异丙醇-环己烷气液平衡相图
环己烷-异丙醇双液系相图的绘制
宜宾学院 化学与化工学院
实验中心
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．绘制异丙醇一环己烷双液系的气-液平衡相图， 了解相图和相律的基本概念； 3．进一步理解分馏原理； 4. 掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方 法； 5．掌握阿贝折射计的原理及使用方法。
操作步骤
1．已知浓度溶液折 射率的测定（略）
取异丙醇和环己烷以 及环己烷摩尔分数分 别 23.31% 、 45.85% 、 58.94% 、 74.80% 四种 组成的溶液，逐次用 阿贝折射仪测定其折 射率。绘制组成一折 射率的关系曲线。
沸点仪结构图
2．溶液沸点及气、液相组成的测定
（1）取25mL异丙醇置于沸点测定仪之蒸馏瓶内。按图连 接好线路，打开回流冷却水，通电并调节变压器使液体加 热至沸腾，回流并观察温度计的变化，待温度恒定记下沸 腾温度。然后将调压变压器调至零处。停止加热，充分冷 却后，用吸液管分别从冷凝管上端的分馏液取样口及加液 口取样，用阿贝折射计分别测定气相冷凝液和液相的折射 率。按上述操作步骤分别测定加人环已烷为2mL、3mL、 4mL、5mL、10mL时各液体的沸点及气相冷凝液和液相折 射率。 （2）将蒸馏瓶内的溶液倒人回收瓶中，并用环已烷清洗蒸 馏瓶。然后取25mL环己烷注入蒸馏瓶内，按（1）的操作 步骤进行。以后分别加人异丙醇0.3mL、0.5mL、1.mL、 4mL、5mL，测定其沸点及气相冷凝液和液相折射率。
数据记录和处理
1、绘制环己烷-异 丙醇体系的组成一 折射率关系曲线 （工作曲线）略
1.44 1.43 1.42 1.41 1.4
1.39
1.38
04 双液系的气-液平衡相图的绘制
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、预习要求1.理解分馏原理，了解影响双液系气-液平衡的因素。
2.熟悉阿贝折光仪的使用方法，了解折射率与物系组成的关系。
3.掌握如何由实验数据绘制t x -相图的方法。
三、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 。
y 1l 1t 1g B x l B x A B t/℃（a ）气液t/℃A B B x →（b ）t/ ℃气液A B B x →（c ）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，并分别测定气相图。
(馏出物)与液相(蒸馏液)的组成，就能绘出此t x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。
四、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）。
双液系的气液平衡相图
双液系的气一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一环己烷或异丙醇-环己烷双液系气-液平衡时气相与液相组成及平衡温度，绘制温度一组成图，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，则称为部分双液系。
如果在恒压将溶液蒸馏，当气液两相达平衡时，记下此时的沸点，并分别测定气相（溜出物）与液相（蒸馏液）的组成，就能绘出双液系的气液平衡相图。
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1.根据需要，连好沸点仪，数字贝壳曼温度计，感温杆不与电热丝相碰。
2.接通冷凝水，用超级恒温槽完成冷凝循环。
量取35ml异丙醇从侧管加入蒸馏瓶内，并使传感器侵入溶液3cm左右。
将加热丝接通恒流电源。
将电流调定1.1A，使电热丝将液体加热至缓慢沸腾，待温度恒定后，记下乙醇的沸点及环境气压。
3.依次再加入2.6.12.20ml环己烷，同上法测定溶液的沸点和吸取气、液相并测其折射率。
4.关闭仪器和冷凝水，将溶液倒入回收瓶。
五、实验注意事项1.沸点仪中没有装入溶液之前绝对不能通电加热，如果没有溶液，通电加热丝时，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），要用专用擦镜纸擦镜面。
