二元液系相图的绘制
第二章 二元体系相图
共晶反应： l(E)
冷却 加热
E
sA(G) + sB(H)
A 水
xB→
盐 B
相图应用
1.盐的精制 ① 理解利用相图原理进 行盐类精制过程; ② 量的关系：
m(B 硫铵) SG m(l 母液) SZ
G
Z
2. 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。另外， 冬天里汽车水箱等防冰冻也用这种方法。饱和盐水系统 低共熔温度如下：
编号 1 2 符号 A 温度 0 -5 液相组成 0 7.9 平衡固相 ice ice
3
4 5 6 7 8 9 10 11 Q E
-10
-15 -21.1 -15 -10 -5 0.15 10 20
14.0
18.9 23.3 24.2 24.0 25.6 26.3 26.3 26.4
ice
ice Ice+ NaCl.2H2O NaCl.2H2O NaCl.2H2O NaCl.2H2O NaCl.2H2O+NaCl NaCl NaCl
33.0
40.5 42.3 50.5 54.6 62.3 64.6
ice
Ice+ Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O Mn(NO3)2.6H2O+ Mn(NO3)2.3H2O Mn(NO3)2.3H2O Mn(NO3)2.3H2O
说明: 水盐体系是凝聚体系，可以不考虑压力的变化，水盐体 系的固液平衡可以在没有水蒸气的情况下实现，所以气 相没有计入相数P中，水盐体系也不研究气相的组成
实验D-7二元液系相图-基础化学实验中心
实验D-5 溶液的二元液系T-X图实验目的1.采用回流冷凝法测定不同浓度的二元液系的沸点和气液两相组成，绘制其沸点∽组成(t∽X)图（包括液体折射率工作曲线的绘制），并描述其相图特征，找出其恒沸点温度与组成。
2.用阿贝折光仪测量液体和蒸汽的组成。
了解液体折光率的测量原理和方法。
实验原理一个完全互溶双液体系的沸点∽组成图，表明在气液两相平衡时，沸点与气液两相组成的关系；它对于了解这一体系的性质及精馏过程都有很大的实用价值．在恒压下完全互溶的双液体系T∽X有下列三种情况：1．所有组成溶液沸点介于二纯组分沸点之间，如苯与甲苯(图D5-1A)。
2．有最高恒沸点，如卤化氢和水(图D5-1B)。
3．有最低恒沸点，如苯和乙醇(图D5-1C)。
A B C图D5-1 二元液系相图在图D5-1A中，A'LB'代表液相线，A'VB'代表气相线，等温水平线与气相线和液相线的交点分别代表在该温度时相互成平衡的气相和液相的组成．在图D5-1c中，绘制沸点∽组成图的原理说明如下：当总组成为X的溶液加热时，体系的温度沿着虚线上升，当温度达到T时(即和液相线相交时)溶液开始沸腾，此时平衡的气相组成为yV ，液相组成为X.温度升至Ti，气相组成为yi，液相组成为xi，在此相区f＝C - P + 2式中：f为自由度；P为相数；C为组分数。
在本实验中C＝2，在二相区(气、液二相)，P ＝ 2，∴f＝2，由于压力指定(实验在恒压下进行)所以在二相区内f＝l，因此，若指定温度则气液相浓度就不可改变，此时气、液两相的相对量亦不可变(服从杠杆原理);反之，若指定了气液相的相对量从而气液相组成一定，则沸点也确定了。
本实验采用后者使用Ellis平衡蒸馏仪利用回流方法保持气液两相相对量一定，测定平衡时的沸点，并分别收集气相冷凝液和液相的样品，用化学方法或物理方法分析其组成，这样在T—X图上可找到此沸点T1时互成平衡的液相组成Xl和气相组成yl。
第5章-两组分系统-液相
1
二组分系统相律
两组分系统的相律可表达为：C=2; =2
f=4－ (1)
f=0, max=4, 最多四相共存。 =1, fmax=3, 需三维图象才能完整描绘系统状态。 二元系统的相图常常固定某因素不变(如温度或压力)， 用二维平面相图表示系统状态的变化情况。 二元系统的相图常为:
T/℃
连接 T-x 图中液相线的各点便 384℃
可得到液相线.
