实验六 双液系沸点-组成图的绘制实验数据处理方法
双液系气-液平衡相图绘制华师华南师范大学物理化学实验报告
实验报告姓名学号专业化学（师范）年级、班级课程名称物理化学实验实验项目实验类型 验证 设计 综合实验时间实验指导老师马国正实验评分一、实验目的（1）用回流冷凝法测定沸点时气相与液相的组成，绘制双液系相图。
并找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。
（2）掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的测定方法。
（3）了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握阿贝折光仪的使用方法。
二、实验原理（1）沸点的定义沸点是液体饱和蒸汽压和外压相等时的温度，双液系的沸点不仅于外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。
（2）理想二组分系统的拉乌尔定律理想的二组分体系在全部浓度范围内符合Raoult定律。
结构相似、性质相似的组分间可以形成近似的理想体系，这样可以形成简单的T-x（y）图。
大多数情况下，曲线将出现或正或负的偏差。
当这一偏差足够大时，在T-x（y）曲线上将出现极大点（负偏差）或极小点（正片差）。
这种最高和最低沸点称为恒沸点，所对应的溶液称为恒沸混合物。
（3）平衡时气相、液相的组成确定回流冷凝法保持气液相对量不变，测定双液系沸点，通过阿贝折射仪测定其液相折射率确定气液相平衡时的组成，通过双液系气液平衡时的组成对校正后的沸点作图，得到在1个大气压下乙醇-乙酸乙酯气液平衡相图。
三、仪器与试剂沸点仪（1套）小试管（5mL带软木塞）（若干）阿贝折射仪（1台）烧杯（2个）1/10温度计（50~100℃）（1支）吸管（2支）擦镜纸乙酸乙酯（A.R.）无水乙醇（A.R.）不同比例的乙醇-乙酸乙酯混合液丙酮（C.P.）无水乙醇（A.R.）四、实验步骤（1）折射率-体积分数工作曲线取几滴纯乙醇、纯乙酸乙酯分别测定其折射率，两点作n D26−φ工作曲线（n-V）。
（2）折射率-摩尔分数工作曲线在n D26−φ线上取8个点，利用乙醇、乙酸乙酯密度合量比（％）等条件将以上点对应的体积分数换算成摩尔分数，按对应的折射率重新绘n D26−x点，再将点连成平滑曲线，即为n D26−x工作曲线（n-x）（3）溶液的沸点与平衡气-液相组成测定a）样品I-VI分别为乙醇体积分数为5%、15%、22%、38%、50%、90%的乙醇-乙酸乙酯混合液。
实验六 双液系的气—液平衡相图(更新)
实验六双液系的气—液平衡相图一、实验目的1、绘制在标准压力下乙醇-正丙醇体系的沸点组成图;2、熟练掌握测定双组分液体沸点的方法及用折光率确定二组分物系组成的方法;3、掌握超级恒温槽、阿贝折射仪、气压计等仪器的使用方法。
二、实验原理1、相图任意两个在常温时为液态的物质混合起来组成的体系称为双液系。
两种溶液若能按任意比例进行溶解，称为完全互溶双液系，如环已烷-乙醇、正丙醇-乙醇体系都是完全互溶体系。
若只能在一定比例范围内溶解，称为部分互溶双液系，例苯-水体系。
在完全互溶双液系中，有一部分能形成理想液态混合物，如苯-甲苯系统，二者的行为均符合拉乌尔定律，但大部分双液系是非理想液态混合物，其行为与拉乌尔定律有偏差。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。
在一定外压下，纯液体的沸点有其确定值，但双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。
双液系两相平衡时的气相组成和液相组成并不相同。
通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相和液相的组成作图，所得图形叫双液系的沸点T(或t)-组成(x)图，即T（或t）—x图。
它表明了沸点与液相组成和与之平衡的气相组成之间的关系。
在恒定压力下，二组分系统气液达到平衡时，其沸点-组成（t-x）图分三类：(1)混合液的沸点介于A、B二纯组分沸点之间。
这类双液系可用分馏法从溶液中分离出两个纯组分。
如苯-甲苯系统，此时混合物的行为符合拉乌尔定律或对拉乌尔定律的偏差不大。
如图5-1(a)所示。
(2）有最低恒沸点体系，如环已烷-乙醇体系，t—x图上有一个最低点，此点称最低恒沸点，在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成，此时混合物的行为对拉乌尔定律产生最大正偏差，如图5-1(b)所示。
对于这类的双液系，用分馏法不能从溶液中同时分离出两个纯组分。
(3）有最高恒沸点体系，如氯仿-丙酮体系，t—x图上有一个最高点，此点称最高恒沸点，在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成，此时混合物的行为对拉乌尔定律产生最大负偏差，如图5-1(c)所示。
物化实验——双液系沸点-组成图的绘制
实验五双液系沸点-组成图的绘制、实验目的1. 测定100 kPa下乙醇一乙酸乙酯体系的气液平衡相图。
2. 使用数字阿贝折射仪测定液体、气体的组成。