六、实验数据记录及处理异丙醇35ml+环己烷环己烷35ml+异丙醇混合溶液中相应的异丙醇的含量，用表格表示如下:工作曲线向35ml 的异丙醇中加入环己烷 加入环己烷的 量（ml ）温度（0C ） 液相中异丙醇的摩尔 百分数％ 气相中异丙醇的摩尔 百分数％0 76.6 100 100 2 74.9 93.0 92.5 4 71.5 82.2 50.9 12 69.0 72.1 39.4 2067.640.149.4向35ml 的环己烷中加入异丙醇 加入异丙醇的 量（ml ） 温度（0C ） 液相中异丙醇的摩尔 百分数％ 气相中异丙醇的摩尔 百分数％75.5 0 0 2 74.0 9.1 10.3 4 68.0 17.7 37.5 10 67.5 38.7 37.4 1667.84050.3由以上两表作气一液平衡相图如下:y = -0.00053x + 1.42632040 60 80 100 120异丙醇摩尔百分数异内醉仃分数七、思考题1.沸点仪中的小球的体积过大对测量有何影响？答：球太大蒸发出来的部分气体可能就直接在球壁上冷凝了，不会全部进入冷凝管存储在小槽里，使得气相部分有所损耗，测出的沸点不准确，误差比较大。
二元相图
实验二异丙醇——环己烷体系的气——液平衡相图一、目的1. 在常压下测定一完全互溶双液系在不同组成时的沸点和气液两相平衡时的组成并作出沸点——组成相图。
2. 了解沸点的测定方法。
3. 用阿贝折光仪测量液相和气相的组成，了解液体折光率的测定原理和方法。
二、原理两种在常温时为液体的物质混合起来而成的二组分体系称为双液系，两液体若能按任意比例互相溶解，称完全互溶双液系；若只能在一定比例范围内互溶，则称为部分互溶双液系。
例如异丙醇、环己烷双液系；丙酮、氯仿双液系；乙醇、水双液系都是完全互溶双液系，苯、水双液系是部分互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度。
在一定的外压下，纯液体的沸点有确定的值。
但对双液系，沸点不仅是与外压有关，而且还和双液系的组成有关，即和双液系中两种液体的相对含量有关。
由两种挥发性液体所构成的溶液与气相呈平衡时，气相组成与液相组成经常不同，亦即在恒压下将该溶液蒸馏，馏出液和母液组成不同。
对理想溶液，每一组分在气相中所占的分压P B等于该纯组分的饱和蒸发压P B与液相中该组分之摩尔分数的乘积，此即拉乌尔定律的数学表达式：P B=P B X B。
对大多数实际溶液由于两种液体分子的相互影响，与拉乌尔定律发生很大的偏差，原因是在两种组分之间存在着化学反应的趋势或者发生缔合，致使溶液的挥发性变小，另外有些物质组成溶液后使缔合度变小，溶液的挥发度增大，在这些实际溶液沸点组成曲线上便出现了最高或最低点，其液相曲线与气相曲线相交于一点，即两相组分相同，再继续蒸馏，只是使气相的总量增加而溶液的组成及沸点均不改变，这溶液称为恒沸混合物。
本实验研究由异丙醇——环己烷按不同比例组成的溶液，在蒸馏过程中，当达到一定沸点时，分别取出馏出液和母液试样，用物理方法，测其折光率分析其组成，尔后t-x相图。
折光率是一个物质的特征数值，溶液的折光率与组成有关，因此在一定温度下测定一系列已知浓度溶液的折光率，作出该溶液折光率——组成工作曲线，就可按内插法得到这种未知溶液的组成。
异丙醇环己烷双液系相图
异丙醇—环己烷双液系相图一、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.绘制异丙醇—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.掌握阿贝折射计的原理及使用方法。
二．基本原理：根据相律：f + φ = c + 2 ，对二组分体系：f = 4 - φ，f max = 3 (T，P，x)。
对于二组分体系，常常保持一个变量为常量，而得到立体图形的平面截面图。
这种平面图可以有三种：p-x图，T-x图，T-p图。
常用的是前两种。
在平面图上，f*=3-φ，f*max=2，同时共存的相数φmax=3。
单组分的液体在一定外压下，它的沸点是一定值，把两种完全互溶的挥发性液体（组分A和B）互相混合后，在某一定温度下，平衡共存的气液两相的组成，通常并不相同，因此如果在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的折射率，就能找出平衡时气液两相的成分，并绘出沸点—组成（T—x）图线，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。
完全互溶双液系在恒定压力下的沸点—组成图可分为三类：（1）溶液沸点介于两纯组分沸点之间（如图1），（2）溶液存在最低沸点（图2）和（3）溶液存在最高沸点（图3）。
（2）、（3）被称为具有恒沸点的双液系，即体系处于恒沸点时气、液两相的组成相同，其相应的溶液称为恒沸点混合物。
此时对恒沸点混合物进行蒸馏，所得气相与液相组成相同，因此我们不能用普通蒸馏方法获得任一纯组分。
异丙醇—环己烷双液系属于具有最低恒沸点一类的体系。
T—x图在进行蒸馏或分馏时是必不可少的，而分馏在提纯溶剂和石油工业中也得到广泛应用，所以这种图是具有很大的实用价值的。
本实验的目的就是要绘制异丙醇—环己烷的T—x图并找出恒沸点混合物的组成。
1．沸点—组成图的绘制为了绘制沸点—组成图，可采取不同的方法。
