状为何不同？答：因为金属熔融系统冷却时，由于金属凝固放热对体系散热发生一个补偿，因而造成冷却曲线上的斜率发生改变，出现折点。
纯金属、低共熔金属各出现一个水平段，合金出现一个折点和一个水平段。
由于曲线的形状与样品熔点温度和环境温度、样品相变热的多少、保温加热炉的保温性能和样品的数量均有关系，所以样品的步冷曲线是不一样的。
对于纯金属和低共熔金属来说只有一个熔点，所以只出现平台。
而对于合金来说，先有一种金属析出，然后2种再同时析出，所以会出现一个折点和一个平台。
6. 有一失去标签的Sn－Bi合金样品，用什么方法可以确定其组成？答：可以通过热分析法来确定其组成。
首先通过热分析法绘制Sn－Bi的二组分相图，然后再绘制该合金样品的步冷曲线，与Sn－Bi的二组分相图对照即可得出该合金的组成。
二组分金属相图的绘制标准版文档
实验步骤
样品配制
用台称分别称取配制含锡25%、75%的铋 锡混合物各40g，混合均匀，装入样品管， 加入少量石蜡油覆盖。
3.绘制步冷曲线
将样品管放入立式电炉中加热至熔化，关 闭电炉，冷却，每半分钟记录一个温度值。
数据处理
1.查出纯Bi、纯Sn的熔点
2.找出各步冷曲线中拐点和平台对应的温 度值。
3. 以温度为纵坐标，以组成为横坐标，绘 出Sn—Bi合金相图。
用二台元称 简分单别低称共取熔配体制系含的锡冷却25曲%、线7具5%有的所铋示锡的混形合状物各40g，混合均匀，装入样品管，加入少量石蜡油覆盖。 找二出元各 简步单冷低曲共线熔中体拐系点的和冷平却台曲对线应具的有温所度示值的。形状
放出的热量相抵偿，冷却曲线就会出现转折或 二将元样简 品单管低放共入熔立体式系电的炉冷中却加曲热线至具熔有化所，示关的闭形电状炉，冷却，每半分钟记录一个温度值。
查出纯Bi、纯Sn的熔点 了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。 了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。 当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线;当体系内发生相变时，则因体系产生之相变 热与自然冷却时体系放出的热量相抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。
当二熔元融 简体单系低在共均熔匀体冷系却的过冷程却中曲无线相具变有化所时示，的其形温状度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线;当体系内发生相变时，则因体系产生之相变
水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成 热用与台自 称然分冷别却称时取体配系制放含出锡的25热%、量7相5%抵的偿铋，锡冷混却合曲物线各就4会0g出，现混转合折均或匀水，平装线入段样，品转管折，点加所入对少应量的石温蜡度油，覆即盖为。该组成合金的相变温度。
二组分金属相图的绘制.
实验六二组分金属相图的绘制【实验目的】1. 学会用热分析法测绘Sn—Bi二组分金属相图。
2. 了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。
3. 了解热电偶测量温度和进行热电偶校正的方法。
【基本要求】（1）学会用热分析法测绘Sn-Bi二组分金属相图。
（2）掌握步冷曲线的绘制和利用。
【实验原理】测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或两种金属混合物熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。
利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。
二元简单低共熔体系的冷却曲线具有图2-5-1所示的形状。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。
此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。
见图2-5-2。
遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。
图6-1 根据步冷曲线绘制相图图6-2 有过冷现象时的步冷曲线【仪器试剂】立式加热炉1台；保温炉1台；镍铬-镍硅热电偶1副；不锈钢样品管4个；250mL烧杯1个。
Sn(化学纯)；Bi(化学纯)；石腊油；石墨粉。
【实验步骤】1. 样品配制用感量0.1g的台称分别称取纯Sn、纯Bi各50g，另配制含锡20%、40%、60%、80%的铋锡混合物各50g，分别置于坩埚中，在样品上方各覆盖一层石墨粉。
4二组分金属相图的绘制
实验四二组分金属相图的绘制【目的要求】1. 学会用热分析法测绘Sn-Bi二组分金属相图。
2. 了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。
3. 学会金属相图实验数据的采集，步冷曲线的绘制、相图曲线的绘制。
【实验原理】测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或两种金属混合物熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。
利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。
二元简单低共熔体系的步冷曲线及相图如图2-5-1所示。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。
此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使转折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。
见图2-5-2。
遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。
图1 根据步冷曲线绘制相图图2 有过冷现象时的步冷曲线【仪器试剂】电脑1台；立式加热炉1台；保温炉1台；调压器1台；镍铬-镍硅热电偶1副；不锈钢样品管6个。