383
373
用类似的方法可以绘制 T-x
图中的气相线，或者用计算的方
363
法也可得到气相线。
353
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 xA
381℃ 373℃ 365℃ 357℃
353.3℃
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 xA
精馏原理
T
B的沸点低, 挥发性较强: yB>xB 将组成为y1的气相收集起来, 并将其冷却至温度T1: 其中将有部分冷凝为液体x2, 与之达平衡的气相组成为 y2, y2>y1. 重复以上过程，气相中B的浓度愈 来愈高，最后可以获得纯的B。 而由液相可以获得纯的A。
A
液相 xB
气相
y1 y2
T1
y3
x2
x3 B
13
精馏原理
实际的工业精馏工 段, 为连续操作，各层的操 作温度相对稳定，溶液 的组成也稳定；
在精馏塔的低温段一般 可以获得纯净的B,在 高 温段,可获得纯净的A。
T
T7 x8 T6 x7
T5
x6
T
T1 T2
y8
x1 x2
T3
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。
二元系相图ppt课件
3. 固溶体的不平衡结晶－D
枝晶偏析程度大小与铸造时冷却条件、原子的扩散能 力，相图形状有密切关系: (1) 在其它条件不变时，V冷越大，晶内偏析程度严重， 但得到枝晶较小。如果冷速极大，致使偏析来不及发 生，反而又能够得到成分均匀的铸态组织。 (2) 偏析元素在固溶体中扩散能力越小，相图上液、 固相线间距离的间隔愈大，形成树枝晶状偏析的倾向 愈大。 ❖ 要消除枝晶偏析采用均匀化退火(扩散退火) （diffusion annealing）。
固溶体的凝固与纯金属的凝固相比有两个显 著特点：
⑴.固溶体合金凝固时结晶出来的固相成分与 原液相成分不同。上述结晶出的晶体与母相化 学成分不同的结晶称为异分结晶(又称选择结 晶)；纯金属凝固结晶时结晶出的晶体与母相 化学成分完全一样称为同分结晶
⑵.固溶体凝固需要一定的温度范围，在此温 度范围内，只能结晶出一定数量的固相。
❖ (3) 二元相图中的三相平衡必为一条水平线，表示恒温反 应。在这条水平线上存在3个表示平衡相的成分点，其中两 点在水平线两端，另一点在端点之间，水平线的上下方分别 与3个两相区相接。
❖ (4) 当两相区与单相区的分界线与三相等温线相交则分界 线的延长线应进入另一两相区内，而不会进入单相区。 15
第七章 二元系相图 及其合金凝固
1
本章要求
1. 几种基本相图： 匀晶相图（Cu-Ni合金相图）、 共 晶相图（Pb-Sn合金相图）、包晶相图（Pt-Ag合金 相图）。
2. 相律，杠杆定律及其应用。 3. 二元合金相图中的几种平衡反应： 共晶反应、共析反
应、包晶反应、包析反应 、偏晶反应、熔晶反应、合 晶反应。 4. 二元合金相图中合金的结晶转变过程及转变组织。 5. 熟练掌握Fe-Fe3C相图。熟悉Fe-C合金中各相与组织 的结构。会几种典型Fe-C合金的冷却过程分析 。熟练
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。
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。
二元液系汽-液平衡相图测绘实验的探讨
２０ ０ ９年 １ ２月
高
校
实
验
室
工
作
研
究
Ｓ ｒａＮＯ． ０ ＮＯ． ｅ ｉｌ １ ２， ４ Ｄｅ ．２ ０ ３ （ ０ ９
ＧＡ０ＸＩ ＨＩ ＡＯ Ｓ ＹＡＮＳ ＨＩＧＯＮＧＺ Ｕ０ ＹＡＮＪＵ Ｉ
二元 液 系汽一 液 平衡 相 图测 绘 实验 的探 讨
侯 德 顺 ， 红梅 钟
（ 湖南 化工职业 技术 学院