在本实验中，我们采用的是一种物理方法—通过折射率的测定，来间接的获取溶液组成，它具有简捷、准确的特点。
环己烷-异丙醇双液系相图
2．6 环己烷-异丙醇双液系相图2．6．1 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．绘制环己烷-异丙醇双液系的沸点～组成图，并找出恒沸点及恒沸点混合物的组成。
3．进一步理解分馏原理。
4．掌握阿贝折射仪的原理及使用方法。
2．6．2 实验原理单组分液体在一定的外压下沸点为一定值。
把两种完全互溶的挥发性液体（组分A和B）混合后，在一定的温度下，平衡共存的气液两相组成通常并不相同。
因此在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就能找到平衡时气、液两相的成分并绘出T—x图，即所谓的相图。
完全互溶双液系在恒定压力下的沸点～组成图可分为三类：（1）液体与拉乌尔定律的偏差不大，沸点介于A、B两纯组分沸点之间（图6一1），如苯~甲苯体系。
(2) A、B两纯组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，溶液存在最低沸点（图6一2），如水~乙醇；苯~乙醇等体系。
（3）实际溶液由于A、B两纯组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，溶液存在最高沸点（图6一3），如盐酸~水体系；丙酮~氯仿体系。
图6—1 偏差不大的体系图6—2 正偏差很大的体系图6—3 负偏差很大的体系对（2）、（3）类体系有时被称为具有恒沸点的双液系。
它与（1）类的根本区别在于，体系处于恒沸点时气、液两相的组成相同。
因而也就不能象（1）类那样通过反复蒸馏而使双液系的两个组分完全分离。
对（2）、（3）类的溶液进行简单的反复蒸馏只能获得某一纯组分和组成为恒沸点的相应组成的混合物。
如要获得两纯组分，需采取其他方法。
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。
环己烷-异丙醇双液系属于具有最低恒沸点一类。
为了绘制沸点～组成图，可采取不同的方法。
比如取该体系不同组成的溶液，用化学分析方法分析沸腾时该组成的气、液组成，从而绘制出完整的相图。
可以想象，对于不同的体系要用不同的化学分析方法来确定其组成，这种方法是很繁杂的。
双液体系气—液平衡相图的绘制及思考题
双液体系气—液平衡相图的绘制一、实验目的1. 绘制环己烷—异丙醇双液体系的沸点组成图，确定其恒沸组成和恒沸温度。
2. 掌握回流冷凝管法测定溶液沸点的方法。
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3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 (a)所示。
（2）最大负偏差：存在一个最小蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸—水体系，如图 (b)所示。
（3）最大正偏差：存在一个最大蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都大，混合物存在着最低沸点如图 (c)）所示。
上图为二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）t At AtAt Bt B t Bt / o Ct / o t / o x Bx Bx BABAABB(a)(b)(c)x 'x '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－异丙醇为体系，该体系属于上述第三种类型，在沸点仪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测定。
三、仪器与试剂1、仪器：沸点仪1台；调压变压器1台；阿贝折射仪1台；温度计(0-100℃) 1支；长滴管1个；短滴管2支；2、试剂：环己烷(分析纯)；异丙醇(分析纯)异丙醇—环己烷标准溶液(异丙醇分别为0.20，0.40，0.50，0.60，0.80，0.90)四、主要实验步骤1. 测定环己烷、异丙醇及标准溶液的折射率调节阿贝折射仪，用一支干燥的短滴管吸取环己烷数滴，注入折射仪的加液孔内，测定其折射率n，读数两次，取其平均值。
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。
实验 异丙醇—环己烷双液系相图
实验 异丙醇—环己烷双液系相图一、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. 绘制异丙醇－环己烷双液系的沸点－组成图，确定其恒沸物组成及恒沸温度。
3. 进一步理解分馏原理。
4. 掌握阿贝折射计的原理及使用方法。