Sn(C.P.)；Bi(C.P.)；石蜡油；【实验步骤】1. 样品配制用台称分别称取纯Sn、纯Bi各100g，另配制含锡20%、42%、60%、80%的铋锡混合物各100g，分别置于不锈钢样品管中，在样品中加入少量石蜡油。
2. 绘制步冷曲线(1) 将热电偶及测量仪器如图3连接好。
(2) 将盛放样品的不锈钢管放入加热炉内加热(控制炉温不超过400℃)。
物理化学实验报告二组分简单共熔合金相图绘制
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、了解固液平衡相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。
二、主要实验器材和药品1、仪器：KWL-II金属相图(步冷曲线)实验装置、微电脑控制器、不锈钢套管、硬质玻璃样品管、托盘天平、坩埚钳2、试剂：纯锡（AR）、纯铋（AR）、石墨粉、液体石蜡三、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的影响，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。
较为简单的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瓦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或Bi- Sn系统。
研究凝聚系统相平衡,绘制其相图常采用溶解度法和热分析法。
溶解度法是指在确定的温度下，直接测定固液两相平衡时溶液的浓度，然后依据测得的温度和溶解度数据绘制成相图。
此法适用于常温F易测定组成的系统，如水盐系统。
热分析法(步冷曲线法)则是观察被研究系统温度变化与相变化的关系，这是绘制金属相图最常用和最基本的实验方法。
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。
其原理是将系统加热熔融，然后使其缓慢而均匀地冷却，每隔定时间记录一次温度，物系在冷却过程中温度随时间的变化关系曲线称为步冷曲线(又称为冷却曲线)。
根据步冷曲线可以判断体系有无相变的发生。
当体系内没有相变时，步冷曲线是连续变化的;当体系内有相变发生时，步冷曲线上将会出现转折点或水平部分。
这是因为相变时的热效应使温度随时间的变化率发生了变化。
因此，由步冷曲线的斜率变化可以确定体系的相变点温度。
测定不同组分的步冷曲线，找出对应的相变温度，即可绘制相图。
二组分金属相图的绘制
二组分金属相图的绘制一、实验目的1.了解固-液相图的基本特点；2.学会用热分析法测绘Sn—Bi二组分金属相图；3.了解热电偶测量温度和进行热电偶校正的方法。
二、实验原理测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线叫步冷曲线。
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生之相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。
利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。
二元简单低共熔体系的冷却曲线具有图1所示的形状。
图1 根据步冷曲线绘制相图将步冷曲线的转折温度与对应的组成描点，连结这些点得液相单相区与固液双相区的分界线；由各组成样品平台温度的平均值做低共熔线；从低共熔线往下作垂线，垂线长度对应的平台长度，连接这些点得塔曼三角形，从而确定固溶体区的边界和低共熔点。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。
此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难，见图2。
遇此情况，可延长dc 线与ab 线相交，交点e 即为转折点。
三、仪器及试剂1.仪器: 数字控温仪；KWL-08可控升降温电炉；铂电阻温度传感器；计算机2.药品: Sn(化学纯)；Bi(化学纯)；石墨粉。
四、实验步骤1. 配制Bi 质量百分数为5％、20％、40％、60％、70％、80％、95％的Bi-Sn 混合物 克，分别装入金属样品管中，再加入少许石墨（约 克），以防金属加热过程中接触空气而氧化。
物理化学实验报告二组分简单共熔合金相图绘制
物理化学实验报告⼆组分简单共熔合⾦相图绘制⼀、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、了解固液平衡相图的特点，进⼀步学习和巩固相律等有关知识。
⼆、主要实验器材和药品1、仪器：KWL-II⾦属相图(步冷曲线)实验装置、微电脑控制器、不锈钢套管、硬质玻璃样品管、托盘天平、坩埚钳2、试剂：纯锡（AR）、纯铋（AR）、⽯墨粉、液体⽯蜡三、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的影响，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。
较为简单的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⽡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或Bi- Sn系统。
研究凝聚系统相平衡,绘制其相图常采⽤溶解度法和热分析法。
溶解度法是指在确定的温度下，直接测定固液两相平衡时溶液的浓度，然后依据测得的温度和溶解度数据绘制成相图。
此法适⽤于常温F易测定组成的系统，如⽔盐系统。
热分析法(步冷曲线法)则是观察被研究系统温度变化与相变化的关系，这是绘制⾦属相图最常⽤和最基本的实验⽅法。
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。
其原理是将系统加热熔融，然后使其缓慢⽽均匀地冷却，每隔定时间记录⼀次温度，物系在冷却过程中温度随时间的变化关系曲线称为步冷曲线(⼜称为冷却曲线)。
根据步冷曲线可以判断体系有⽆相变的发⽣。
当体系内没有相变时，步冷曲线是连续变化的;当体系内有相变发⽣时，步冷曲线上将会出现转折点或⽔平部分。
这是因为相变时的热效应使温度随时间的变化率发⽣了变化。