摘
化 工系 ， 湖南
株洲
４ ２０ ） １０４
要 ： 元 液 系汽 一 液 平衡 相 图测 绘 实验 是 高职 院校 化 工 类 专 业 的 一 个 重要 实验 ， 过 具 体 的 实验 操 作 二 通
和实验分析 ， 总结了历届 学生在 实验操作过程 中存在 的一些主要 问题提 出 了解决 问题 的具体方法。
始校正仪器 。阿贝折光仪在测量前 ， 先要进行校准。校准 时可用蒸馏水或标 准玻璃 块进 行 （ 标准 玻璃块 标有 折射
率） 。我们 采 用 用 蒸 馏 水 校 准 ， 计 测 定 温 度 为 ３ ℃ ， 设 ０ 查
到 ３ ￣ 蒸馏水 的折射率是 １３ １ 。具 体的校正方法参考 ０Ｃ ．３９ 有关教材 。 （） ２ 测定液体的折射率方法。
ａ溶液沸点介于二个纯组分沸点之问 ， ． 如正 丙醇与乙
醇 （ ｌ） 图 ａ；
●作者简介 ： 侯德顺 （９ ０一） 男 ， 南省永顺县人 ， 科， １７ ， 湖 本 实验师
主 要 从事 物 理 化 学 和有 机 化 学 的教 学 及 实 验研 究 。 ● 收 稿 日期 ：０ ９— ５—１ ２０ ０ ７
第 ４期
侯德 顺 ， ： － 等 － ． Nhomakorabea汽一 液平衡 相 图测绘 实验 的探 讨 ＝－ Ｌ￣
13 实验五 二元液体溶液的气—液平衡相图
实验五 二元液态混合物的气-液平衡相图【目的要求】1．实验测定并绘制环己烷-乙醇体系的沸点组成（T -x ）图，确定其恒沸点及恒沸混合物的组成。
2．了解测量折光率的原理，掌握阿贝折光仪的使用方法。
【实验原理】两种液体能在任意浓度范围内完全相溶的体系称完全互溶的双液体系。
根据相律：f =K Φ+2式中：f 为体系的自由度；K 为体系中的组分数；Φ为体系中的相数；2是指压力和温度两个变量。
对于定压下的二组分液态混合物，相律可表示为：f =3-Φ。
在大气压力下，液体的蒸气压和外压相等时，平衡温度即为沸点。
对于完全互溶的双液体系，当气液两相平衡时Φ=2，f =1。
完全互溶的双液体系在定压下并没有固定的沸点，为一沸程，并且是和溶液的组成有关的，即T 是x 的函数。
完全互溶的双液体系，由于两种液体的蒸气压不同，溶液上方的气相组成和液相组成是不相同的，测定溶液的沸点和溶液在沸点时的气相和液相的组成，可绘制出溶液的气-液平衡相图，即溶液的沸点与组成关系图，T -x -y 图。
完全互溶的双液体系，T -x -y 图可分三类：如图5-1所示。
图5-1(1)是理想液态混合物和偏离拉乌尔定律较小的体系的T -x -y 相图；图5-1(2)是对拉乌尔定律有较大正偏差的体系；图5-1(3)是对拉乌尔定律有较大负偏差的体系。
在图5-1(2)和图5-1(3)中，由于偏离拉乌尔定律较大以致在T -x -y 图上分别出现了最低点和最高点，在最低点和最高点上，液态混合物的气相组成和液相组成相同，这种组成的液态混合物称为恒沸混合物，在最高点和最低点上时液态混合物的沸点称为恒沸点。
将一定组成的环已烷-乙醇混合物在特制的蒸馏器中进行蒸馏。
当温度保持不变时，即表示气、液两相己达平衡，记下沸点温度，并测定沸点时气相（冷凝液）和液相的组成，Fig.5-1 二组分完全互溶双液体系的T -x -y 相图 (1)理想或近似理想的体系 (2)有最低恒沸点的体系 (3)有最高恒沸点的体系 Fig.5-1 Phase diagram for mixture of binary liquid(1)Ideal mixture (2)With minimum aezotropic point (3) With maximum aezotropic 液相Liquid 气相Gas T B x B (y B ) (3) M A B液相Liquid气相Gas T A T B x B (y B ) T (1) AB 液相Liquid 气相Gas T A T Bx B (y B ) (2) M A B T A图5-2 沸点仪示意图 1.