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实验5 完全互溶双液系的平衡相图

实验5 完全互溶双液系定压气-液液相平衡图

【实验目的】

1.掌握阿贝折光仪的使用方法并通过测定混和物折光率确定其组成。

2.学习常压下完全互溶双液系定压气-液液相平衡图的测绘方法，加深对相律、恒沸点的理解。

3.绘制常压下环己烷-乙醇双液系的T—X图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。

【实验原理】

相图:描述相平衡系统温度、压力、组成之间关系的图形,通过实验测定相平衡系统的组成来绘制。

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。

纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时就会沸腾，此时气液两相呈平衡，所对应的温度为沸点。双液系的沸点不仅取决于压力，还与液体的组成有关。表示定压下双液系气-液两相平衡时温度与组成关系的图称为T-x图或沸点-组成图。

定压下完全互溶双液系的沸点-组成图可分为三类：

（1）各组分对拉乌尔定律的偏差不大，溶液的沸点介于两纯液体的沸点之间。如苯与甲苯系统，其T-x图如图5.1 (a)所示；

（2）各组分对拉乌尔定律有较大负偏差，其溶液有最高沸点。如丙酮与氯仿系统，其T-X图如图5.1 (b)所示；

（3）各组分对拉乌尔定律有较大正偏差，其溶液有最低沸点。如乙醇与环己烷等系统，其T-X图如图5.1 (c)所示。

恒沸点与恒沸组：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，同一双液系的相图不同，恒沸点及恒沸组成也不同。

平衡数据测定：配制不同组成的溶液，大气压下加热至沸腾，测定不同组分的体系在沸点温度时气相、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T —x 图。

实验装置如图。

【仪器试剂】

沸点仪1套；恒温槽1台；阿贝折

射仪1台；移液管(1mL)2支；11个小滴

瓶；电加热套1台；长、短吸管若干。

环己烷(A.R)；无水乙醇(A.R)。

【实验步骤】

1．标准工作曲线数据测定。

(1) 将11个小滴瓶编号，依次移

0mL 、1.00 mL 、2.00 mL 、…、9.00 mL 、10 mL 的环己烷、，然后依次移入10 mL 、 9.00 mL 、8.00 mL

、…、

1.00 mL、0 mL的无水乙醇，摇匀，配成11份已知浓度的溶液（公用）。

(2) 依次测定所配溶液的折射率（详讲方法），作工作曲线（折射率～浓度，按纯样品的密度，换算成质量百分浓度）。

2.环己烷-乙醇系统沸点与组成关系的测定

(1)安装好沸点仪。通冷却水，由进样口加入待测溶液，加热使沸点仪中溶液沸腾，调整沸点仪与电加热套的距离控制回流高度约1.5cm。最初冷凝管下端袋状部的冷凝液不能代表平衡时的气相组成。将袋状部的最初冷凝液体倾回蒸馏器，并反复2～3次，待溶液沸腾且回流正常，温度读数基本恒定后（小数点后第一位基本不变），记录溶液沸点。

(2)将沸点仪从电加热套上移开，取气相样品，测其折射率n g。

(3)将阿贝折光仪镜面用吸耳球吹干，用另一支短吸管从沸点仪进样口吸取一滴溶液，测其折射率n L。

本实验是以恒沸点为界，把相图分成左右两支，分两次来绘制相图。具体方法如下：

（1）左半支沸点-组成关系的测定

向沸点仪加入20mL（准确）无水乙醇，加热并记录其沸点，然后依次加入环己烷 1.5mL、1.5mL、2.0mL、4.0mL、14.0mL。按步骤3、4分别测定溶液沸点及气、液相组分的折射率n g、n L。实验完毕，将溶液倒入回收瓶中。

（2）右半支沸点-组成关系的测定

向沸点仪加入25mL（准确）环己烷，加热并记录其沸点，然后依次加入无水乙醇0.3mL、0.3mL、0.4mL、1.0mL、5.0mL，按前述方法分别测定溶液沸点及气、液相组分折射率n g、n L。