二、实验背景根据相律绘制相图，通过相图的分析加深对所研究体系的认识，是热力学方法研究多相平衡体系的重要内容之一。
相平衡是物理化学的重要教学内容，其中气液平衡是最常见，也是讨论最多的内容之一。
各体系相图的绘制为生产和科研实践中对某些液体混合物的分离、提纯与精制、蒸馏、精馏等具有一定的指导意义。
完全互溶双液系的T-x图，按曲线的特征，体系可以分为三大类，理想体系，正偏差体系和负偏差体系。
其中，当偏差足够大时，会出现极大点和极小点，分别对应最大负偏差和最大正偏差，对应的极值点称为恒沸点，所对应的溶液称为恒沸混合物。
考虑综合因素，一般实验都选择具有最低恒沸点的异丙醇—环己烷或乙醇—环己烷体系，本实验选异丙醇—环己烷体系。
根据相平衡原理，对二组分体系，当压力恒定时，当气液两相平衡时，体系的自由度为1。
当体系的温度确定时，气液两相的组成也确定。
反过来，当气液两相的组成确定时，体系的平衡温度也确定。
沸点仪就是根据这个原理设计的。
本实验中气液相的组成通过测定对应样品的折射率来确定，因而两组分的折射率相差越大越好，同时为了避免组分因挥发而造成测量误差，还要求两组分的饱和蒸汽压相差越小越好。
目前实验教学中最常用的沸点仪如图8-2所示，结构简单，容易操作，但达到平衡时间较长。
另外一类型测定装置叫平衡釜，有陆志虞平衡釜、爱立斯平衡釜、罗斯平衡釜等，平衡釜结构比较复杂。
还有一种多功能沸点测定仪，具有沸点测定仪和平衡釜的双重功能，测定范围较广，除常规的气液平衡数据的测定外，还可用于含盐体系和部分互溶体系气液平衡的测定。
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。
异丙醇-环己烷气液平衡相图
实验七 异丙醇－环己烷气液平衡相图一、实验目的1. 了解绘制双液系相图的基本原理和方法；2. 采用回流冷凝法测定不同浓度的异丙醇－环己烷体系的沸点和气液两相平衡成分，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；3.学会使用阿贝折射仪。
二、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17－1(a)是一种最简单的完全互溶双液系的T-x图(像苯与甲苯)。
图中纵轴是温度(沸点)T，横轴是液体B的摩尔分数xb (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。
某些完全互溶的双液体系近似遵循拉乌尔定律，其正（或负）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17－1(a))，如甲醇与水、二硫化碳与四氯化碳等。
大多数实际溶液由于A、B二组分的相互影响，常会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17－1(b)、(c)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不变，靠蒸馏无法改变其组成。
如HCl与水、丙酮与氯仿、硝酸与水等的体系具有最高恒沸点，苯与乙醇、异丙醇与环己烷、水与乙醇等的体系则具有最低恒沸点。
具有恒沸点的双液系与理想溶液或偏差很小的近似理想溶液的双液系的根本区别在于，体系处于恒沸点时气液两相的组成相同，因而也就不能像前者那样通过反复 蒸馏而使双液系的两个组分完全分离，因为对这样的溶液进行简单的反复蒸馏智能获得某一纯组分和组成为恒沸点的混合物。
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
试验七双液系气液平衡相图
实验七 双液系气液平衡相图一 实验目的1. 测定异丙醇-环己烷双液系在常压下气-液平衡数据，绘制标准压力的T—X 图。
2. 确定体系的恒沸温度及恒沸混合物的组成。
3. 了解阿贝折射仪的测量原理，掌握其使用方法。
二 实验原理两种液态物质混合时所形成的二组分体系称为双液系，若组成体系的两个组分可以任意比例相互溶解时，则称为完全互溶双液系。
完全互溶双液系恒定压力下的沸点组成图（T—X ）可分为三类。
第一类 溶液沸点介于两纯组分沸点之间图7－1；第二类 溶液存在最低沸点图7－2；第三类 溶液存在最高沸点图7－3。
从这三类体系的T －X 图可以看出，对于第一类的混合物可以利用一般精馏法分离出两种纯物质；而对于第二、三类的混合物只能分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。
而且第二、三类体系的溶液在最高或最低沸点时的气液两相组成相同。
加热蒸发时，只能使气相的总量增加，气液相组成及溶液沸点均保持不变。
这时的温度称之为恒沸温度（或恒沸点），相应的组成称为恒沸组成。
不难看出，恒沸温度组成是这些相图的特征参数。