温度计；2.接加热器；3.加液口；4.电热丝连接点；5.电热丝；6.分馏液；7.分馏液取样口 Fig.5-2 The sketch of ebulliometer 1.thermometer;2. connection pole;3. inlet orifice; 4. connection point of heater with wire;5.heater; 6. fractional liquid;7. sampling orifice 即可得到一组T -x -y 数据。
二元液系相图的绘制实验报告
仪器与试剂
WAY型阿贝折射仪一台，超极恒温水浴一台，带有冷凝管的沸点仪一支，电加热套一个，数字式温度计一台，长、短胶头滴管个一支，100ml量筒一个，3%、15%、30%、50%、60%、70%、80%、92%、97%的环己烷溶液各一瓶。
4、烘干沸点仪时注意温度指示，温度达1000C前将沸点仪从电加热套上移开，防止温度过高而损坏温度计。
5、使用阿贝折射仪时，棱镜不能触及硬物，每次用完后应用洗耳球吹干棱镜。
原始数据记录
环己烷含量
沸点(0C)
气相折射率ng
液相折射率nl
3%
75.0
1.3752
1.3623
15%
69.9
1.3925
1.3734
注意事项
1、实验中可通过调节电加热套的温度或调整沸点仪的高度控制回流速度的快慢，一般控制回流高度在1.5cm左右。
2、在每一份样品的蒸馏过程中，每加入一次样品，待溶液沸腾后，控制好回流高度，再回流2～3min后，即可取样测定，不宜等待时间过长。
3、每次取样量不宜过多，取样时吸管一定要干燥，不能留有上次残夜，气相部分的样品要取干净。
二元液系相图的绘制实验报告
指导老师：
实验时间：
姓名：
学号：
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溶液系统气-液平衡相图的测绘方法，加深对相律、恒沸点的理解。
固液二元体系相图二级相变
6
4
H
7
MN: 三相线,鳞石英,白硅石 SiO2
与莫莱石达平衡
A
IED: 三相线,A2+C+l
FGH: 三相线,B+C+l
莫莱石 C
Al2O3 B
phase diagram of two compounds (2)
熔液 l
+l
固
C+l
熔
三相线：＋C(s)＋l, f=0
体
+C
C+l
Pb+l
3区 N
T
I
D
A
B
t
有化合物生成的二元合金相图
1区:熔液,f=2
T
2区:A(s)+l;f=1
3区:C(s)+l;f=1
1
4区:C(s)+l;f=1
5区:B(s)+l;f=1
M
6区:A(s)+C(s);f=1
7区:C(s)+B(s);f=1 2
DEF:三相线;f=0 D
A,C,熔液三相共存
E
HGI:三相线;f=0,
y
K
1
610K J
x
4
GH I
2
3
510K D E
5
F
6
A
B C
610K J 510K D
A
y
x
1
熔液, 单相, f=2
K 4
B(s)+l, 两相, f=1
GH I
2
A(s)+l, 两相, f=1
3
C(s)+l, 两相, f=1
E
物理化学实验 二元液系的气液平衡相图
• ③由于气相样品(冷凝液)挥发性大，量少， 蒸发面大，只有在停止加热后迅速取样测 定，才能保证气相组成的正确性，至于液 相，因为量多，挥发性小，很少发生不正 常情况，故可从容测定。
• ④用滴管取样，注意滴管的倾斜度，不要 让样品流入橡皮帽。 • • 1.在本实验中，气液两相是怎样达到平衡的? • 2.绘制工作曲线的目的是什么? • 3．每次加入乙醇及环已烷的量是否要求准 确? • 4．实验测得的沸点与大气压对应的沸点是 否一致?