因此，由步冷曲线的斜率变化可以确定体系的相变点温度。
测定不同组分的步冷曲线，找出对应的相变温度，即可绘制相图。
二组分凝聚系统相图.
T
' c
等压
c'
两相
T/K
453
413
373
Tc
c
0.2 0.4 0.6
单相
0.8 1.0
0
水
质量分数 水-烟碱的溶解度图
烟碱
6.4 二组分凝聚系统相图 一、二组分固态完全不互溶系统液固平衡相图
1. 热分析法
基本原理：二组分系统 C=2，指定压力不变，
f * = C +1 -F =3 -F
F = 1
f f 1 ** f f 2
*
相点 表示某个相状态（如相态、组成、温度等）的 点称为相点。 物系点 相图中表示系统总状态的点称为物系点。在T-x 图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线上、 下移动；在水盐相图上，随着含水量的变化，物系 点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。
单相区，物系点与相点重合；两相区中，只有 物系点，它对应的两个相的组成由对应的相点表示
B
3. 全部变为固体Bi后
f * C 1 Φ 1
t /s
温度又可以下降 纯Cd步冷曲线与之相同
Cd-Bi二元相图的绘制
w(Cd) 0.2
的步冷曲线
b
T /K
f* 2
C
D
f * 1
1. 加热到b点,Bi-Cd全部熔化 Φ 1 f * 2 1 Φ 2 温度可以下降,组成也可变 2. 冷至C点,固体Bi开始析出 Φ 2 f * 2 1 Φ 1 温度可以下降 3.D点固体Bi、Cd同时析出
Φ 3
f* 0 温度不能改变 f * 1 4.熔液消失,Bi和Cd共存
f 2 1 Φ 0
*
二组分简单共熔系统平衡相图
二组分简单共熔系统平衡相图二组分简单共熔系统平衡相图周韬摘要：本实验测定了Sn-Zn二组分简单共熔系统的平衡相图。
关键词：共熔体系； 1前言沈王庆、覃松、陈功在测定Sn-Pb二组分共熔相图时①利用热电偶和步冷曲线测定不同比例混合物的熔点，将实验数据用excel进行处理绘制出了平衡相图。
由于Pb有毒性，所以本次实验改测Sn-Zn二组分的共熔曲线。
热电偶数据用无纸记录仪通过电脑记录，最后的数据运用origin进行处理，得到的实验结果与文献值能够较好的符合。
2 实验部分 2.1原理一般，由于热分析法中的步冷曲线法仪器简单易得、操作简单以及结果准确等优点，二组分金属共熔系统相图的绘制都采用此种办法进行数据测定。
两种金属混合熔化，在进行缓慢冷却的过程中，混合组分没有相变时，温度连续下降，冷却的温度-时间曲线（步冷曲线）为一条光滑的曲线；当组分发生相变时，发出相变热，补偿了一部分的热量散失，所以连续下降的步冷曲线出现一个转折点或者一段平台。
而二组分的金属混合物一般会产生两个相变点，所以步冷曲线会出现如图1所示的步冷曲线：将不同含量的混合物的相变点都画到一个坐标图上，即为这两种金属的相图。
图1两组分金属步冷曲线图2二组分金属简单共熔相图在实际的实验操作过程中，步冷曲线常常出现过冷现象。
过冷现象是一种热力学上的不稳定状态，结晶时，实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。
在通过外界摩擦等作用下会迅速凝固，并使温度回升，表现在步冷曲线上便是一个V字形。
出现过冷现象是，只需要将转折后的曲线延长与转折出现之前的曲线相交，交点温度即为相变温度。
2.2实验方法 2.2.1主要仪器及药品仪器镍铬-镍硅热电偶1支；盛合金的硬质玻璃管7只；高温管式电炉2只（加热炉、冷却炉）；调压器（2kw）1只；二元合金相图计算机测试系统1套。
试剂锌、锡、铋（AR）；石墨粉。
2.2.2实验方法①如图所示安装仪器并接好电路图3有过冷现象的步冷曲线图4步冷曲线测定装置图1 调压器；2 UJ-36电位差计；3 热电偶；4小瓷管； 5硬质玻璃管；6 金属混合物；7 加热炉（冷却炉）；②校正热电偶以及制作步冷曲线。
2-第二节简单双组份凝聚体系相图
这样就得到了Bi-Cd的T-x图。
Cd-Bi二元相图的绘制
Cd-Bi二元相图的分析 图上有4个相区：
* f 1. AEH线之上，熔液（l）单相区， 2 * f 1 2. ABE之内，Bi(s)+ l 两相区，
3. HEM之内，Cd(s)+ l 两相区， 4. BEM线以下， Bi(s)+Cd(s)两相区，
部分互溶的双液系
部分互溶的双液系
（2）具有最低会溶温度 水-三乙基胺的溶 解度图如图所示。 在 TB 温度（约为291.2K） 以下，两者可以任意比 例互溶，升高温度，互 溶度下降，出现分层。
TB 以下是单一液相
区，以上是两相区。
部分互溶的双液系
部分互溶的双液系
（3）同时具有最高、最低会溶温度 如图所示是水和烟碱的 溶解度图。 在最低会溶温度 TC'(约 334 K)以下和在最高会溶温 度 Tc (约481K)以上，两液体 可完全互溶，而在这两个温 度之间只能部分互溶。 形成一个完全封闭的溶度曲 线，曲线之内是两液相区。
简单的低共熔混合物
图中有两个特殊点：
L点 冰的熔点。盐 的熔点极高，受溶解度 和水的沸点限制，在图 上无法标出。
A点 冰+ (NH4 ) 2 SO4 (s) + 溶液三相共存点。溶液组 成在A点以左者冷却，先 析出冰；在A点以右者冷 却，先析出(NH4 ) 2 SO4 (s)。
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。 例如： 低共熔温度 水盐体系
1 2
基本原理：二组分体系 C 2 ，指定压力不变，
f * 2 f * 1 f * 0
3
二组份合金体系相图的绘制
深圳大学实验报告课程名称：实验名称：学院：专业：指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：实验报告提交时间：一、目的要求1、用热分析法测量铅、锡二元金属相图，了解固-液相图的基本特点。
2、学会热电偶测温技术。
；3、掌握可控升降温电炉和数字式控温仪的使用方法。
二、实验原理1、二组分固-液相图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。
二组分体系的自由度与相的数目有以下关系：自由度=组分数-相数+2图Ⅱ-7-1（a）以邻-、对-硝基氯苯为例表示有低共溶点相图的构成情况：高温区为均匀的液相，下面是三个两相共存区，至于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-液相图所特有的。