一、基本原理从完全互溶双液系的t-x 图中可清楚地看到系统在达到沸腾时的温度，以及达到气液平衡时气、液两相的组成。
t-x 图对于了解系统的行为，系统的分馏过程很有实用价值。
理想的双液系在全部组成范围内符合拉乌尔定律，有少数系统能近似符合理想溶液的行为，但大多数系统在p-x 图中有正或负的偏差。
本实验采用的系统是对拉乌尔定律产生正偏差的系统。
在一定压力下完全互溶双液系的沸点与组成的关系有三种情况：1. 溶液沸点介于二纯组分的沸点之间，如正丙醇一乙醇、苯一甲苯。
2. 溶液具有最高恒沸点如氯化氢一水、硝酸一水。
3. 溶液具有最低恒沸点如苯一乙醇、乙醇一水、乙醇一乙酸乙酯。
上述情况的t-x 图如图5-1 所示。
从相律分析，对于双液系，当压力恒定时，在气液相平衡共存区域内，自由度等于1（F = C –P + 1 = 2 –2 + 1 = 1），当温度一定，气液二相的组成也一定。
反之，溶液的组成一定，气液平衡时系统温度恒定。
将某组成的双液系置于沸点仪中，加热至沸腾，在气液两相达平衡，测定其沸点为t1，同时测定达到平衡时的气相组成和液相组成分别为y1 和x1（如图5-1左）。
若换一种x B稍小的物系，加热蒸馏达到新的平衡，沸点t2 对应气相组成和液相组成为y1'、x1'。
待二相平衡以后，取出二相样品，用物理方法或化学的方法分析二相的组成，在t-x 图中画出该温度下二相平衡时各相组成的坐标点（可用·表示气相点，用×表示液相点）。
不断改变系统的组成，再按上法测出一对对坐标点。
分别将气相点和液相点连成气相线和液相线，就得到完全互溶双液系的t-x 相图。
仪器装置如图5-2 所示；整个装置分为加热部分与冷凝部分，加热部分由电热丝和电源组成（220 V 电压变至0 V～15 V ，视需要而定）。
物理化学实验报告讲义完全互溶双液系沸点-组成图的测定
预习要求
1．了解阿贝折光仪的使用注意事项。（参阅附录 1.8） 2．掌握折射率-组成工作曲线的绘制方法。 3．理解完全互溶双液系的沸点-组成图中，沸点出现极大/极小值的原因。 4．明确蒸馏操作的注意事项。
实验目的
1．了解蒸馏法绘制具有恒沸点的二组分气-液平衡相图的原理与方法。 2．了解阿贝折光仪的工作原理及样品折射率的测量方法。
切？试用 Gibbs 相律分析之。
知识拓展
1．乙醇~环己烷液体混合物折光率（n）—组成（x）工作曲线的绘制 在一定温度下准确量取一定体积的乙醇和环己烷，混合均匀，配制成一系列已知精 确浓度的乙醇—环己烷液体混合物。开动超级恒温水浴，用阿贝折光仪分别测量各液体 混合物的折射率 n。以折光率为纵坐标，以组成为横坐标作 n~x 图，即得工作曲线。 2．相图是用图解的方法研究系统的相平衡行为，是相平衡热力学研究的重要手段之 一。Gibbs 相律只能给出系统的独立组分数、平衡共存相数和自由度数之间的关系，而相 图可以给出更加详尽的信息。但大量工业上的系统平衡数据很难由理论计算，大部分相 图都靠实验测定。 目前，实验上测定相图的方法主要有三种：热分析法（又称步冷曲线法），此法一 般用于具有较高相变温度的系统（如金属和合金相图，见本书实验 30）。溶解度法，此 法一般用于部分互溶凝聚系统（如苯胺-水的相图）。蒸馏法，此法一般用于气-液平衡 系统（如乙醇-苯相图）。 对于气-液平衡系统，按照蒸馏条件的不同，可分为蒸气压~组成图，即 p~x 图（恒 温蒸馏）和沸点~组成图，即 t~x 图（恒压蒸馏）。
实验原理
室温下两种液体混合后，按其相互溶解情况，可形成完全互溶、部分互溶和完全不 互溶三种类型的混合物。完全互溶的双液系，因两种组分具有不同的挥发性，故在一定 外压下混合物沸腾时，平衡共存的气、液两相的组成通常不同。同时，混合物的沸点也 会随着平衡组成的不同而发生变化。因此，在恒压下将溶液蒸馏，测定其相平衡温度（沸 点）和相平衡组成（气相组成，液相组成），描述这种关系的图，称为恒压下的沸点-组成 图。获得此类相图的方法称为蒸馏法。
双液系的气-液平衡相图的绘制实验报告
实验四 双液系的气-液平衡相图的绘制一、目的要求1.用沸点仪测定大气压下乙醇—环己烷或异丙醇-环己烷双液系气-液平衡时气相与液相组成及平衡温度，绘制温度—组成图，确定恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。
2.了解物化实验中光学方法的基本原理，学会阿贝折光仪的使用。
3.进一步理解分馏原理。
二、实验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，则称部分互双液系。
双液系的气液平衡相图t x -图可分为三类。
如图4.1。
图 4.1 二元系统t x -图这些图的纵轴是温度(沸点)，横轴是代表液体B 的摩尔分数B x 。
在t x -图中有两条曲线：上面的曲线是气相线，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4.1(a)中对应于温度t 1的气相点为y 1，液相点为1l ，这时的气相组成y 1点的横轴读数是g B x ，液相组成点1l 点的横轴读数为lB x 。
如果在恒压下将溶液蒸馏，当气液两相达平衡时，记下此时的沸点，并分别测定气相(馏出物)与液相(蒸馏液)的组成，就能绘出此t x -图。