实验注意事项
• ① • (ⅰ)明暗分界线从上和从下趋向十字交点， 其数值常不一致，取两者的平均值，或所 有测定连同校准都从一个方向趋向十字交
•
(ⅱ)丙酮或其他易挥发性液体从镜上挥发 后；棱镜温度有所降低，因此棱镜干燥后 要合上一段时间或者样品加好后过一会再 测。
• ②由于蒸馏瓶中的气相外壁处在室温下， 气相有精馏作用，即高度不同，气相成分 不同。笔者认为，近液面的气相组成比较 正确，因此冷凝管的进气管应当尽量的低， 或者下段气相加以保温。盛气相样品小槽 有0.5ml已够，不大不深，则可较快达到平 衡。但操作时，液相面不可过高，加热不 可过猛，以免液体进入气相样品中。
100％ 80％ 60％ 40％ 20％ 0％
环已烷 mol%
折光率 1.4238 1.4163 （25度） 折光率 1.4218 1.4149 （30度） 1.4030 1.3915 1.3740 1.3637
1.4016 1.3896 1.3680 1.3622
3、一定组成环已烷—乙醇混合液沸 点及气液两相折射率的测定
1、加热丝一定要被测液体浸没，否则通电 加热时可能会引起有机液体燃烧。 2、加热功率不能太大，加热丝上有小气泡 逸出即可。 3、温度传感器（温度计）不要直接碰到加 热丝。
固-液二元体系相图二级相变
根据涉及的变量数， 相图可分为一元、二 元和三元相图。
02
二级相变
二级相变的定义
二级相变
在热力学中，二级相变是指系统在等温、等压条件下，从 一个物态转变为另一个物态，同时伴随着热量的吸收或释 放，但系统的熵值保持不变的相变过程。
特征
在二级相变过程中，系统的某些物理性质（如密度、比热 容、热膨胀系数等）会发生突变，但系统的熵值保持不变。
相图的重要性
相图是研究物质热力学性质和相平衡的重要工具，有助于理解物质在不同条件下 的相态和性质。
在化学工程、材料科学、地质学等领域，相图具有广泛的应用价值，如指导工业 生产、矿产资源开发等。
相图的分类
根据涉及的相数，相 图可分为单相图和多 相图。
根据涉及的转变类型， 相图可分为一级、二 级和连续相变相图。
热力学稳定性
二级相变是热力学稳定的相变过程，因为系统在相变过程中不会发生 能量的损失或浪费。
二级相变的类型
连续相变
在二级相变过程中，系统的物理性质 会连续地发生变化，而不是突然地跳 跃。这种类型的二级相变通常发生在 物质从固态转变为液态的过程中。
跳跃相变
在二级相变过程中，系统的物理性质 会突然地跳跃式变化，而不是连续地 变化。这种类型的二级相变通常发生 在物质从液态转变为气态的过程中。
二级相变在固-液二元体系相图中的实例分析
水-冰相图
水在0°C以下结冰，发生二级相变。在相图中表现为曲线，随着温度降低，水从液态变 为固态。
金属-合金相图
金属合金在不同温度和成分下呈现不同的状态，如固溶体、金属间化合物等，这些状态 之间的转变即为二级相变。在相图中表现为曲线或平台，指导合金材料的制备和应用。
05
二元液系气液平衡相图
实验二二元液系气液平衡相图一、实验目得1、了解环己烷—乙醇系得沸点—组成图2、由图上得出其最低恒沸温度及最低恒沸组成(含乙醇％)3、学会使用数字阿贝折射仪4、学会使用WTＳ-05数字交流调压器二、原理一个完全互溶双液体系得沸点—组成图,表明在气液二相平衡时沸点与二相成分间得关系,它对了解这一体系对行为及分馏过程都有很大得实用价值。
在恒压下完全互溶双液系得沸点与组分关系有下列三种情况:１、溶液沸点介于二纯组分之间;2、溶液有最高恒沸点;３、溶液有最低恒沸点、图１表示有最低恒沸点,本次实验图形也像如此得样子,A′ＬB′代表液相线得交点表示在该温度时互成平衡得二相得成份。
绘制沸点—成份图得简单原理如下:当总成份为X得溶液开始蒸馏时,体系得温度沿虚线上升,开始沸腾时成份为Y得气相生成、若气相量很少,x、ｙ二点即代表互成平衡时液气二相成份。
继续蒸馏,气相量逐渐增多,沸点沿虚线继续上升,气液二相成份分别在气相与液相线上沿箭头指示方向变化。