在三相共存的水平线上，自由度等于零。
处于这个平衡状态下的温度TE、物质组成A、B和XE都不可改变。
TE和XE构成的这一点称为低共熔点。
2、热分析法和步冷曲线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。
图Ⅱ-7-1（b）为与图(a)标示的三个组成相应的步冷曲线。
曲线（Ⅰ）表示，将纯B液体冷却至TB时，体系温度将保持恒定直到样品完全凝固。
曲线上出现一个水平段后再继续下降。
在一定压力下，单组分的两相平衡体系自由度为零，TB是定值。
曲线（Ⅲ）具有低共溶物的成分。
该液体冷却时，情况与纯B 体系相似。
曲线（Ⅱ）代表了上述两组成之间的情况。
设把一个组成为X1的液相冷却至T1，即有B的固相析出。
与前两种情况不同，这时体系还有一个自由度，温度将可继续下降。
不过由于B的凝固所释放的热效应将使该曲线的斜率明显变小，在T1处出现一个转折。
三、仪器与试剂KWL-09多头可控升降温电炉。
SWKY-1型数字控温仪，配控温热电偶和测温热电偶。
微型计算机，金属相图测绘软件。
1～6号样品，分别为含铅0、20、40、60、80、100％的铅锡合金实验者自备U盘一个四、实验步骤（一）实验操作：1、检查1～6号样品管是否依次放在试管架上，控温探头Ⅰ是否放入加热腔内，测温探头Ⅱ应放在1号样品管内。
物化实验复习题
物化实验复习讲义一：试卷分析选择题共13小题26分判断题共10小题20分简答题共9小题54分二：复习建议复习重点为已做实验的实验原理,注意事项,误差分析及课后思考题;三：主要课后思考题归纳绪论：实验中的误差及数据表达：了解实验二凝固点降低法测定摩尔质量1.为什么产生过冷现象如何控制过冷程度试由溶质摩尔质量的计算公式分析过冷程度对实验结果的影响;2.答：1 过冷现象是由于溶解在溶液中的溶质在温度降低到凝固点以后,没有晶体析出而达到过饱和状态的现象,原因一般由于寒剂温度过低,降温过快或溶液中较干净没有杂质晶核;2冷却至一定程度时,通过快速搅拌并摩擦管壁产生结晶中心或加入晶种,可使结晶析出,达到控制过冷程度的目的;3 因溶剂凝固热较大,过冷程度大一些对凝固点的测定影响不大;而溶液出现拐点时,析出晶体量少,放热也小,过冷程度不大,温度也回升不到正常凝固点,根据公式M2=K f×W2/△T f×W1,△T f偏大,M2偏小,使测量值偏低;2. 根据什么原则考虑加入溶质的量太多太少影响如何答：1 溶质的加入量应该根据它在溶剂中的溶解度来确定,因为凝固点降低是稀溶液的依数性,所以应当保证溶质的量既能使溶液的凝固点降低值不是太小,容易测定,又要保证是稀溶液这个前提;2加入量太多,一方面会导致凝固点下降过多,不利于溶液凝固点的测定,另一方面有可能超出了稀溶液的范围而不具有依数性；加入量太少,凝固点下降不明显,不易测定,并且实验误差增大;3.测定凝固点时,纯溶剂温度回升后有一恒定阶段,而溶液没有,为什么答：这是因为随着固态纯溶剂从溶液中不断析出,剩余溶液的浓度逐渐增大,因而凝固点逐渐降低,在步冷曲线上得不到温度不变的水平段,只出现折点;4.在凝固点降低法测摩尔质量实验中,为什么溶液在冷却过程中达到凝固点后步冷曲线不会出现一段水平线,而是一段逐渐下降的斜线加入溶质的量太多或太少对实验结果有何影响5.答：当溶液冷却到凝固点时,开始析出固态纯溶剂;随着溶剂的析出,溶液浓度相应增大;所以溶液的凝固点随着溶剂的析出而不断下降,从而在冷却曲线上不会出现一段水平线,而是一段逐渐下降的斜线;实验六二组分简单共熔体相图的绘制6.对于不同成分混合物的步冷曲线,其水平段有什么不同答：纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段,混合物在共熔温度时出现水平段;而平台长短也不同;7.简述铋镉二组分金属相图绘制的实验过程,是否能通过二组分相图来确定不同组分的含量答：1 ①测定一系列组成不同的样品的步冷曲线温度-时间,从步冷曲线上找出各相应系统发生相变的温度;②以横轴表示混合物的成分,在对应的纵轴标出开始出现相变的温度即步冷曲线上的转折点,把这些点连接起来即得铋镉二组分金属相图;2可以;8.绘制二组分Cd-Bi共熔体系的步冷曲线各段的斜率及水平段的长短与哪些因素有关答：1斜率即温度变化速率,取决于系统与环境间的温差、系统的热容量和热传导率等因素；2水平段的长短与物质凝固热的大小与冷却速度有关,即如果物质凝固热大、冷却速度慢,相变持续时间长,水平段就变长,反之;9.试用相律分析二组分最低共熔点、熔点曲线及各区域的相数及自由度答：最低共熔点三相,自由度为0;熔点曲线两相,自由度为1;液相区为一相,自由度2;固相区何共熔区为一相,自由度2;实验十三蔗糖水解速率常数的测定7.通过计算公式分析蔗糖的转化速率常数k和哪些因素有关答：由Arrhenius方程：k=Ae-Ea/RT,或lgk=-E a/+lgA,可知k与T和E a 有关,而E a又与催化剂浓度及催化剂的种类有关,所以蔗糖的转化速率常数与溶液温度,催化剂浓度及催化剂的种类有关,与浓度、反应时间的长短无关;8.在旋光度的测量中,为什么要对零点进行校正在本实验中若不进行校正,对结果是否有影响9.答：1因为除了被测物有旋光性外,溶液中可能还有其他物质有旋光性,因此一般要用试剂空白对零点进行校正;2本实验不进行校正,没有影响,因为在数据处理中用的是两个旋光度的差值;10.蔗糖水解实验是否一定需要校正旋光计的读数为什么可以用粗天平称量配置蔗糖溶液如何测定a∞11.答：不一定;数据处理时利用对作图得直线,在同一台旋光仪测定时, 的差值与旋,光计的零点校正无关;本实验只需要记录αt～t数据,根据作图求得反应速率常数k,数据处理时不需要知道蔗糖溶液的精确初始浓度,故配蔗糖溶液可用粗天平衡量蔗糖;将剩余的混合液置于55℃左右的水浴中温热 30分钟,以加速水解反应,然后冷却至实验温度,测其旋光度,此值即可认为是α∞;12.蔗糖水解反应开始时,为什么将盐酸溶液倒入蔗糖溶液中,而不是相反因为将反应物蔗糖加入到大量HCL溶液时,由于氢离子浓度偏高,反应速率大,一旦加入蔗糖则马上会分解,产生果糖和葡萄糖,则在放出一半开始时,已经有一部分蔗糖产生了反应,记录t时刻的旋光度已经不再准确,影响测量结果；反之将盐酸溶液加入到蔗糖溶液中去,由于氢离子浓度小,反应速率小,计时之前所进行反应的量小;实验二十电极制备及电池电动势的测定13.