y 1l 1t 1g Bx l Bx AB t/℃（a ）气液t/℃AB B x →（b ）t/ ℃气液ABB （c ）图4.1(b)上有个最低点，图4.1(c)上有个最高点，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸混合物，在此点蒸馏所得气相与液相组成相同。
三、仪器和药品1.仪器玻璃沸点仪一套；阿贝折光仪一台；WLS 系列可调式恒流电源一台；SWJ 型精密数字温度计一台；SYC 超级恒温槽一台。
2.药品无水乙醇（AR ）或异丙醇（AR ）；环己烷（AR ）。
四、实验步骤（一）、步骤1.按图4.2连好沸点仪，数字贝克曼温度计,感温杆勿与电热丝相碰。
2.接通冷凝水，用超级恒温槽完成冷凝循环。
6乙醇—环己烷双液系相图
渤海大学学生实验报告课程名称： 任课教师：实验室名称： 房间号 实验时间： 年 月 日 学院 化学化工与食品安全学院 专业班级 姓名学号同组人实验项目乙醇—环己烷双液系相图 组别实验成绩一、实验目的：1.了解物理化学实验手段中常用的物理方法——光学方法的基本原理； 2.绘制乙醇—环己烷双液系的沸点—组成图，确定其恒沸组成及恒沸温度； 3.进一步理解分馏原理；4.掌握阿贝折光仪的原理及使用方法。
二、实验原理：1.在常温下，两种液态物质以任意比例相互溶解所组成的体系称之为完全互溶双液系。
在恒定压力下，表示溶液沸点与组成关系的图称之为沸点—组成图，即所谓的相图。
体系的最低或最高恒沸点即为恒沸温度，恒沸温度对应的组成为恒沸组成。
乙醇—环己烷双液系属于具有最低恒沸点一类的体系。
2.物理学方法折射率的测定是一种间接获取组成的方法。
它具有简便准确的特点。
本实验就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、液相组成可通过测其折射率，然后由组成—折射率最后确定。
3.沸点的气压校正：325.101325.10110p t t -⨯=∆ t t t b ∆+=三、实验仪器和试剂：沸点测定仪 1套； 阿贝折射计（包括恒温装置） 1套；移液管（25ml) 1个； 吸液管 2支； 调压变压器 1台； 乙醇（A ·R ） 环己烷（A ·R ） 四、实验装置图：由实验记录数据绘制乙醇-环己烷双液系相图如下：实验结果讨论：本次实验误差主要有两个方面：一是在测定乙醇-环己烷的沸点时，对沸点的记录不够准确，沸点不易判断；二是测完折光率后在坐标图上查气液相组成时由于图纸太大使得横纵坐标可能对应不够准确。
其余各过程做的较好。
八、思考题：1.操作步骤中，在加入不同数量的各组分时，如发生了微小的偏差，对相图的绘制有无影响？为什么？答：加入各组分时，如发生了微小的偏差，对相图的绘制无影响，因为最终液体的组成是通过对折光率的测定，在工作曲线上得出，所以无影响。
实验六 双液系气液平衡相图的测绘
实验六、双液系气—液平衡相图的测绘Ⅰ、目的要求1．测定相应组成时的沸点并制作常压下环已烷—无水乙醇双液系的平衡相图。
2．从沸点组成图了解分馏原理。
3．了解沸点的测定技术，掌握两组分液体沸点的测定方法。
4．掌握折光率与组成的关系及阿贝折光仪的使用方法。
Ⅱ、基本原理一、气—液相图两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。
两个组分若能按任意比例互相溶解，称完全互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外压相等时的温度。
在一定的外压下，纯液体的沸点有其确定值。
但双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。
根据相律：自由度=组分数-相数+2 。
因此，一个以气—液共存的二组分体系，其自由度为2。
只要任意再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。
例如，在一定温度下，可以画出体系的压力P和组分x的关系图，如体系的压力确定，则可作温度T对x的关系图。
这就是相图。
在T—x相图上，还有温度、液相组成和气相组成三个变量，但只有一个自由度。
一旦设定某个变量，则其它两个变量必有相应的确定值。
有的双液系（如：苯—甲苯）基本上接近于理想溶液，而绝大多数实际体系与拉乌尔定律有一定偏差。
偏差不大时，温度—组成相图如图1，溶液的沸点仍介于两纯物质的沸点之间。
但是，有些体系的偏差很大，以至其相图将出现极值。
正偏差很大的体系在T—x图上呈现极小值，负偏差很大时则会有极大值。
这样的极值称为恒沸点，其气液两相的组成相同。
温度——组成相图如图2、3。
通常，测定一系列不同配比溶液的沸点及气、液两相的组成，就可绘制气——液体系的相图。
压力不同时，双液系相图将略有差异。
本实验外压校正到标准压力。
二、沸点测定仪沸点仪的构造特点满足：正确测定沸点、便于取样分析、防止过热及避免分馏等。
如图2，是一只带回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。
冷凝管底部有一半球形小室，用以收集冷凝下来的气相样品。
溶液中事先加入沸石以减少溶液沸腾时的过热现象及防止暴沸。
实验六完全互溶双液体系沸点
实验六完全互溶双液体系沸点〜组成图的绘制一、实验目的1. 了解溶液的沸点与气液二相组成的关系：2. 绘制环己烷一异丙醇溶液的沸点〜组成图；3. 进一步理解分懈原理；4. 掌握阿贝折光仪的正确使用方法。
