气液相平衡分析详细版

二、气液相平衡关系 平衡状态：在一定压力和温度下，当吸收和解吸速率相等时，气液两相达到平衡。

相平衡关系：吸收过程中气液两相达到平衡时，吸收质在气相和液相中的浓度关系1．气体在液体中的溶解度 （图8-1）平衡时溶质在气相中的分压称为平衡分压，用符号*A p 表示；溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度；它们之间的关系称为相平衡关系。

结论：①在相同的吸收剂、温度和分压下，不同溶质的溶解度不同;②分压一定时，温度越低，则溶解度越大。

较低的温度有利于吸收操作;③温度T 一定时，分压P 越大，溶解度越大。

较高的分压有利于吸收操作;④加压和降温对吸收操作有利。

2．亨利定律（1）亨利定律亨利定律内容：在总压不太高，温度一定的条件下，稀溶液上方溶剂的平衡分压*A p 与溶质在液相中的摩尔分数A x 成正比，比例系数为亨利系数E 。

即： A A Ex p =* 形式一E ——亨利系数， Pa讨论：①E 的来源：实验测得，查手册②E 的影响因素：溶质、溶剂、T 。

物系一定时， ③亨利系数表示气体溶解的难易程度。

E 大的，溶解度小，难溶气体；E 小的，溶解度大，易溶气体。

（2）亨利定律的其它形式① 溶质在液相中的浓度用量浓度A c 表示，气相用分压*A p 表示，则： Hc p A A =* 形式二 ↑↑⇒E TH ——溶解度系数，实验测定。

溶解度↓溶解度系数表示气体溶解的难易程度。

易溶气体，H ↑；难溶气体，H ↓。

溶解度系数H 和亨利系数E 的关系：剂剂EM H ρ=②溶质在气液相中的浓度均用摩尔浓度表示， 则：A A A mx x PE P p y ===** 形式三 m ——相平衡常数。

P E m = 是温度和压强的函数。

讨论：1）P 一定时， 溶解度↓。

升温不利于吸收；2）t 一定时， 溶解度↑。

加压有利于吸收。

③溶质在气液相中的浓度均用比摩尔分数表示时，AA A A X X m Y Y +=+**11 整理得： A A A X m mX Y )1(1-+=* 形式四 比摩尔分数表示的气液相平衡关系。

编订：__________________单位：__________________时间：__________________气液相平衡分析(正式)Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-6622-58 气液相平衡分析(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。

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在吸收操作中，气体总量和溶液总量都随吸收的进行而改变，但惰性气体和吸收剂的量则始终保持不变，因此，常采用物质的量比表示相的组成，以简化吸收过程的计算。

物质的量比是指混合物中一组分物质的量与另一组分物质的量的比值，用X或y表示。

吸收液中吸收质A对吸收剂S的物质的量比(摩尔比)可以表示为XA＝nA／ns (11—1)物质的量比与摩尔分数的换算关系为XA＝工A／(1一XA) (11—2)式中XA——吸收液中组分A对组分S的物质的量比；nA，ns——组分A与S的物质的量，kmol；XA——吸收液中组分A的摩尔分数。

混合气体中吸收质A对惰性组分月的物质的量比可以表示为式中YA——混合气中组分A对组分B的物质的量比；nA，nR——组分A与B的物质的量，kmolyA——混合气中组分A的摩尔分数。

在一定温度和压力下，混合气体与液相接触时，溶质便从气相向液相转移，而溶于液相内的溶质又会从溶剂中逸出返回气相。

随着溶质在液相中的浓度逐渐增加，溶质返回气相的量也逐渐增大，当单位时间内溶于液相中的溶质量与从液相返回气相的溶质量相等时，气相和液相的量及组成均不再改变，达到动态平衡。

双液系的气液平衡相图2011年9月5日实验，2011年9月12日提交报告助教：柳清1 引言相图（phase diagram）是用图形表示多相系统的物理化学状态随温度、压力、组分含量等的变化的图1。