对消法测电动势的基本原理是什么为什么用伏特表不能准确测定电池电动势写出甘汞电极与铜电极组成的电池,并写出电池的正、负极反应和总反应;答：1 对消法就是用一个与原电池反向的外加电压大小相等,方向相反,与电池电压相抗,使的回路中的电流趋近于零,只有这样才能使得测出来的电压为电动势;电动势指的就是当回路中电流为零时电池两端的电压,因而必须想办法使回路中电流为零;2 伏特表测定电池电动势的时候,回路中的电流不为零,测出的电池两端的电压比实际的电动势要小,因此用伏特表不能准确测定电池电动势;3Hg l,Hg2Cl2 s︱KCl饱和‖ CuSO4m︱Cus负极氧化反应：2Hgl+2Cl-→Hg2Cl2s+2e-正极还原反应： Cu2+ m+2e-→Cus电池总反应： CuCl2+2Hgl →Cus+ Hg2Cl2s14.参比电极应具备什么条件它有什么功用盐桥有什么作用选用盐桥应有什么原则答：1参比电极一般用电势值已知且较恒定的电极装置简单、可逆性高、制作方便、电势恒定;2它在测量中可作标准电极使用,在实验中测出未知电极和参比电极的电势差后就可以直接知道未知电极的电势;3盐桥起到降低液接电势和使两种溶液相连构成闭合电路的作用;4作盐桥的电解质,应该:①高浓度通常是饱和溶液；②电解质正、负离子的迁移速率接近相等；③不与两端电池溶液发生反应;实验二十三液体表面张力的测定15.哪些因素影响表面张力测定结果如何减小这些因素对实验的影响16.答：1温度,气泡逸出速度,毛细管是否干净及毛细管的尖端是否与液面相切;2措施：恒温,控制气泡逸出速率恒定,毛细管干净以及毛细管与液面相切;17.为什么毛细管尖端必须平整光滑,安装时要垂直并刚好接触液面答：1气泡形成半球形时曲率半径R和毛细管半径r相等达最小值,附加压力达最大值,由公式σ=Δp×r/2可求出被测液体的表面张力;故为得到半球形气泡,毛细管尖端应平整光滑;2如果毛细管尖端插入液下,会造成压力不只是液体表面的张力,还有插入部分液体的压力;18.最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差计算公式19.最大气泡法测定表面张力时要读最大压力差;因为随着气泡的形成,曲率半径逐渐由大变小又变大,当曲率半径等于毛细管半径时,气泡呈半球形,气泡曲率半径最小,△P最大16. 测定溶液表面张力为什么必须在恒温槽中进行如何控制气泡逸出速度1表面张力来自于液体分子之间的作用力,温度越高,分子的能量越大,越容易脱离相互的作用力;所以,温度越高,表面张力越小,温度越低,表面张力越大;所以要恒温2通过控制液滴漏斗的放液速度调节实验二十五溶胶的制备与电泳17.写出FeCl3水解反应式;解释FeOH3胶粒带何种电荷取决于什么因素18.答：FeCl3+3H2O=FeOH3胶体+3HCl胶粒带何种电荷主要取决于胶粒内界吸附粒子所带的电荷,而这又与粒子本身的性质和溶胶的制备条件有关;本实验中在酸性条件下胶粒的吸附粒子为FeO+等,本实验中所用的胶体制备方法得到的是胶粒直径有一定范围的胶体;19.辅助液起何作用,选择和配置辅助液有何要求电泳速度与哪些因素有关20.答：1辅助液主要起胶体泳动的介质、电介质作用和与胶体形成清晰的界面易于观测等作用;（2）辅助液最好用该胶体的超滤液;①要求辅助液中正负离子迁移速率尽量接近,常用KCl作辅助液,因为K+与Cl-的迁移速率基本相同；②要求辅助液的电导率与胶体的电导率相同,这是为了避免因界面处电场强度突变造成两臂界面移动速度不等产生界面模糊；③要求温度与溶胶相同,以避免热对流；④要求辅助液不会与溶胶有化学作用且为无色或浅色液体;（3）颗粒的性质,如颗粒的直径,形状及所带静电荷量电场强度,越高,电泳速度越快,反之越慢溶液的性质,溶液的PH值、离子强度、粘度等。
物化实验思考题答案
思考题答案差热分析1差热分析技术与简单热分析法有何异同？前者分析的内容更丰富，设备为DSC，TGA等分析仪；是在程序控温条件下，测量物质物理，化学性质随温度变化的函数关系的一种技术。
后者内容单一，设备简单(见大学物化实验教程)；2（2）升温速率的影响和选择升温速率不仅影响峰温的位置，而且影响峰面积的大小，一般来说，在较快的升温速率下峰面积变大，峰变尖锐。
但是快的升温速率使试样分解偏离平衡条件的程度也大，因而易使基线漂移。
更主要的可能导致相邻两个峰重叠，分辨力下降。
较慢的升温速率，基线漂移小，使体系接近平衡条件，得到宽而浅的峰，也能使相邻两峰更好地分离，因而分辨力高。
但测定时间长，需要仪器的灵敏度高。
一般情况下选择8度·min-1～12度·min-1为宜。
（3）试样的预处理及用量试样用量大，易使相邻两峰重叠，降低了分辨力。
一般尽可能减少用量，最多大至毫克。
样品的颗粒度在100目～200目左右，颗粒小可以改善导热条件，但太细可能会破坏样品的结晶度。
对易分解产生气体的样品，颗粒应大一些。
参比物的颗粒、装填情况及紧密程度应与试样一致，以减少基线的漂移。
3不同，因为参比物有热稳定性，而试样无，性质不一样，所以不同燃烧热1.在燃烧热测定实验中,哪些是体系?哪些是环境?有无热交换?这些热交换对实验结果体系：内筒水，氧弹，温度计，内筒搅拌器。
环境；外筒水实验过程中，由于对流和辐射，存存在热消耗。
采取措施（1）量热计上方加盖，减少对流；（2）外筒内壁和内筒外壁皆镀成镜面，减少热辐射2答案参见网络收藏夹中物化思考题答案的网页3实验中哪些因素容易造成误差？如果要提高实验的准确度应从那几方面考虑？1、把苯甲酸在压片机上压成圆片时，压得太紧,点火时不易全部燃烧；压得太松,样品容易脱落；要压得恰到好处。
2、将压片制成的样品放在干净的滤纸上,小心除掉有污染和易脱落部分,然后在分析天平上精确称量.混入污染物、称重后脱落、造成称重误差；3、安装热量计时，插入精密电子温差测量仪上的测温探头,注意既不要和氧弹接触,又不要和内筒壁接触,使导线从盖孔中出来，接触了对测温造成误差；4、测量初期、主期、末期，温度的观测和记录准确度；5、停止实验后,从热量计中取出氧弹,取下氧弹盖,氧弹中如有烟黑或未燃尽的试样残余,试验失败,应重做.如果残留了不易观测到的试样残留物、而又把它当作没有残留完全充分燃烧处理数据，势必造成较大误差；6、数据处理中，用雷诺法校正温差，观测燃烧前后的一系列水温和时间的观测值误差,造成校正曲线的不准确；从开始燃烧到温度上升至室温这一段时间△t1内,由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温,故应予扣除。