二、基本原理液体的沸点是液体的饱和蒸气压与外压相等时的温度。
在一立的外压下，单一组分的液体有确左的沸点值，对于一个完全互溶的双液体系，沸点不仅与外压有关，还和液体的组成有关。
在常温下，具有挥发性的A和B两种液体以任意比例相互溶解所组成的物系，在恒宦压力下表示该溶液沸点与组成关系的相图称之为沸点〜组成图，即T〜x图。
完全互溶双液体系在恒压下的沸点〜组成图大致可分为以下三类。
图6—1简单互溶双液体系的ix图图6-2具有長高恒沸点的〜x图图6-3貝有長低恒浇点的的ix图第I类：溶液沸点介于两纯组分沸点之间，如苯与甲苯的混合体系，苴沸点〜组成图如图6— 1所示。
此类溶液在恒压下蒸憾时，苴气相组成和液相组成并不相同，具有较低蒸气压的液体(B)在气相中的组成Xp(g)总是小于在液相中的组成X〃(l),因此可以通过反复蒸馅——精憾，使互溶的二组分完全分离。
第I】类：溶液具有最髙恒沸点，如卤化氢和水、丙酮与氯仿等，其沸点〜组成图如图6 ~2所示。
第【【I类：溶液具有最低恒沸点，如苯与乙醇、乙醇与水、环己烷与异丙醇、环己烷与乙醇、乙醇与1, 2—二氯乙烷等，其沸点〜组成图如图6-3所示。
在第II、III类的丁〜x图中，出现极值点(极大值或极小值)，在极值点处加热蒸发时，只能使气相的总量增加，气液相组成及沸点均保持不变，此点的温度称为恒沸点。
在恒沸点时，气相的组成与液相的组成相同，称为恒沸组成。
而具有此组成的混合物称为恒沸混合物。
对于I】、III 两类溶液，简单的反复蒸懈只能获得某一纯组分和恒沸混合物，而不能6—蒸发液取液口7——电阻丝（连接WLS同时得到两种纯组分。
恒沸点和恒沸混合物的组成与外压有关，改变外压可使恒沸点和恒 沸混合物的组成发生变化。
物理化学-实验六：双液系气-液平衡相图
实验六双液系气—液平衡相图的绘制一、实验目的及要求1．掌握回流冷凝法测定溶液沸点的方法。
2．绘制环乙烷-异丙醇双液系的沸点-组成图，确定其恒沸组成和恒沸温度。
3．了解阿贝（Abbe）折射仪的构造原理，掌握阿贝（Abbe）折射仪的使用方法。
二、实验原理常温下，两种液态物质相互混合而形成的液态混合物，称为双液系，若两种液体能按任意比例相互溶解，则称为完全互溶双液系。
液体的沸点是指液体的饱和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。
在一定的外压下，表示溶液的沸点与平衡时气-液两相组成关系的相图，称为沸点-组成图, 即T~ X。
完全互溶双液系的沸点-组成图可分为三类：（1）液体与拉乌尔定律的偏差不大，在T~ X图上，溶液的沸点介于二种纯液体沸点之间（见图1（a）），如苯-甲苯系统等。
（2）实际溶液由于两组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大的负偏差，在T~X图上溶液存在最高沸点（见图1（b）），如卤化氢-水系统等。
（3）实际溶液与拉乌尔定律有较大的正偏差，在T~ X图上溶液存在最低沸点（见图1（c）），如水-乙醇、苯-乙醇系统等。
2、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。
相应的最高或最低沸点称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。
本实验所要测绘的环已烷-异丙醇系统的沸点-组成图即属于图1（c）类型，其绘制原理如下：图1 完全互溶双液系的沸点-组成图当系统总组成为x的溶液加热时，系统的温度沿虚线上升，当溶液开始沸腾时，组成为y的气相开始生成，继续加热，则系统的温度继续上升，同时气-液两相的组成分别沿气相线和液相线上箭头指示方向变化，两相的相对量遵守杠杆规则而同时发生变化。
显然，若设法保持气-液两相的相对量一定，就可使得系统的温度恒定不变。
实验六 双液系沸点-组成图的绘制实验数据处理方法
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化 学 化 工 学 院
董
超
修改“显示比例”为“400%”，放
大图形
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用鼠标置于工具栏空白处单击右键，在弹出的菜
化
单中选择“绘图”即可调出“绘图”工具栏
学
化
工
学
院
董 超
用鼠标单击“绘图”工具栏中的 “直线”工具按钮，即可估计恒沸 点的温度和恒沸物的组成。然后 恢复显示比例为”100%“；去掉 网格线，即可回到原来的状态
化 学 化 工 学 院
董 超
将鼠标置于绘图区内任 意一处后单击左键并按 住左键不放向上拖动绘 图区至顶部。
18
用鼠标选择图名后，将鼠标移 至虚框边缘并将其向下拖至合 适位置
用鼠标选择“图例”，按 【Delete】键可删去图例
用鼠标选择坐标轴名称后， 将鼠标移至虚框边缘并将其 拖至合适位置
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学
化
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五、当实验数据点离散程
董 超
度较大时相图绘制的方法
湖
北
大
由于实验误差或其他原因，致使由前述方法所绘制的