【注意事项】

1.实验中可调节加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1.5 cm左右。

2.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2 min～3 min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，不能留有上次的残液，气相部分的样品要取干净。

4.使用折射仪时，棱镜不能触及硬物（如吸管头），每次用完后应用洗耳球吹干棱镜。

【数据记录与处理】

1.根据所取纯组分的体积及其密度计算标准溶液的摩尔分数，设计表格，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.从工作曲线上查得所测样品的气液相组成，获得沸点与组成的关系。

3.绘制环己烷-乙醇体系的T—X图，并由图中求得最低恒沸点和恒沸组成。

【思考题】

1.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？在连续测定法实验中，样品的加入量应十分精确吗？为什么？

完全互溶双液系的平衡相图

实验名称完全互溶双液系的平衡相图实验者姓名刘永刚合作者姓名李金梁刘永刚李涛实验日期 2011-09-27 室温25.1 ℃气压101.78 Pa 指导教师杨静评语成绩

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。实验原理常温下，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。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。恒压下将完全互溶双液体系蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就能找出平衡时气、液两相的成分并绘出T—X图。通常，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2-4-1 (a)。而实际溶液由于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图上就会有最高或最低点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，如图2-4-1(b),（c)所示。恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，因此通过蒸馏无法改变其组成。图1 完全互溶双液系的相图本实验采用回流冷凝的方法绘制环己烷-乙醇体系的T—X图。其方法是用阿贝折射仪测定不同组分的体系在沸点温度时气相、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T—X图。

实验试剂环己烷(A.R)；无水乙醇(A.R)。实验仪器沸点仪1套；恒温槽1台；阿贝折射仪1台；移液管(1mL，2支；10mL，1支)；具塞小试管9支。实验装置 a b

双液系气液平衡相图的绘制(华南师范大学物化实验)

双液系气-液平衡相图的绘制一、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。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 2.1液体的沸点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。 2.2双液系的沸点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。理想的二组分体系在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。结构相似、性质相近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（正偏差）。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。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1(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1(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，如水-乙醇体系，如图1(c)）所示。图1. 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）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。根据相平衡原理，对二组分体系，当压力恒定时，在气液平衡两相区，体系的自由度为1。若温度一定时，则气液亮相的组成也随之而定。当溶液组成一定时，根据杠 t A t A t A t B t B t B t / o C t / o t / o x B x B x B A B A A B B (a) (b) (c)x ' x '

10-2 二元液系相图

二元液系相图一、实验目的 1、测定环己烷-乙醇系统的沸点组成图（T-X 图） 2、掌握阿贝折光仪的使用方法二、实验原理 1、一个完全互溶的二元系统的沸点-组成图，表明在气液二相平衡时，沸点和两相组成间的关系. 2、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： 3、（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。 4、（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。 5、（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 A t A t A t B t B t B t / o C t / o t / o x B x B x B A B A A B B (a) (b) (c) x ' x ' 本实验绘制环己烷-乙醇二元液系的T-X 图。其方法为将不同组成的溶液于蒸馏仪中进行蒸馏看，沸腾平衡后记下温度，一次吸取少量的蒸馏液和蒸出液。分别用阿贝折光计测定其折射率，然后由环己烷-乙醇的折射率组成标准曲线或其数据表确定相应组成，从而绘制环已烷-乙醇二元液系相图。三、实验仪器与试剂