二组分合金相图的绘制实验报告
二组分合金相图的绘制一、实验目的：1.通过实验，用热分析法测绘锡-铋二元合金相图。
2.了解热分析法的测量技术与有关测量温度的方法。
二、实验原理：绘制相图常用的基本方法，其原理是根据系统在均匀冷却过程中，温度随时间变化情况来判断系统中是否发生了相变化。
将金属溶解后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。
若熔融体系在均匀冷却的过程中无相变，得到的是平滑的冷却线，若在冷却的过程中有相变发生，那么因相变热的释放与散失的热量有所抵偿，步冷曲线将出现转折点或水平线段，转折点所对应的温度即为相变温度。
时间（a）纯物质（b）混合物（c）低共熔混合物图1 典型步冷曲线对于简单的低共熔二元合金体系，具有图1所示的三种形状的步冷曲线。
由这些步冷曲线即可绘出合金相图。
如果用记录仪连续记录体系逐步冷却温度，则记录纸上所得的曲线就是步冷曲线。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此体系的冷却速度必须足够慢才能得到较好的结果。
Sn—Bi合金相图还不属简单低共熔类型，当含Sn 81%以上即出现固熔体。
三、实验仪器和药品：仪器和材料：金属相图实验炉（图2），微电脑温度控制仪，铂电阻，玻璃试管，坩埚，台天平。
药品：纯锡（CR）、纯铋（CR），石墨。
四、实验步骤：1.配制样品用感量为0.1g的托盘天平分别配制含铋量为30%、58%、80%的锡铋混合物各100g，另外称纯铋100g、纯锡100g，分别放入五个样品试管中。
2.通电前准备①首先接好炉体电源线、控制器电源、铂电阻插头、信号线插头、接地线。
图2 金属相图实验炉接线图②将装好药品的样品管插入铂电阻，然后放入炉体。
③设置控制器拨码开关：由于炉丝在断电后热惯性作用，将会使炉温上冲100℃—160℃（冬天低夏天高）。
因此设置拨码开关数值应考虑到这一点。
例如：要求样品升温为350℃，夏天设置值为170℃。
当炉温加热至170℃时加热灯灭，炉丝断电，由于热惯性使温度上冲至350℃后，实验炉自动开始降温。
二组分简单共熔体系相图的绘制.
实验七二组分简单共熔体系相图的绘制------Cd～Bi二组分金属相图的绘制1 实验目的及要求：1）应用步冷曲线的方法绘制Cd～Bi二组分体系的相图。
2）了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。
2 实验原理：…用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相、各相的成分如何，不同相的相对量是多少，以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图，叫相图。
绘制相图的方法很多，其中之一叫热分析法。
在定压下把体系从高温逐渐冷却，作温度对时间变化曲线，即步冷曲线。
体系若有相变，必然伴随有热效应，即在其步冷曲线中会出现转折点。
从步冷曲线有无转折点就可以知道有无相变。
测定一系列组成不同样品的步冷曲线，从步冷曲线上找出各相应体系发生相变的温度，就可绘制出被测体系的相图，如图Ⅱ一6一l所示。
纯物质的步冷曲线如①⑤所示，从高温冷却，开始降温很快，口6线的斜率决定于体系的散热程度。
冷到A的熔点时，固体A开始析出，体系出现两相平衡(溶液和固体A)，此时温度维持不变，步冷曲线出现bc的水平段，直到其中液相全部消失，温度才下降。
混合物步冷曲线(如②、④)与纯物质的步冷曲线(如①、⑤)不同。
如②起始温度下降很快(如a′b′段)，冷却到b′点的温度时，开始有固体析出，这时体系呈两相，因为液相的成分不断改变，所以其平衡温度也不断改变。
由于凝固热的不断放出，其温度下降较慢，曲线的斜率较小(b′c′段)。
到了低共熔点温度后，体系出现三相，温度不再改变，步冷曲线又出现水平段c′d′，直到液相完全凝固后，温度又迅速下降。
曲线⑧表示其组成恰为最低共熔混合物的步冷曲线，其图形与纯物相似，但它的水平段是三相平衡。
用步冷曲线绘制相图是以横轴表示混合物的成分，在对应的纵轴标出开始出现相变(即步冷曲线上的转折点)的温度，把这些点连接起来即得相图。
3 仪器与药品：加热电炉1只，热电偶(铜一康铜)1根，不锈纲试管8只，控温测定装置1台，计算机1台，镉(化学纯)，铋(化学纯)。
二组分简单共熔系统相图的绘制
实验名称：二组分简单共熔系统相图的绘制一、实验目的：1. 用热分析法绘制Sn-Zn相图2. 熟悉热分析法的测量原理3. 掌握热电偶的标定和测温技术二、实验原理：本实验采用热分析法中的步冷曲线方法绘制Zn-Sn系统的固液平衡相图。
在定压下把体系从高温逐渐冷却，作温度对时间变化曲线，即步冷曲线。
体系若有相变，必然伴随有热效应，即在其步冷曲线中会出现转折点。
从步冷曲线有无转折点就可以知道有无相变。
测定一系列组成不同样品的步冷曲线，从步冷曲线上找出各相应体系发生相变的温度，就可绘制出被测体系的相图。
在冷却过程中，常出现过冷现象，布冷曲线在转折点出现起伏，遇此情况可通过作图法找到正常的转折点。
用热分析法测绘相图时，被测系统必须时时处于或接近相平衡状态，因此，系统的冷却速度必须足够慢，才能得到较好的结果。
三、仪器与试剂：仪器：镍铬-镍硅热电偶1支；U-36电位差计1台；小保温瓶1只；盛合金的硬质玻璃管7只；高温管式电炉2只（加热炉、冷却炉）；调压器（2KW）1只；坩埚钳1把；二元合金相图计算机测试系统1套。
试剂：锡、锌、铋（均为AR）；石墨粉。
四、实验步骤：（1）热电偶的制作：取一段长约0.6m的镍铬丝，用小瓷管穿好，再取两段各长0.5m的捏个丝，参照教材制作热电偶。
（实验室已制作）。
（2）配置样品：100%Bi；100%Sn；100%Zn；45%Sn+55%Zn；75%Sn+25%Zn；91.2%Sn+8.8%Zn ；95%Sn+5%Zn。
（3）安装：安装仪器并接好线路。
（4）加热溶化样品，制作步冷曲线：依次测1100%Bi；100%Sn；100%Zn；45%Sn+55%Zn；75%Sn+25%Zn；91.2%Sn+8.8%Zn ；95%Sn+5%Zn；样品的步冷曲线。
装了样品的玻璃管放在加热炉中，接通电炉电源，调节变压器，待样品完全熔化后，再升高温度50℃，停止加热，然后把样品从加热炉里拿出放在冷却炉中。