学
相图如上图所示时，须对相图的绘制方法作调整。
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董 超
① 将鼠标置于 绘图区域内任 意一处单击右 键
② 在弹出的菜 单中选择“图表 选项类型”
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用同样的方法 对Y轴进行修改。
④ 在“图案”标签下选 择“交叉”按钮，单击 “确定”
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① 将鼠标置于绘图区内 任意一处后单击右键
② 在弹出的菜单中选择 “图表选项”
物化实验报告-双液系气液平衡相图的绘制
双液系气液平衡相图的绘制（物化实验得认真做）一、实验目的1. 用回流冷凝法测定沸点是气相和液相的组成，绘制双液系相图。
2 找出恒沸点混合物的组成和恒沸点的温度。
掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的测定方法。
3 了解阿贝折射计的构造原理，熟悉掌握阿贝折射计的使用方法。
二、实验原理1 液体的沸点是液体饱和蒸汽压和外压相等时的温度，在外压一定时，纯液体的沸点有一个确定值。
但双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。
2 大多数情况下，T-x 曲线将出现或正或负的偏差，当这个偏差足够大的时候，在曲线上将出现极大点或极小点。
这种极大点或者极小点就称为恒沸点。
3 考虑综合因素，实验选择具有最低恒沸点的乙醇- 乙酸乙酯双液系。
4 根据相平衡原理，对两组分体系，当压力恒定时，在气液平衡两相去，体系的自由度为1. 若温度一定时，则气液两相的组成也随之而定。
当原溶液的组成一定时，根据杠杆原理，两相的相对量一定。
反之，实验中利用回流的方法保持气液两相相对量一定，测量体系温度不发生改变时，即两相平衡后，取出两相的样品，用阿贝折射计测定气相、液相的折射率，再通过预先测定的折射率- 组成工作曲线来确定平衡时气相、液相的组成（即该温度下气液两相平衡成分的坐标点）。
改变体系的总成分，再如上法找出另一对坐标点。
这样得若干对坐标点分别按气相点和液相点连成气相线和液相线，即得T-x 平衡图。
三、实验仪器和试剂1、实验仪器沸点仪、阿贝折射仪、调压变压器、温度计两只、干燥小烧杯3只，干燥5ml小试管16只，软木塞若干，擦镜纸2、实验试剂无水乙醇（AR乙酸乙酯（AR丙酮（C.P）乙醇体积分数为5% 10% 15% 22% 38% 50% 70% 90%组成的乙醇- 乙酸乙酯溶液。
四实验过程1、将干燥的沸点仪安装好。
从侧管加入约20mL5混合液于蒸馏瓶内，并使温度计浸入液体内。
冷凝管接通冷凝水。
将稳流电源电压调至13V左右，使加热丝将液体加热至缓慢沸腾。
双液系相图的绘制实验讲义
实验六双液系气—液平衡相图的绘制[实验目的]1 绘制环己烷—异丙醇的沸点组成t-x图；2 了解沸点的测定方法（回流冷凝法）；[基本原理]将两种挥发性液体混合，若该二组分蒸气压不同，测溶液的组成与其平衡气相的组成不同，在压力一定时，t-x（x为物质的量分数）图有以下三种情况：理想溶液对拉乌尔定律产生较大偏差的溶液环己烷—异丙醇的沸点组成图与图Ⅲ类似，具有最低恒沸点。
本实验用沸点仪分离出一系列不同组成溶液平衡时气相和液相的溶液，并测定沸点（见温度计）和气、液两相的组成（组成用阿贝折射仪测），利用所得数据可绘出t-x图。
[实验装置及标准曲线图][实验步骤]1 测定环已烷—异丙醇标准液的折射率，目的是做标准曲线；x环= n环/ (n环+n异)标准液（x环）：0，0.2，0.4，0.6，0.8，1折射率的测定方法，请看东北师大《物理化学实验》85面！2 分别将下列环已烷—异丙醇溶液装入沸点仪中，加热回流，待温度稳定后，记下沸点，测定气相和液相的折射率。
（依折射率，可从标准曲线中查出气、液两相的组成x环）第一组测定溶液号：1， 2， 3， 4， 5， 6第二组测定溶液号：7， 8， 9， 10， 11， 12做实验报告时，将两组的实验数据结合起来，绘制出完整的t-x图。
注意事项：●加热电流不要超过1.2Ａ，高了会起火的；适当控制电流，不要出现爆沸现象；●测定折射率时，自始至终要在同一台折射仪上测。
由于两台折射仪所测定的折射率数据不一致，故换动后数据就无用。
[数据记录与处理]表中：x为环己烷的摩尔分数；n为溶液的折射率。
1 用坐标纸绘制“折射率-x”标准曲线；贴在反面。
图不得小于15×15cm2的幅度;2 用坐标纸绘制一个完整的环己烷—异丙醇沸点组成图，要求曲线光滑，贴在反面；3 从绘制的环己烷—异丙醇沸点组成图中查出：最低恒沸组成: x环= _____ 恒沸点: _____ ℃。
101325Pa下，恒沸点及恒沸组成的文献值：68.6 ℃0.518（x环)[问答]环己烷—异丙醇混合液是教师配制的，其浓度已经知道，为何在实验时还要测折射率，再利用折射率从标准曲线中查出相应的浓度？―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――班级：姓名：实验日期：分数：教师：。
双液系气液平衡相图的绘制