对于多相平衡系统，相律（phase rule）是其热力学基础。

本实验研究的是环己烷－乙醇（C6H12－C2H5OH）双液系的气液平衡状态。

根据相律，f＋Φ = C＋2其中相数Φ为2，独立自由组分数C为1，则系统自由度数f为1。

如果固定外压p不变，条件自由度数f′为0。

因此，在外压p不变时，温度T和组分含量x唯一确定了双液系气液平衡系统的状态。

用气液平衡时的温度T和组分含量x分别作为纵横坐标，同时测定气相和液相的组成，可以绘制双液系的气液平衡T－x相图。

不同组成的双液系具有不同形式的气液平衡T－x相图。

理想液体混合物或者接近理想液体混合物的双液系，混合物的沸点介于两纯物质沸点之间，如图1(a)。

各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差时，混合溶液体系会具有最低恒沸点，如图1(b)。

反之，混合溶液体系会具有最高恒沸点，如图1(c)。

(a) (b) (c)图1 不同双液系的气液平衡T－x相图形式本实验选用具有最低恒沸点的环己烷－乙醇（C6H12－C2H5OH）双液系。

用沸点仪可以测定不同组成的双液系的恒压沸点T。

沸点仪是测定常量溶液沸点的工具。

沸腾时的溶液从喷嘴喷出，温度计测定的恰是该处蒸气和液相平衡的温度。

气相部分经过冷凝器冷凝后储存在小泡中，以备取样。

考虑到温度计的精度，需要对1/10℃温度计进行露茎校正。

由于温度计暴露于体系之外的部分所处温度与实测区域不同，二者膨胀系数略有差别。

为了补偿这部分损失，通过辅助温度计读出环境温度后，按下式校正：t = t0＋1.57×10－4×n×(t0－t s)式中t0为温度计读数，n为温度计露茎在体系外的刻度数目，t s为辅助温度计读数。

t 为校正后的温度。

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。

空气的气液相平衡（一）空气的组成空气是一种均匀的多组分混合气体，它的主要成分是氧、氮和氩，此外还含有微量的氢及氖、氦、氪、氙等稀有气体。

根据地区条件的不同，空气中含有不定量的二氧化碳、水蒸气以及乙炔等碳氢化合物，空气的组成及各成分的沸点示于第8章表8-2中。

（二）空气的二元系气液平衡1．气液平衡及氧、氩、氮饱和压力和温度的关系在气液平衡条件下，各相的状态参数保持不变，它们的温度、压力都分别相等，这时的温度称饱和温度，压力称饱和蒸气压力。

纯物质在一定的压力下对应着唯一的饱和温度，或在一定的温度下对应有唯一的饱和压力。

图9-1示出氧、氩、氮纯物质在气液平衡时，饱和压力与温度之间的关系。

图９－１由图知，氧、氩、氮在同一温度下具有不同的饱和蒸气压力，这是由于它们的分子结构和分子间的引力不同所致。

在同一温度下饱和蒸气压的大小，表明了液体气化的难易程度。

饱和蒸气压大的物质容易由液体变为蒸气，反之，饱和蒸气压小的物质不易由液体变为蒸气。

在相同的温度下，氮的饱和蒸气压高于氧的饱和蒸气压，而在相同的压力下，氮的饱和温度低于氧。

氩则介于氧、氮之间。

2．氧－氮二元系的气液平衡压力、温度、比焓与成分的关系氧－氮二元系气液平衡关系可用相平衡图表示。

相平衡图是按用实验方法求得的温度，压力，比焓及摩尔分数之间的关系绘制。

常用的几种平衡图如下：图9-2(1) 图如图9-2所示，图中的每组曲线是在等压下作出的，纵座标表示温度，横座标表示氧的摩尔系数（x及y），对应于每一个压力都有一组气液相平衡曲线（称鱼形曲线，曲线中的压力数值单位是105Pa）。

以任一组曲线为例，上面的一条线称冷凝等压线，它表示在给定的压力下，与液相平衡的气相组成与温度的关系，又称气相线；下面的一条线称沸腾等压线，它表示在给定压力下，与气相平衡的液相组成与温度的关系，又称液相线。