二组分共熔体系相图
二组分简单共熔系统相图的绘制1 实验目的(1) 用热分析法测绘Sn－Pb二组分金属相图。
(2) 掌握热电偶测量温度的原理及校正方法。
(3) 了解热分析法测量技术。
2 实验原理相图就是通过图形来描述多相平衡体系的宏观状态与温度、压力及组成的相互关系，具有重要的生产实践意义。
对于二组分体系，C=2，f＝4－ 。
由于我们所讨论的体系至少有一个相，所以自由度数最多为3。
即二组分体系的状态可以由三个独立变量所决定，这三个变量通常为温度、压力及组成，所以二组分体系的状态图要用具有三个坐标的立体图来表示。
由于立体图在平面纸上表示起来很不方便，因此我们一般固定一个变量，如压力，得到一个两个变量的状态图。
在二组分体系中，温度－组成（T－X）图表示体系状态与组成之间的相互关系。
测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，记录稳定随时间的变化趋势。
表示温度与时间关系的曲线叫步冷曲线。
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线；当体系内发生相变时，相变热使冷却曲线出现转折或形成水平线段，转折点所对应的温度即为该组成合金的相变温度。
利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。
二元简单共熔体系的冷却曲线具有图1所示的形状。
图1 a.步冷曲线 b.有过冷现象时的步冷曲线 c.根据步冷曲线绘制相图用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。
此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，使折点发生起伏，见图1.1.b。
二组分金属相图的绘制(共7张PPT)
利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接 起来，就可绘出相图。 测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与
3.绘制步冷曲线 时间关系的曲线叫步冷曲线。
续均匀下降得到一光滑的冷却曲线;当体系内发生相变时， 时间关系的曲线叫步冷曲线。
了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。
则因体系产生之相变热与自然冷却时体系放出的热量相 二元简单低共熔体系的冷却曲线具有所示的形状
测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与 时间关系的曲线叫步冷曲线。
数据处理
1.查出纯Bi、纯Sn的熔点
2.找出各步冷曲线中拐点和平台对应的温度值。 3. 以温度为纵坐标，以组成为横坐标，绘出Sn— Bi合金相图。
时间关系的曲线叫步冷曲线。 利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接
合物各40g，混合均匀，装入样品管，加入少量 起来，就可绘出相图。
利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接
测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与
当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连 时间关系的曲线叫步冷曲线。
测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与
物理化学课件二组分体系相图
假定 H vap m的值与温度无关，积分得：
lnp2 vapHm(11)
p1
R T1 T2
这公式可用来计算不同温度下的蒸气压或摩尔蒸发热。
6.2.2 Clapeyron方程
三条两相平衡线的斜率均可由Clausius-Clapeyron 方程或Clapeyron方程求得。
f * * = （ 3 - 1 ） - 1 + 0 = 1 （ X B ）
d ） T = 4 5 0 ℃ , P = 1 5 0 P θ , 有 催 化 剂 , 发 生 反 应
投 料 比 ： N 2 ∶ H 2 = 1 ∶ 3 R ’ = 1 f * * = （ 3 - 1 - 1 ） - 1 + 0 = 0
注意：
a ） 独 立 的 浓 度 限 制 条 件 （ 初 始 条 件 或 分 解 ）
说明：不同物质在同一相中的浓度限制条件 R’=0 C a C O 3 （ s ） → C a O （ s ） + C O 2 （ g ）
b ） 独 立 的 化 学 反 应 数 “ R ” 表 示
化 学 平 衡 时 ， 平 衡 常 数 限 制 浓 度
d dT PV Sii,,m m
Si,m Vi ,m
Si,m Vi,m
相变摩尔熵 相变摩尔体积
Si,m
Hi,m T
得：
dP H i,m
Clapeyron equation 适用于纯物质两相
dT
TVi , m
平衡
6.2.2 Clapeyron方程
在一定温度和压力下，任何纯物质达到两相平 衡时，蒸气压随温度的变化率可用下式表示：
§ 6.1.1 基本概念
相（phase） 体系内部物理和化学性质完全均
二组分合金系统相图的绘制
综合测试实验一、目的要求1.用热分析步冷曲线法绘制铋-镉二组分金属相图2.掌握热分析法的测量技术二、基本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，固相也完全互溶成固溶体的系统，最典型的为Cu-Ni 系统；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，固相是部分互溶的系统，如Pb-Sn系统，本实验研究的是Bi-Cd系统。
热分析中的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，热量的释放或吸收及热容的突变，得到金属或合金中相转变温度的方法。
本实验是先将金属或合金全部熔化，然后让其在一定的环境中冷却，并在电脑上自动画出温度随时间变化的关系曲线—步冷曲线（见图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1中ab线段）；若在冷却过程中发生了析出固体的相变，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1中b 点）。