五、 实验结果讨论 1.对于二组分，自由度f=2-Φ+2（T,P）, Φ=1,f=3（T,P,X B ）,为三维相图，不便于作图。 若固定P,则f*=3-Φ, Φ=1 时f=2(T,X B )，即可得到T-X平面图。相当于立体图在一个平面 上的投影。 由所得相图可看到气相线、 液相线。 它们将相图分为三个部分， 气相区 （气 相线上方） 、液相区（液相线下方） 、气液共存区（区域Ⅰ和Ⅱ） 。同一温度下，区域 Ⅰ中B组分的气相组成总是大于液相组成，区域Ⅱ中液相组成大于气相组成。蒸气中 富集的总是能降低溶液沸点的组分。沿着直线 1 降温： ① AB 段为混合蒸气，Φ=1，f=2，温度与组成可在此区域自由变化 ② B 点开始出现液相，开始进入 BC 段气液共存区，Φ=2，f=1,温度与组成只 有一个可自由变化 ③ 到 C 点气相消失，继续降温，进入液相区，Φ=1，f=2,温度与组成可在此区 域自由变化。 图中存在一个最低共沸点M(42.05,69.6)。在M处，自由度f=0,即T,X B 均不能任意改变。 此处气液相组成相同，共沸点温度t=69.6℃，x B =y B =42.05%。若由过M点的直线 2 降 温，则系统由气相区，经过共沸点直接进入液相区。 2.最低共沸点的出现，是由于对 Raoult 定律产生正偏差造成的(体系的总蒸气压和蒸气 分压的实验值均大于拉乌尔定律 P=P*x 的计算值)。产生偏差的可能原因很多，分子 环境发生变化，使得 分子间作用力改变而引起挥发性的改变。当同类分子间引力大于 异类分子间引力时，混合后作用力降低，挥发性增强，产生正偏差。若混合后分子发 生缔合或解离现象引起挥发性改变。若离解度增加或缔合度减少，蒸气压增大，产生
1.3990 1.3947 1.3819
1.3840 1.3795 1.3757
双液系气液平衡相图的绘制实验报告
双液系沸点-组成图测绘实验报告实验时间：2015年4月15日学号：1120132970 一、目的要求1．测定相应组成时的沸点并制作常压下环已烷—无水乙醇双液系的平衡相图。
2．从沸点组成图了解分馏原理。
3．了解沸点的测定技术，掌握两组分液体沸点的测定方法。
4．掌握折光率与组成的关系及阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
二．实验原理1、由液态物质混合而成的二组分系统称为双液系统。
若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系，若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系。
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—组成图可分为三类，如图C7.1所示。
a.溶液的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯一甲苯体系；b.溶液有最低恒沸点，如环己烷-乙醇体系；c.溶液有最高恒沸点，如丙酮—氯仿体系。
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。
实验六 实验六完全互溶二组分液态混合系统的 气液平衡相图
五、实验步骤
4、停止加热，冷却2~3分钟，由侧管加入0.1ml乙醇 于蒸馏瓶中，重新加热至沸腾，边加热边将沸点仪倾 斜，目的是用冷凝器流下来的回流液冲洗球形小室， 斜， 以保证收集的冷凝液是与液相平衡的气相组成。冲洗 两次后，将冷凝液收集在球形小室中，等沸点稳定 后，记录沸点温度。停止加热，冷却2~3分钟，由凝 液取样口和侧管分别取气相和液相样品，迅速测定其 折光率。测完后，打开棱镜，用镜头纸擦干，并用洗 耳球吹干，以备测另一样品。
八、问题讨论
1、每次加入蒸馏瓶中的环己烷或乙醇的量是否需要 精确量取？为什么？ 2、如何判断气、液两相已达平衡？本实验能否真正 达到平衡？为什么？ 3、测定纯环己烷和乙醇沸点时，为什么要求蒸馏瓶 必须是干燥的？ 4、我们测的沸点与标准大气压的沸点是否一致？ 5、为什么每次测定气相冷凝液的折光率以前，一定 要将取样支管的球形小室冲干净？
五、实验步骤
5、为了使数据在图中均匀分布，按0.1,0.2,0.2,0.5,0.5, 1.0,1.0,2.0ml的顺序依次加入乙醇，重复步骤4，记录 沸点和折光率数据。 6、将蒸馏瓶中的液态混合物从侧管吸出，并用洗耳 球吹干，重新加入20ml乙醇，按步骤3测沸点后，再 按步骤4，依次加入1.0,1.0,2.0,2.0,4.0,8.0,10.0,12.0ml 的环己烷，重复步骤4,记录沸点和折光率数据。
四、实验仪器及试剂
实验六双液系沸点-组成图的绘制预习及实验报告书写要点
董 超 编 写实验六 双液系沸点－组成图的绘制【重要提示】环己烷－异丙醇溶液的浓度调整为：序号1 2 3 4 5 6%V 异丙醇10% 20% 35%50% 70% 85%一、实验原理部分书写要点1．二组分气－液平衡相图的概况及其特征(简单概括．．．．)； 2．本实验所涉及双液系的特点； 3．本实验绘制相图所使用的实验方法。
