二组分溶液沸点-组成图

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。

实验五 二组分完全互溶系统气一液平衡相图的绘制Ⅰ、目的要求1. 绘制环己烷-乙醇双液系的T—x图，确定其恒沸物组成和恒沸温度。

2. 掌握回流冷凝法测定溶液沸点的方法。

　3. 掌握阿贝(Abbe)折射仪的使用方法。

Ⅱ、仪器与试剂沸点测定仪1套阿贝折光仪(包括恒温装置) 1套长、短吸管各9支温度计(50～100 ︒C, 0.1 ︒C) 1支移液管(胖肚，25 mL) 2支移液管(刻度，1 mL ，10 mL) 各1支量筒(100 mL) 1个烧杯 (250 mL) 1 个环己烷(分析纯)乙醇(分析纯)环己烷-乙醇标准溶液9种（w (乙醇)/% = 10~90）Ⅲ、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。

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。

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（T—x图）。

完全互溶双液系的T —x 图可分为下列三类：1. 混合物的沸点介于两种纯组分之间(如图1.1 (a))； 2. 混合物存在着最高沸点(图1.1 (b)) ；3. 混合物存在着最低沸点(图1.1 (c))。

对于后两类，它们在最低或最高沸点时达平衡的气相和液相的组成相同。

若将此系统蒸馏，只能够使气相总量增加，而气—液两相的组成和沸点都保持不变。

因此，称此混合物为恒沸混合物。

其对应的最高温度或最低温度称为最高恒沸点或最低恒沸点，相应的组成称为恒沸物组成。

为了测定双液系的T -x 图，需在气液平衡后，分别测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。

实验中达平衡的气相和液相的分离是通过沸点仪实现的，而各相组成的准确测定是通过阿贝折光仪测量折射率进行的。

实验二双液系的气—液平衡相图一、实验目的：1.绘制在标准压力下乙酸乙酯-乙醇双液系的气-液平衡相图2.学会阿贝折光仪的使用方法3.初步学会通过折光率确定二元液体组成的方法4. 掌握测定双组分液体的沸点以及正常沸点的方法二、实验原理两种液态物质混合后的双组分混合液称为双液系。

两个组分若能以任意比互溶称为完全互溶双液系。

溶液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，纯液体的沸点有确定值；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，气液共存的双组分体系的自由度为2。

只要确定一个变量，整个体系的存在状态可以用二维图象来描述。

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（图1, 请参考实验教材），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，但是只有一个自由度。

一旦设定某个变量，则其它两个变量必有相应的确定值。

图1为完全互溶双液系的沸点-组成图。

组分分析:本实验使用数字阿贝折光仪对样品进行分析，关于数字阿贝折光仪的使用方法和折光仪的工作原理见《物理化学实验》（复旦大学）（高等教育出版社第二版）262页。

五、实验步骤1. 沸点测定：用量筒取25ml乙醇或乙酸乙酯并倒入沸点仪中，注意电热丝应完全浸没在液体中，打开冷凝水接通电源并调节电压）待溶液沸腾后，调节冷凝水流量，温度计的读数稳定后方可读取沸点，并记录环境温度计的读数，在上述过程中要不断把气相凝聚液倒回圆底烧瓶中。

投料表:计算乙醇含量：Y乙醇=2. 折光率的测定及组成的确定停止加热，用干燥的长滴管分别从支管和冷凝管的上口取样，注意一个滴管只能取一个样，不得使同一个滴管取不同的样，每取一个样要测定三次折光率。

这样就得到两个系列的溶液的折光率。

未知溶液的组成从对应的折光率-组成工作曲线查得。

将乙醇、乙酸已酯以及系列溶液的沸点和气、液两相组成列表并绘制乙醇-乙酸已酯的温度-组成相图。

双液系的气—液平衡相目的要求(1) 绘制在pΘ下环己烷-乙醇双液系的气-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。

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。

两种组分若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶双液系。

液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。

在一定的外压力下，纯液体的沸点有其确定的值。

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，则其他两个变量必有相应的确定值。

图Ⅱ-5-1以苯-甲苯为例表明，温度T这一水平线指出了在此温度时处于平衡的液相组分x和气相组分y的相应值。

苯与甲苯这一双液系基本上接近理想溶液，然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-组分相图与图Ⅱ-5-1相似，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。

例如，H2O-HCl体系的最高恒沸点在P0时为108.5，恒沸物的组成含HCl20.242%。

通常，测定一系列不同配比溶液的沸点及气、液两相组成，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。

本实验要求将外压校正到1个大气压力。

二、沸点测定仪各种沸点仪的具体构造虽各有特点，但其设计思想则都集中于如何正确测定沸点、便于取样分析、防止过热及避免分馏等方面。

乙醇—乙酸乙酯双液系相图摘要：本实验采用阿贝折射仪测定双液系的相图，本实验测得恒沸温度为71.86℃，恒沸物组成为：乙醇（47.17%）、乙酸乙酯（52.83%）。

换算成质量分数为：乙醇（31.83%）、乙酸乙酯（68.17%）。

文献值很接近。

关键词：乙醇—乙酸乙酯、双液系、阿贝折射仪、相图1.实验目的学习用沸点仪测定双液相体系的气—液平衡相图及绘制相图的方法；了解液体折射率的测定方法，掌握阿贝折射仪的一般原理及操作方法；掌握用折光率确定二元液体组成的方法。

2.实验原理两种液态物质混合而成的二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。

两个组分若能按任意比例互相融解，称为完全互溶双液系。

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。

根据定律，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。

这就是p-x相图。

在一定压力下，可以画出体系的温度t和组分x的关系图。

这就是T-x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。

3.实验仪器及试剂仪器：沸点测定仪一套、精密数字温度计（分度值0.1℃）、玻璃温度计（0～100℃，分度值1℃）、调压变压器（0.5kV A）、数字阿贝折光仪、超级恒温水浴、玻璃漏斗、长滴管、烧杯。

试剂：乙酸乙酯（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、丙酮（分析纯）、乙醇—乙酸乙酯系列溶液1～9号，浓度未知。

该系列溶液为实验室预先配置，并给出了此溶液在25℃时的折光率-组成工作曲线。

4.实验方法与步骤4.1装沸点仪将洗净、干燥的沸点仪安装好。

检查带有温度计的软木塞是否安紧。