当二相成份达到某一对数值x′与y′,维持二相得量不变,则体系气液二相又在此成份达到平衡,而二相得物质数量按杠杆原理分配。
本实验利用回流得方法保持气液二相相对量一定,则体系温度恒定。
待二相平衡后,取出二相得样品,用阿贝折光仪测定其折射率。
得出该温度下气液二相平衡成份得坐标点,改变体系得总成份,再用上法找出一对坐标点,这样测得若干坐标点后,分别按气相点与液相点连成气相线与液相线,即得T—X平衡图。
三、步骤1、安装接通仪器,打开冷凝水;2、加入环己烷20mｌ,蒸馏至沸腾,待小兜有液体后回流三次,温度平衡2—3分钟基本不变,记下温度,关闭调压器;3、Ａ组加入乙醇０。
5mｌ,用上法测定温度,然后关闭调压器,取出气相,液相得样品,测其折射率,以后分别加入1。
0,2.0,4、0,8.0,12、0mｌ乙醇;4、B组加入20ｍl无水乙醇,蒸馏至沸腾,待小兜有液体后回流三次,温度平衡２-３分钟基本不变,记下温度,关闭调压器;5、加环己烷0。
二元液系相图的绘制
大学化学实验II实验报告——物理化学实验学院：化工学院专业：班级：姓名实验日期实验时间学号指导教师同组人实验项目名称二元液系相图的绘制实验目的1.掌握阿贝折射仪的使用方法。
1、学习常压下完全互溶双液系气-液平衡相图的绘制。
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。
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。
tAtAtAtB tBtBt/oCt/oCt/oCxBxBxBA B A AB B(a)(b)(c)x'x'本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定：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。
二元液系相图 实验报告
二元液系相图一、实验目的1、用沸点仪测定在常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图。
2、了解沸点的测定方法。
3、掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法。
二、实验原理1、液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压和外压相等时的温度。
在一定外压下，纯液体的沸点有确定的值。
但对于完全互溶的双液系，沸点不仅与外压有关，而且还与双液系的组成有关。
2、用阿贝折射仪测定气液组成的折光率，来获得气液组成。
三、实验装置四、仪器及试剂仪器：EF-03沸点测量仪、阿贝折射仪、沸点仪、取样管试剂：无水乙醇、环己烷五、实验步骤1、安装好干燥的沸点仪。
2、加入纯乙醇30ml左右，盖好瓶塞，使电热丝浸入液体中，温度传感器与液面接触。
3、开冷凝水,将稳流电源调至（1.8-2.0A），接通电热丝，加热至沸腾，待数字温度计上读数恒定后，读下该温度值。
4、关闭电源，停止加热，将干燥的取样管自冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中,取气相冷凝液样,迅速用阿贝折射仪测其折光率。
5、用干燥的小滴管取液相液样，用阿贝折射仪测其折光率。
6、分别在沸点仪中加入混合液，1、2、3、4、5、6重复上述操作。
7、根据环己烷-乙醇标准溶液的折射率，将上述数据转换成环己烷的摩尔分数，绘制相图。
8、实验完毕后,关闭冷凝水，关闭电源，整理实验台。
六、阿贝折光仪的使用1、用擦镜纸将镜面擦干，取样管垂直向下将样品滴加在镜面上，注意不要有气泡，然后将上棱镜合上，关上旋钮。
2、打开遮光板，合上反射镜。
3、轻轻旋转目镜，使视野最清晰。
4、旋转刻度调节手轮（下手轮），使目镜中出现明暗面（中间有色散面），图a。
5、旋转色散调节手轮（上手轮），使目镜中色散面消失，出现半明半暗面，图b,c。