【注】：实验原理部分如果较长，可附页书写；物理化学实验教材另需预习内容：(1) Excel 常用函数 ④ round P 13(2) 金属电阻温度计P 131物理化学理论课相关内容：① §6.1 相律P 228 ② §6.4 二组分真实液态混合物的气－液平衡相图2．温度－组成图P 244二、实验原始数据记录室温：______________ 大气压：______________气相折光率gD n 及其测定温度T ∕℃液相折光率lD n 及其测定温度T ∕℃1 2 3 1 2 3 溶液序号T b ∕℃ gDn T g D nT g Dn T l Dn T l Dn T l D nT 1 2... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (6)董 超三、实验数据处理要求1．计算气、液相折光率测定值的平均值，并根据环己烷－异丙醇双液系的温度系数41410Ddn dt−−=−×℃进行温度校正； 2．用Excel 软件对教材P 48的环己烷－异丙醇双液系的D x n −异丙醇数据进行二次多项式拟合，建立()D x f n =异丙醇的拟合方程；3．由()D x f n =异丙醇的拟合方程根据经过温度校正的折光率计算气、液相的平衡组成； 4．绘制环己烷－异丙醇双液系的沸点组成图； 5．根据相图确定恒沸点的相关数据：,b T 恒、x 异丙醇,恒，并作误差分析。
四、实验数据处理部分书写参考格式1．环己烷－异丙醇双液系的()D x f n =异丙醇拟合方程为：______(填入拟合方程表达式)_____2．折光率温度校正及气、液相平衡组成计算环己烷－异丙醇双液系的温度系数41410Ddn dt−−=−×℃编 写3．环己烷－异丙醇双液系沸点－组成图相图示例,b T 恒(实验)﹦_______，,b T 恒(文献)﹦_______ x 异丙醇,恒(实验)﹦_______，x 异丙醇,恒(文献)﹦_______恒沸点相对误差：,b T 恒68.6568.65−℃×100%＝_________恒沸物组成相对误差：,0.410.41x −异丙醇恒×100%＝_________【注】：环己烷－异丙醇双液系的D x n −异丙醇数据二次多项式拟合方法、相图的计算机绘制方法均见相应教程。
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② 单击“完成”按钮
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② 在弹出的菜单里选 择“图表区格式”选项
① 将鼠标置于绘图区 域内任意一点处，单 击右键
④ 将鼠标置于绘图区 域内任意一网格线 处，按【Delete】键可 删去网格线
③ 在 “绘图区格式” 对话框里选择“无”按 钮，单击”确定“
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=round(－44.221*C3^2＋103.31*C3 －57.401,4)
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① 选择绘制“XY散点图”
② 选择绘制“平滑线散点图” ③ 单击“下一步”
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① 在“系列”标签的对话 框中，用鼠标单击“添 加”按钮，在“系列(S)” 文本框里出现“系列1” ② 用鼠标单击“数据 域”图标
双液系沸点－组成图 绘制方法
1 湖北大学 物理化学实验室 董超
一、相图绘制的 基本操作
2 湖北大学 物理化学实验室 董超
① 在B2单元格中填入纯环己烷的沸点值； ② 在B9单元格中填入纯异丙醇的沸点值； （以上沸点值在教材P48) ③ 在B3～B8单元格中依次填入各环己烷－ 异丙醇溶液的沸点值
3 湖北大学 物理化学实验室 董超
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① 将鼠标置于绘图区内 任意一处后单击右键 ② 在弹出的菜单中选择 “图表选项”
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在“图表选项”对话框的“网格线”标 签下，选择“X轴”、“Y轴”的主要、 次要网格线选项，单击“确定”
27 湖北大学 物理化学实验室 董超
修改“显示比例”为“400%”，放 大图形
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用鼠标置于工具栏空白处单击右键，在弹出的菜 单中选择“绘图”即可调出“绘图”工具栏
用鼠标单击“绘图”工具栏中的 “直线”工具按钮，即可估计恒沸 点的温度和恒沸物的组成。然后 恢复显示比例为”100%“；去掉 网格线，即可回到原来的状态
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③ 在“坐标轴标题格 式“对话框的”字体“标 签下选择”下标“，单 击”确定“ ① 用鼠标选择横坐标 名称，再将鼠标移至 虚框内部移动鼠标选 择”异丙醇“三个字并 单击右键
② 在弹出的菜单里选 择”坐标轴标题格式“
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绘制完成的相图
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① 选择绘制“XY散点图”