异丙醇－环己烷是完全互溶的双液系，其沸点-组成图（即T －X 图）属于具有最低恒沸点的类型（见图7－2）。
在101325Pa 下异丙醇的沸点为 82.45℃，环己环的沸点为80.75℃。
实验要求在恒压下，测定整个浓度范围内所选定的几个不同组成溶液的沸点T 和平衡时气相组成y 和液相组成X ，然后绘制沸点-组成图（即T －X 图）。
为了获得上述测定数据，本实验利用沸点仪（见图7-4），采用回流冷凝法，当气液两相的相对量一定时，体系的温度也将保持恒定，沸点即沸腾温度可由温度计读取。
分别由蒸气冷7-4沸点仪1- 温度计; 2- 加液口;3 -电热丝4-分馏液取样口;5-分馏液图7-3图 7-1 图 7-2凝的凹形槽中取样分析平衡气相组成；从加液口取样分析平衡液相组成，试样分析使用的仪器是阿贝折射仪。
实验所测定的是试样的折射率，还需将折射率转换成组成。
环己烷一异丙醇双液系气液平衡相图
实验十二二元液体溶液的气-液平衡相图实验员：项金辉序号：25 班级：应化1103一、实验目的1.实验测定并绘制双液系（环己烷-异丙醇）的沸点组成（T-X）相图，并找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。
2.了解测量折光率的原理，掌握阿贝折光仪的使用方法。
二、实验内容1.了解绘制二元液体溶液相图的基本原理。
2.如何判断气-液两相平衡。
3.了解阿贝折光仪的使用方法。
三、实验步骤1.用阿贝折光仪测定标准溶液的折光率，同时需要测定水的折光率及实验室温，用于后期数据处理。
2.实验装置为三口蒸馏烧瓶，使用电阻丝加热，需注意的是温度计汞球的一半浸入液体内，汞球不要触及电阻丝。
加入约2/3体积的样品，调整电压为15V，加热使液体沸腾，最初在冷凝管下端袋状部的液体不能代表平衡时的气相的组成，须将其倾回蒸馏瓶中3次，待温度达到恒定时，记下沸点并停止加热。
随即用特长滴管伸入冷凝管中吸出冷凝液，迅速测定器折光率。
用短滴管从蒸馏瓶测口吸出瓶内液体，迅速测定其折光率，平行测定三次折光率，取平均值。
倒出瓶内液体，做下一次测定。
3.每个样品都要做1，2步，共是个样品。
四．注意事项1.电阻丝及其接触点不能露出液面，否则通电加热时会引起有机液体的燃烧。
2.电流不能太大，加热电压不得超过15V。
3.读取沸腾温度时一定要使体系达到气-液两相平衡，即温度计的读数恒定不变。
4.折射率的测定要迅速，以防由于蒸发而改变组成。
五、数据处理66687072747678800.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0X 环己烷%T /℃环己烷一异丙醇双液系气液平衡相图。
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实验七 异丙醇－环己烷气液平衡相图一、实验目的1. 了解绘制双液系相图的基本原理和方法；2. 采用回流冷凝法测定不同浓度的异丙醇－环己烷体系的沸点和气液两相平衡成分，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；3.学会使用阿贝折射仪。
二、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17－1(a)是一种最简单的完全互溶双液系的T-x图(像苯与甲苯)。
图中纵轴是温度(沸点)T，横轴是液体B的摩尔分数xb (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。
某些完全互溶的双液体系近似遵循拉乌尔定律，其正（或负）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17－1(a))，如甲醇与水、二硫化碳与四氯化碳等。
大多数实际溶液由于A、B二组分的相互影响，常会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17－1(b)、(c)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不变，靠蒸馏无法改变其组成。
如HCl与水、丙酮与氯仿、硝酸与水等的体系具有最高恒沸点，苯与乙醇、异丙醇与环己烷、水与乙醇等的体系则具有最低恒沸点。
具有恒沸点的双液系与理想溶液或偏差很小的近似理想溶液的双液系的根本区别在于，体系处于恒沸点时气液两相的组成相同，因而也就不能像前者那样通过反复 蒸馏而使双液系的两个组分完全分离，因为对这样的溶液进行简单的反复蒸馏智能获得某一纯组分和组成为恒沸点的混合物。
绘制沸点-成分图的简单原理如下：当总成分为x的溶液开始蒸馏时，体系的温度沿虚线上升，开始沸腾时成分为y的气相开始生成，若气相量很少，x、y二点即代表互成平衡的液、气二相成分。
继续蒸馏，气相量逐渐增多，沸点沿虚线继续上升，气、液二相成分分别在气相线和液相线上沿箭头指示方向变化。