6、再旋转刻度调节手轮（下手轮），使分界线处在十字相交点，图d。
7. 在下标尺上读取样品的折光率。
阿贝折光仪的校正（1）仪器校正。
在开始测定前，用纯水校正阿贝折光仪。
将超级恒温槽的温度调至25℃，将阿贝折光仪的数据调至1.3325，然后观察明暗分界线是否在十字线中间，若有偏差，则用螺丝刀微量旋转小孔内的螺钉，使分界线位移至十字线中间。
二元液相系图
物理化学实验报告实验名称：完全互溶双液系统气液平衡相图的绘制专业班级：生物工程112班学生姓名：钟坤学号：1108110391实验时间：2103年5月14日8:00~10:00指导老师：刘定富老师一．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，比两个纯液体的蒸汽压都小，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，比两个纯液体的蒸汽压t A t A tAtB t B t Bt / o C t / o C t / o C x B x Bx B A B A A B B(a)(b)(c)x 'x '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2.8）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。
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五、结果与分析
（1） 标准曲线的测定。
表8-9 折光率～正丙醇水溶液的组成的关系
w(丙醇)/% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
折光率n
温度：
℃
在坐标纸上绘制该温度下折光率～正丙醇水溶液组成的工作 曲线（实验现场绘制）。
（2）相平衡温度和气相、液相的折光率测定及数据处理。
(c)
图8-10 完全互溶双液系的三类温度—组成相图
完全互溶双液系的温度—组成的相图可分为三类：(1) 溶液沸点介于两纯组分之间；(2) 具有最低恒沸点； (3) 具有最高恒沸点。
• 与恒沸点相应的溶液称为恒沸物，其蒸汽 与液相的组成完全相同。对于这类的双液 系，用分馏法只能从溶液中分离出一种纯 组分和恒沸物。恒沸物则不能用分馏法直
FDY双液系沸点测定仪连接示意图
四、实验步骤
（2）标准曲线的绘制：配制含正丙醇质量百分比分别约为90%、 80%…….10%的溶液，混匀。调节恒温槽温度为35.00℃。用外循环恒 温水使阿贝折射仪棱镜腔恒温。用纯水校正阿贝折射仪后（不同温度下 水的折射率见附录），测量上述溶液及二纯组分的折光率。 （3）正丙醇沸点的测定：在沸点仪中加入25 mL正丙醇，使电加热丝全部 浸没在溶液中，准确放置好温度计。打开冷却水，插上电源，调节加热 功率使溶液缓慢升温。待温度基本恒定后，记下温度读数t。 （4）停止加热。待液体冷却后，用10 mL移液管移取0.25 mL水，从支管 加入烧瓶中，继续加热至沸。保持沸腾10~15 min，以便冷凝管下端的 小球D得到冷凝液不断地冲刷。必要时可将D球中的冷凝液倾入烧瓶中。 当温度计上的读数恒定时，体系处于两相平衡状态，记录温度。停止加 热。先用干燥的吸管自冷凝管中取出小球D内的气相冷凝液，测气相的 折光率，确定其组成。稍候片刻，待液相冷却后，用另一支干燥吸管从 支口中取样测定液相组成。（注意次序）
• [4] 正丙醇为易燃品，必须注意防火安全，取样前 应先停止通电。一旦失火，及时用湿布封堵管口 灭火。 • [5] 注意保护阿贝折射仪的棱镜，不能用硬物触及 （如滴管），擦拭棱镜需用擦镜纸。 • [6] 做好本实验的关键是温度的准确控制和折光率 的测定，折光率的测定要求快速、准确，确保取 样、测定过程中组成不会发生改变。 • [8] 通常沸点读数除了作露径校正外，还要按克克方程作压力校正。
表8-10 正丙醇中加入不同量水的沸点和气相、液相 的折光率及对应的组成