当熔液继续冷却到某一点时（如图1中c点），系统以低共熔混合物固体析出，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1中cd线段）；当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（如图1中的线段）。
图1步冷曲线图2步冷曲线与相图由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物体系，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2所示。
用步冷曲线法绘制相图时，被测系统必须时时处于接近相平衡状态，因此冷却速率要足够慢才能得到较好的结果。
三、仪器和试剂1.仪器：ZR-HX金属相图试验装置一套；电脑一台（四套公用）2.试剂：铋（分析纯、熔点为544.5 K）、镉（分析纯、熔点为594.1 K）四、实验步骤1.配制试样：配制含铋质量分数分别为20%、40%、60%、80%的Bi-Cd合金150g，再称纯Bi、纯Cd各150 g，分别放入6个不锈钢试管中，上面滴入约1 mL的硅油。
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实验七二组分简单共熔体系相图的绘制
------Cd～Bi二组分金属相图的绘制
1 实验目的及要求：
1）应用步冷曲线的方法绘制Cd～Bi二组分体系的相图。
2）了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。
2 实验原理：…
用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相、各相的成分如何，不同相的相对量是多少，以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图，叫相图。
绘制相图的方法很多，其中之一叫热分析法。
在定压下把体系从高温逐渐冷却，作温度对时间变化曲线，即步冷曲线。
体系若有相变，必然伴随有热效应，即在其步冷曲线中会出现转折点。
从步冷曲线有无转折点就可以知道有无相变。
测定一系列组成不同样品的步冷曲线，从步冷曲线上找出各相应体系发生相变的温度，就可绘制出被测体系的相图，如图Ⅱ一6一l所示。
纯物质的步冷曲线如①⑤所示，从高温冷却，开始降温很快，口6线的斜率决定于体系的散热程度。
冷到A的熔点时，固体A开始析出，体系出现两相平衡(溶液和固体A)，此时温度维持不变，步冷曲线出现bc的水平段，直到其中液相全部消失，温度才下降。
混合物步冷曲线(如②、④)与纯物质的步冷曲线(如①、⑤)不同。
如②起始温度下降很快(如a′b′段)，冷却到b′点的温度时，开始有固体析出，这时体系呈两相，因为液相的成分不断改变，所以其平衡温度也不断改变。
由于凝固热的不断放出，其温度下降较慢，曲线的斜率较小(b′c′段)。
到了低共熔点温度后，体系出现三相，温度不再改变，步冷曲线又出现水平段c′d′，直到液相完全凝固后，温度又迅速下降。
曲线⑧表示其组成恰为最低共熔混合物的步冷曲线，其图形与纯物相似，但它的水平段是三相平衡。
用步冷曲线绘制相图是以横轴表示混合物的成分，在对应的纵轴标出开始出现相变(即步冷曲线上的转折点)的温度，把这些点连接起来即得相图。
3 仪器与药品：
加热电炉1只，热电偶(铜一康铜)1根，不锈纲试管8只，控温测定装置1台，计算机1台，镉(化学纯)，铋(化学纯)。
4 实验步骤：
1）配制不同质量百分数的铋、镉混合物各100g(含量分别为0％，15％，25％，40％，55％，75％，90％，100％)，分别放在8个不锈纲试管中。
2）用控温测定装置装置，依次测纯镉、纯铋和含镉质量百分数为90％，75％，55％，40％，25％，15％样品的步冷曲线。
将样品管放在加热电炉中加热，让样品熔化，同时将热电偶的热端(连玻璃套管)插入样品管中，待样品熔化后，停止加热。
用热电偶玻璃套管轻轻
搅拌样品，使各处温度均匀一致，避免过冷现象发生。
3）样品冷却过程中，冷却速度保持在6K／min～8K／min之间(当环境温度较低时，可加一定的低电压于电炉中)，热电偶的热端应放在样品中央，离样品管管底不小于lcm，否则将受外界的影响，而不能真实反映被测体系的温度。
当样品均匀冷却时，用计算机记录降温曲线，直到步冷曲线的水平部分以下为止。
5实验注意事项：
1）电炉加热时注意温度不宜升得过高，以防止欲测金属样品氧化，最高加热温度设置为350℃，到设定的最高加热温度时，控温测定装置会自动切断加热电流。
2）热电偶热端应插在玻璃套管底部，在搅拌时需注意勿使热端离开底部导致测温点变动。
6 数据记录：
室温: 24.0 ℃大气压p0: 101.7 kPa
组成（Cd%)0152540557590100
A271247.3214.3140
B140202.2280.2312.5321
C140140
7 数据处理：
1.利用所得步冷曲线，绘制铋镉二组分体系的相图，并注出相图中各区域的相平衡。
2.从相图中求出低共熔点的温度及低共熔混合物的成分。
8 思考题：
1）对于不同成分混合物的步冷曲线，其水平段有什么不同?
2）用加热曲线是否可作相图?
3）作相图还有哪些方法?
9 讨论：
1）步冷曲线的斜率即温度变化速率，取决于体系与环境间的温差，体系的热容量和热传导率等因素有关，当固体析出时，放出凝固热，因而使步冷曲线发生折变，折变是否明显决定于放出的凝固热能抵消散失热量多少，若放出的凝固热能抵消散失热量的大部分，折变就明显，否则就不明显。
故在室温较低的冬天，有时在降温过程中需给电炉加以一定的电压(约20V左右)，来减缓冷却速度，以使转折明显。
2）测定一系列成分不同样品的步冷曲线就可绘制相图。
但在很多情况下随物相变化而产生的热效应很小，步冷曲线上转折点不明显，在这种情况下，需采用较灵敏的方法进行，另一方面目前实验所用的简单体系为Cd～Bi，Bi～Sn，Pb～Zn等，它们挥发的蒸气对人体健康有危害性，而且样品用量大，危害性更大。
时间用久了这些混合物难以处理。
故实验改用热分析的另一种差热分析(DTA)法或差示扫描法(DSC)法。