当二相成分达到某一对数值x′和y′，维持二相的量不变，则体系气．液二相又在此成分达成平衡，而二相的物质数量按杠杆原理分配。
从相律来看，对二组分体系，当压力恒定时，在气、液二相共存区域中，自由度数等于1，若温度一定，气、液二相成分也就确定。
当总成分一定时，由杠杆原理知，二相的相对量也一定。
反之．在一定的实验装置中，利用回流的方法保持气、液二相相对量一定，则体系温度也恒定。
待二相平衡后，取出二相的样品、用物理方法或化学方法分析二相的成分。
给出在该温度下气、液二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。
这样测得若干对坐标点后，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。
成分的分析均采用折光率法。
阿贝折光仪原理及使用方法见后面的附录阿贝折射仪 （a） (b) (c)图7－1 完全互溶双液系的沸点－组成图 本实验是用回流冷凝法测定异丙醇－环已烷体系的沸点－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。
三、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。
四、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7－2（a）。
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7－2(b)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7－2(c)所示)。
把所取的样品迅速滴入折射仪中，测其折射率ng。
再用另一支滴管吸取沸点仪中的溶液，测其折射率nl。
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tg和液相温度t l。
图7－2 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右边沸点－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左边沸点－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。
五、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。
六、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？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。
【英汉词条】折射率 refractive index阿贝折光仪abbe's refractometer拉乌尔定律 Raoult's law工作曲线 working curve棱镜 prism校准 calibrate异丙醇 isopropanol乙醇 ethanol / alcohol苯 benzene甲苯 methylbenzene / toluene恒沸点 constant boiling point理想溶液 ideal solution沸点－组成图 boiling point composition curve附：阿贝折射仪 阿贝折射仪是根据光的全反射原理设计的仪器，利用全反射临界角的测定方法测定未知物质的折射率，折射率是物质的重要物理常数之一，许多纯物质都具有一定的折射率，如果其中含有杂质则折射率将发生变化，出现偏差，杂质越多，偏差越大。
因此通过折射率的测定，可以测定物质的浓度。
1.阿贝折射仪的构造原理 阿贝折射仪的外形图如图7－3所示。
当一束单色光从介质Ⅰ进入介质Ⅱ(两种介质的密度不同)时，光线在通过界面时改变了方向，这一现象称为光的折射，如图7－4所示。
图7－3 阿贝折射仪外形图 图7－4 光的折射1.测量望远镜;2.消散手柄;3.恒温水入口;4.温度计;5.测量棱镜;6.铰链;7.辅助棱镜;8.加液槽;9.反射镜;10.读数望远镜;11.转轴;12.刻度盘罩;13.闭合旋钮;14.底座。
光的折射现象遵从折射定律: sinα/sinβ=nⅠ/nⅡ=nⅠⅡ (1)式中α为入射角，β为折射角，nⅠ、nⅡ为交界面两侧两种介质的折射率;nⅠ,Ⅱ为介质Ⅱ对介质Ⅰ的相对折射率。
若介质Ⅰ为真空，因此规定n=1.00000，故nⅠⅡ=nⅡ为绝对折射率。
但介质Ⅰ通常为空气，空气的绝对折射率为1.00029，这样得到的各物质的折射率称为常用折射率，也称作对空气的相对折射率。
同一物质两种折射率之间的关系为: 绝对折射率=（常用折射率）×1.00029根据式(1)可知，当光线从一种折射率小的介质Ⅰ射入折射率大的介质Ⅱ时(nⅠ<nⅡ)，入射角一定大于折射角(α>β)。