1、沸点测定仪1个；取样管12支；阿贝折光计1台；环己烷（分析纯）；无水乙醇（分析纯）；直流稳压电源1台四、实验步骤 1、纯液体折光率的测定。分别测定乙醇和环己烷的折光率。 2、工作曲线的绘制。这有实验书所给定的数据进行绘制。 3、测定沸点-组成数据（1）安装沸点测定仪。将干燥的沸点测定仪按图2-1安装图2-1 好，检查带有温度计的橡皮塞是否塞紧。加热用的电阻丝要靠近底部中心，温度计的水银球不能接触电阻丝，而且每次更换溶液后，要保证测定条件尽量平行（包括水银温度计和电阻丝的相对位置）。（2）用老师粗略的配制好的20%，40% ，60% ，80%组成的环己烷-乙醇溶液约50ml。（3）测定沸点及平衡的气液相组成。取下塞子，加入所要测定的溶液（40ml），其液面以在水银球中部为宜。接好加热线路，打开冷凝水，再接通电源。调节直流稳压电源电压调节旋钮，使加热电压为10-15v, 缓慢加热。当液体沸腾后，再调节电压控制，使液体沸腾时能在冷凝管中凝聚。蒸汽在冷凝管中回流高度不宜太高，以2cm左右为好。如此沸腾一段时间，待温度稳定后在维持3-5分钟，以使体系达到平

【清华】实验2_双液系的气液平衡相图_2006011835

`` 实验2 双液系的气液平衡相图唐盛昌2006011835 分6 同组实验者：徐培实验日期：2008-10-9，提交报告日期：2008-10-23 带实验助教：尚培华 1 引言（简明的实验目的/原理）实验目的： 1．用沸点仪测定在常压下环已烷—乙醇的气液平衡相图。 2．掌握阿贝折射仪的使用方法。实验原理：将两种挥发性液体混合，若该二组分的蒸气压不同，则溶液的组成与其平衡气相的组成不同。在压力保持一定，二组分系统气液达到平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时组成关系的相图，称为沸点和组成(T-x)图。沸点和组成(T-x)的关系有下列三种：(1)理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间见图5—1(a)；(2)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差，其溶液有最高恒沸点见图5—1(b)；(3)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差，其溶液有最低恒沸点见图5—1(c)。第(2)、(3)两类溶液在最高或最低恒沸点时的气液两相组成相同，加热蒸发的结果只使气相总量增加，气液相组成及溶液沸点保持不变，这时的温度称恒沸点，相应的组成称恒沸组成。第一类混合物可用一般精馏法分离出这两种纯物质，第(2)、(3)类混合物用一般精馏方法只能分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。图1 沸点组成图为了测定二元液系的T-x图，需在气液达到平衡后，同时测定溶液的沸点、气相和液相组成。本实验是测定具有最低恒沸点的环己烷—乙醇双液系的T-x图。方法是用沸点仪(图2)直接测定一系列不同组成之溶液的气液平衡温度(即沸点)，并收集少量馏出液(即气相冷凝液)及吸取少量溶液(即液相)，分别用阿贝折射仅测定其折射率。为了求出相应的组成，必须先测定已知组成的溶液的折射率，

双液系气液平衡相图的绘制

实验三双液系气液平衡相图的绘制姓名：学号: 班级：实验日期：2015年9月21日提交报告日期：2015年9月28日 1、实验目的 1．了解沸点仪的原理和使用方法。 2．在大气压力下用沸点仪测绘环己烷-乙醇双液系的气相平衡相图。 3．掌握阿贝折射仪的使用方法。 2、实验原理双液系是指两种液态物质混合而成的物系。双液系可以分为完全互溶双液系、部分互溶双液系和完全不溶双液系。将两种挥发性液体混合，若该二组分的蒸气压不同，则溶液的组成与其平衡气相的组成不同。在压力保持一定，二组分系统气液达到平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时组成关系的平衡状态图，简称相图。沸点和组成的关系有下列三种：(1)理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间；(2)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差，其溶液有最高恒沸点见；(3)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差，其溶液有最低恒沸点。第(2)、(3)两类溶液在最高或最低恒沸点时的气液两相组成相同，加热蒸发的结果只使气相总量增加，气液相组成及溶液沸点保持不变，这时的温度称恒沸点，相应的组成称恒沸组成。第一类混合物可用一般精馏法分离出这两种纯物质，第(2)、(3)类混合物用一般精馏方法只能分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。为了测定二元液系的相图，需在气液达到平衡后，同时测定溶液的沸点、气相和液相组成。本实验是测定具有最低恒沸点的环己烷—乙醇双液系的相图。方法是用沸点仪直接测定一系列不同组成之溶液的气液平衡温度(即沸点)，并收集少量馏出液(即气相冷凝液)及吸取少量溶液(即液相)，分别用阿