在气相线与液相线之间的区域称湿蒸气区。

曲线的两端点的纵座标分别表示纯氧和纯氮在该压力下的饱和温度。

双组分实际物系的气液相平衡双组分实际物系的气液相平衡是物理化学中一个重要的研究领域。

在这个领域中，我们研究的是由两种不同组分组成的混合物在一定条件下的气相和液相之间的平衡状态。

在气液相平衡中，我们通常关注的是两个重要的参数：温度和压力。

这两个参数会直接影响到气液相平衡的状态。

当温度和压力达到一定条件时，气体和液体之间会达到一个平衡状态，这个状态被称为饱和状态。

饱和状态下，气体和液体之间存在着动态平衡。

这意味着在饱和状态下，气体和液体之间会不断地发生相互转化，但总体上气体和液体的数量保持不变。

这种相互转化的过程被称为汽化和液化。

在双组分实际物系中，两种组分的物理性质会直接影响到气液相平衡的状态。

其中一个重要的性质是两种组分的互溶性。

如果两种组分具有较好的互溶性，那么在饱和状态下，气体和液体之间会有较好的混合性，从而形成一个均一的混合相。

相反，如果两种组分的互溶性较差，那么在饱和状态下，气体和液体之间会发生相分离现象，形成两个不同的相。

另一个重要的性质是两种组分的挥发性差异。

如果两种组分的挥发性差异较大，那么在饱和状态下，气体中富集了挥发性较高的组分，而液体中则富集了挥发性较低的组分。

这种情况下，气液相平衡的状态可以通过蒸馏等方法进行调节，以达到所需的纯度。

在实际应用中，我们经常遇到一些特殊的气液相平衡问题。

例如，在工业生产中，我们需要控制气体和液体之间的平衡状态，以确保产品的质量。

另外，在环境保护领域，我们也需要研究气体和液体之间的平衡状态，以了解污染物在大气和水体之间的传输规律。

总之，双组分实际物系的气液相平衡是一个复杂而有趣的研究领域。

通过深入研究气液相平衡的原理和规律，我们可以更好地理解混合物在不同条件下的行为，并且可以为实际应用提供有力的支持。

双液系的气液平衡相图实验报告实验报告题目：双液系的气液平衡相图实验报告摘要本实验通过构建双液系的气液平衡相图，研究了不同温度下甲醇和水的相互溶解性及气液平衡条件。

实验结果表明，在不同温度下，甲醇与水的相互溶解性呈现出明显的变化，而气液两相互相应的平衡条件也随之调整。

通过实验分析，我们可以更好地理解气液体系的相互作用规律，为进一步研究更加复杂的气液相互作用提供了帮助。

关键词：双液系；气液平衡；相图；甲醇；水引言气液相互作用是物理化学领域中的重要研究方向之一，对于理解和预测一系列工业和自然界现象都具有重要作用。

而气液平衡相图则是描述气液相互作用的重要工具，通过该图谱，我们可以直观地了解不同气体与液体在不同条件下的溶解性和相互作用规律，为进一步研究气液相互作用提供了帮助。

本实验旨在通过构建双液系的气液平衡相图，研究不同温度下甲醇和水的相互溶解性和气液平衡条件。

实验部分1.材料与仪器材料：甲醇、水；仪器：压力计、温度计、热水浴、磁力搅拌器、圆底烧瓶。

2.实验步骤（1）取一定量的甲醇和水，按一定比例混合，制备出不同质量分数的甲醇-水混合物；（2）将混合物置入圆底烧瓶中，在磁力搅拌器的作用下充分搅拌；（3）将圆底烧瓶放置于热水浴中，通过控制水浴的温度，固定实验温度；（4）在压力计的指导下，对甲醇-水混合物进行气液相平衡测量，记录平衡压力，并计算得出相应的气液分压比；（5）测量完成后，将实验结果作图，构建出气液平衡相图。

3.结果与分析在实验中，我们固定温度为25℃，制备出了不同质量分数的甲醇-水混合物，然后通过压力计测量出不同混合物下的气液相平衡条件，得到相应的气液分压比。

最终，我们将实验结果汇总并作图，得到如下气液平衡相图：（注：图中X1和X2为甲醇在混合液中的质量分数，P为混合液的平衡气相和液相的压力，分别为纵轴和横轴）通过对该图的分析，我们发现在不同温度下，甲醇与水的相互溶解性呈现出显著变化，而在不同混合液组成下，气液两相也呈现出明显的平衡条件变化。