② 选择绘制“平滑线散点图”
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② 用鼠标在两个纯液体的相 点处绘制一条线段，注意： 鼠标到达右端点时双击鼠标 左键结束绘制
① 用鼠标单击绘图工具栏上的 “自选图形”→“线条”→“曲线”
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② 将鼠标置于该线段上的某 一点处，当鼠标形状变为 “ ”时，按住鼠标左键拖动 曲线至合适的位置，此时线 段上将出现一个黑色方块， 用鼠标移动该方块，可调整 曲线形状。
② 用鼠标选择D3单元格并将鼠标移至该 单元格的右下角，待此处出现“＋”时按下 鼠标左键往下拖动至D8单元格，计算各 溶液的气相平衡组成
6 湖北大学 物理化学实验室 董超
③ 用鼠标单击工具栏上的图标向导图标
② 用鼠标选择F3单元格并将鼠标移至该 单元格的右下角，待此处出现“＋”时按下 鼠标左键往下拖动至F8单元格，计算各 溶液的液相平衡组成 ① 在F3单元格中输入公式：
① 用鼠标置于X轴上 单击右键
② 在弹出的菜单里选 择”坐标轴格式“
③ 在”刻度“标签对话框 里修改X轴最大值 为”1“；主要刻度单位 为”0.1“
19
④ 在”数字“标签对话框 里修改”小数位数 “为”1“，单击”确定“
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还可修改坐标轴名称 的字体、字形、字号 注：① 图表标题的字体、字形、 字号也可用类似的方法在”图表标 题格式“对话框的”字体“标签下修 改； ② 标题格式的修改也可通过“格 式工具栏”修改
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① 再次用鼠标单击“添 加”按钮，在“系列(S)” 文本框里出现“系列2”
② 用鼠标单击“数据 域”图标
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① 用鼠标选择液相线纵坐标数 据区域
12
② 再次用鼠标单击“数据域”图 标，回到“源数据”界面
14 湖北大学 物理化学实 至虚框边缘并将其向下拖至合 适位置
用鼠标选择“图例”，按 【Delete】键可删去图例 将鼠标置于绘图区内任 意一处后单击左键并按 住左键不放向上拖动绘 图区至顶部。
用鼠标选择坐标轴名称后， 将鼠标移至虚框边缘并将其 拖至合适位置 20 湖北大学 物理化学实验室 董超
三、当实验数据点离散程 度较大时相图绘制的方法
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由于实验误差或其他原因，致使由前述方法所绘制的 相图如上图所示时，须对相图的绘制方法作调整。
① 将鼠标置于 绘图区域内任 意一处单击右 键
② 在弹出的菜 单中选择“图表 选项类型”
31 湖北大学 物理化学实验室 董超
9 湖北大学 物理化学实验室 董超
① 用鼠标选择气相线横坐标数 据区域
② 再次用鼠标单击“数据域”图 标，回到“源数据”界面
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用鼠标单击“数据域”图标
11 湖北大学 物理化学实验室 董超
① 用鼠标选择气相线纵坐标数 据区域
② 再次用鼠标单击“数据域”图 标，回到“源数据”界面
求取各环己烷－异丙醇溶液的 气相冷凝液折光率的平均值， 经过温度校正后填入C3～C8单 元格中
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求取各环己烷－异丙醇溶液的 液相溶液液折光率的平均值， 经过温度校正后填入E3～E8单 元格中
5 湖北大学 物理化学实验室 董超
① 在D3单元格中输入公式：
=round(－44.221*C3^2＋103.31*C3 －57.401,4)
13
用鼠标单击“数据域”图标
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① 用鼠标选择液相线纵坐标数 据区域
14
② 再次用鼠标单击“数据域”图 标，回到“源数据”界面
16 湖北大学 物理化学实验室 董超
15
单击“下一步”按钮
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16
① 在“图标选项”对话框的“标题”标签下的“图表标 题”、“数值(X)轴” 、“数值(Y)轴”文本框里分别输 入图名、X轴名称和Y轴名称
二、在相图中读出恒沸点 温度、组成值的方法
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① 用鼠标置于X轴上 单击右键
② 在弹出的菜单里选 择”坐标轴格式“
③ 在”坐标轴格式“对 话框的“刻度”标签下 修改“次要刻度单位” 为“0.01” (X轴)
用同样的方法 对Y轴进行修改。
④ 在“图案”标签下选 择“交叉”按钮，单击 “确定”
① 用鼠标选择所绘制的线段 单击右键，在弹出的菜单中 选择“编辑顶点”
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