编号 液相组成分析 折光率 w(丙醇)/% 折光率 w(丙醇)/%
2 3 4 5 6 7 8
+0.25 +0.5 +0.75 +1.0 +1.25 +2.0 +3.0
水中加入正丙醇的沸点和气、液相折光率及对应的组成
编号 加丙醇 t 量/mL /℃
1 2 3 4 20.0 +0.25 +0.5 +0.75
气相组成分析
折光率
液相组成分析
w(丙醇)/%
w(丙醇)/% 折光率
5
6 7 8
+1.0
+2.0 +5.0 +10.0
• （3）相图的绘制：由测得的各气相、液相样 品的折光率，从工作曲线上查找出其对应的组 成。分别把气相点、液相点连接成平滑的曲线， 并顺延交于一点，作出相图并得出最低恒沸点 的温度和组成。 • 实验结果可以和课本中的习题6.5对比。
图8-11 沸点仪
A-盛液容器，B-测量温度计 C-导线瓷套，D-小球，E-电 热丝，F-回流冷凝管，G-露 径校正温度计，L-液相取样 支管
气、液相组成通过折光率分析法求得。
折光率是物质的特征参数，它与物质的本性、温度 及浓度有关。
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。则测定 出气、液相样液的折光率后，便可在工作曲线上 找出气、液相的组成。
8.7 二元液系相图的绘制
一、实验目的 （1）测定以水—正丙醇为例的二元液系相图， 确定其最低恒沸点温度及恒沸物的组成。 （2）加深对二元液系相图的种类、特点、恒沸 物、杠杆规则的理解。 （3）熟练掌握阿贝折射仪的使用。 （4）学会利用折光率与物质组成的关系曲线测 定物质组成。 （5）掌握超级恒温槽的原理、恒温调节方法及 外循环恒温技巧。
（5）继续依次向烧瓶中加入0.5、0.75、1.0、1.25、2.0、 3.0 mL水，按步骤（4）逐一进行测量，分别得到不同 组成时的气相、液相的折光率及沸点。 （6）把该混合液回收于试剂瓶中，用蒸馏水反复洗涤烧 瓶。加入20 mL蒸馏水，测量水的沸点。逐一加入0.25、 0.50、0.75、，1.0、2.0、5.0、10.0 mL正丙醇，改变 体系的总组成，测量气液平衡时的沸点和各个样品的 折光率。
• 本实验通过测定整个 浓度范围内不同组成 的溶液的气、液相平 衡组成及其沸点，把 气相点、液相点连接 成平滑的曲线，就可 绘制出T—x相图。
• 实验采用的沸点仪为一 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 收集冷凝回流下来的气 相样品。液相样品则通 过烧瓶上的支管抽取。 • 温度计测得气液两相的 平衡温度。(本实验改用 感温元件测温)
• 注释：
• [1] 在实验过程中，可观察到由正丙醇—纯水体系汽相、 液相的折光率将向着降低或升高的方向移动，起初气液 两相折光率的读数相差较小，随后相差慢慢增加，又慢 慢减小，直至相等，此时溶液对应最低恒沸点混合物组 成。该体系的最低恒沸点在87 ℃左右，正丙醇含量在 69～71%之间。 • [2] 整个实验需要的时间较长，在实验中可由两组同学 分别从水，从正丙醇开始做，各自进行一半的测量，共 同完成相图。 • [3] 一定要使体系达到气液平衡，即温度读数稳定再取 样。
三、实验仪器和试剂
仪器 FDY双液系沸点测定仪一套 超级恒温槽 阿贝折射仪 量筒（50 mL） 取样吸管数根 试剂
其它
吸量管（10 mL）
正丙醇（A.R.）
吸耳球 擦镜纸
包括数字恒流源、 WLS精密数字温 度计和玻璃沸点仪 三部分。WLS数字 恒流源可以提供可 调的加热功率，避 免液体的过热。气 —液两相平衡温度 直接由精密数字温 度计读出。
二、实验原理 在常温下，两液态物质混合而成的体系称为双 液系。两液体若只能在一定比例范围内互相溶 解，称为部分互溶双液系，若能以任意比例相 互溶解，则称为完全互溶双液系。例如：苯－ 乙醇体系，正丙醇－水体系，环己烷—乙醇体 系都是完全互溶双液系，苯酚－水体系则是部 分互溶双液系。
• (a)
(b)