编号123456 7 8 贝折射仅测定其折射率。为了求出相应的组成，必须先测定已知组成的溶液的折射率，作出折射率对组成的工作曲线，在此曲线上即可查得对应于样品折射率的组成。 3、实验仪器和试剂 1.仪器沸点仪1个、加热电源（0.5kW）1台、阿贝折射仪1台、长颈胶头滴管2支、镜头纸、超级恒温槽、50~10℃温度计1支。 2.药品乙醇、环己烷、丙酮。 4、实验操作步骤及方法要点 1．启动超级恒温槽的加热和搅拌系统，把超级恒温槽的控制温度调至27℃。 2．测定标准溶液的折射率用与超级恒温槽相连接的已经恒温的阿贝折射仪测定标准溶液的折射率，作折射率对组成的工作曲线。 3．溶液沸点及气液平衡组成的测定。往沸点仪中加入20mL乙醇，通冷却水，打开电源并调电压至12V，加热溶液至沸腾。待其温度计上所指示的温度保持恒定后，读下该温度值，同时停止加热，并立即在小泡中取气相冷凝液，迅速测定其折射率，并用另一滴管取少量液相测定其折射率。接下来，往沸点仪中分别加入1mL、2mL、2mL、2mL、5mL环己烷，并按前述方法测定气液平衡温度和气液两相的折光率。结束后，将沸点仪中溶液倒入回收瓶并用电吹风把沸点仪烘干。往沸点仪中加入20mL环己烷，经行实验。在之后往沸点仪中分别加入的是1mL、2mL、2mL、2mL、5mL乙醇。注意：每次测量折射率后，要将折射仪的棱镜打开晾干，以备下次测定用。 5、实验数据 1）原始实验测量数据大气压力：97.13kPa 室温：25.5℃ 以下数据测定过程中阿贝折射仪（恒温槽）温度为27.0℃。

物化实验双液系的气-液平衡相图实验报告

双液系的气－液平衡相图一实验目的 1．绘制在pθ下环己烷－异丙醇双液系的气－液平衡相图，了解相图和相律的基本概念； 2．掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法； 3．掌握用折光率确定二元液体组成的方法。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互溶，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汽压与外界压力相等时的温度，在一定的外压下，纯液体的沸点有其特定值，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。通常，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中于 (a)。而实际溶液由于A 和B二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在T—X图上就会有最高或最低点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，如图2-4-1(b),（c)所示。恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，因此通过蒸馏无法改变其组成。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。三仪器和试剂沸点仪1套；恒温槽1台；阿贝折射仪1台；量筒8个；玻璃漏斗8个；滴管2个；环己烷（分析纯）；异丙醇（分析纯）；实验装置如下：

四实验步骤 1．工作曲线的绘制配制环己烷的质量百分数0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50, 0.60, 0.70, 0.80和0.90的环己烷－异丙醇溶液。计算所需环己烷和异丙醇的质量，并用分析天平准确称取。为避免样品挥发带来的误差，称量应尽可能的迅速。各种溶液的确切组成要按照实际称样结果精确计算。调节超级恒温水浴的温度为35度，使阿贝折光仪上温度与其保持一致。分别测定上述九个溶液以及异丙醇和环己烷的折光率。根据这些数据作出折光率－组成工作曲线。

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 4 f Φ==213f ΦΦ *=-+=-*min max 1 2Φf ==*max min 3 0 Φf ==

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 ） p x p p p y A A A A *== B A B 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。若，此时， * A A A p p x =* B B B p p x =()A B l l A A B B **l B A B A (1) l l A A B A p p p p x p x p x p x p p p x *****=+=+=+-=+-~A p y 线： A y A x ()A A B A A A B A p x p p y x p p p * * ** +-==**A B p p >A A y x >， B B y x <，**A B p p