双液系的气—液平衡相图

实验五 双液系气液平衡相图一、实验目的1. 绘制在p ө下环已烷—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. 掌握回流冷凝法测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；3. 了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握用折光率确定二元液体组成的方法。

二、实验原理1、 气—液相图图5.1 沸点测定仪示意图根据相律f=C-Φ+2，对于一个气—液共存的二组分体系，其自由度f =2，若再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。

通常测定一系列不同配比溶液的沸点及气液两相的组成，就可绘制气—液相图。

压力不同时，双液系的相图将略有差异。

本实验要求将外压校正到101325kPa 。

完全互溶双液系恒定压力下的沸点－组成图可以分成三类：⑴溶液沸点介于两纯组分沸点之间(图5.1)；⑵溶液存在最低沸点(图5.2)；⑶溶液存在最高沸点(图5.3)。

t/ ℃ p=常数 t/ ℃ p=常数 t/ ℃ p=常数g g gl l lA xB → B A x B → B A x B → B 图(5.1) 图(5.2) 图(5.3)2、 沸点测定仪本实验所用沸点仪如图5.1所示的。

本实验是利用回流及分析的方法来绘制相图。

取不同组成的溶液在沸点仪中回流，测定其沸点及气、液相组成沸点数据可直接由温度计获得，气、液相组成可通过测定其折光率，然后由组成－折光率曲线中最后确定。

三、仪器 试剂蒸气压测定装置1套；真空泵1台；数字式气压计1台；电加热器1只；温度计2支；数字式真空计1台；磁力搅拌器1台；异丙醇（分析纯）。

四、实验步骤1. 按仪器装置图接好测量线路，所有接口须严密封闭，将液体装入平衡管。

2. 系统检漏缓慢旋转三通活塞，使系统通大气，开启冷却水，接通电源使真空正常转后，调节活塞使系统减压至1104后关闭活塞，此时系统处于真空状态。

若漏气则分段检查直至不漏气才可进行实验。

3. 测不同温度下液体的饱和蒸气压转动三通活塞使系统与大气相通，开动搅拌机并水浴加热。

实验二双液系的气—液平衡相图1. 目的要求(1) 绘制在p0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的方法。

(3) 掌握用折光率确定二元液体组成的方法。

2. 基本原理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；若只能在一定比例范围内溶解，称为部分互溶双液系。

环己烷-乙醇二元体系就是完全互溶双液系。

双液系蒸馏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)组成(x)图，即T—x图。

它表明了在沸点时的液相组成和与之平衡的气相组成之间的关系。

图2.2.1 双液系的T-x图双液系的T—x图有三种情况：(1)理想溶液的T—x图(图2.2.1a)，它表示混合液的沸点介于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。

(2)有最低恒沸点体系的T—x图（图2.2.1b）和有最高恒沸点体系的T—x图（图2.2.1c）。

这类体系的T—x图上有一个最低和一个最高点，在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成，分别叫做最低恒沸点和最高恒沸点。

对于这类的双液系，用分馏法不能从溶液中分离出两个纯组分。

本实验选择一个具有最低恒沸点的环己烷—乙醇体系。

在101.325kPa下测定一系列不同组成的混合溶液的沸点及在沸点时呈平衡的气液两相的组成，绘制T—x图，并从相图中确定恒沸点的温度和组成。

测定沸点的装置叫沸点测定仪(图2.2.2)。

这是一个带回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。

冷凝管底部有一半球形小室，用以收集冷凝下来的气相样品。

电流通过浸入溶液中的电阻丝。

这样可以减少溶液沸腾时的过热现象，防止暴沸。

测定时，温度计水银球要一半在液面下，一半在气相中，以便准确测出平衡温度。

而折光率的测定又只需少量样品，溶液组成分析：由于环己烷和乙醇的折光率相差较大，4.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，重复2次～3次。

双液系的气-液平衡相图一、实验目的1. 掌握采用阿贝折光率仪确定二元液体组成的方法；2. 掌握测定双组份液体的沸点及正常沸点的方法；3. 绘制在恒压下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图。

二、实验原理两种液态的物质混合而成的二组分体系称为双液系。

它可以分为完全互溶和部分互溶的双液系。

体系的沸点不仅与外压有关，而且与双液系的组成有关。

在恒压下做温度T对组成x的关系图即为T-x图。

由相律可知，对于双液系在恒压下气-液两相共存区域中，自由度为1。

当温度一定时，气-液两相的相对组成也就有了确定值。

根据杠杆原理，两相的相对量也确定了。

因此实验测定一系列不同组成的双液系溶液的气-液相平衡时的沸点及此时气相和液相的组成，即可得T-x图。

因此双液系气-液平衡相图实验主体上包括一系列混合体系的沸点测定和气-液相组成分析两个主要内容。

体系的沸点可用沸点仪测定的，其构造如图7.2所示。

采用电热丝直接加热溶液，以防止过热现象，同时该沸点仪用平衡蒸馏法分离气液两相，具有可便于取样分析及避免分馏等优点。

体系的气液相组成的分析是相图绘制的另一核心，可以根据待测体系的理化性质寻找多种合适的分析方法。

以完全互溶双液系环己烷-乙醇体系为例。

由于环己烷和乙醇两者的折光率相差较大，因此本实验可采用测定溶液折光率方法来确定两组分的组成，用阿贝折光仪测定两组分组成的折光率，可以测出折光率对组成的工作曲线，根据测得液体样品的折光率，从工作曲线上可查得两相的组成。

三、仪器与药品FDY双液系沸点测定仪，阿贝折光仪，超级恒温槽，长滴管，烧杯（50 ml，250 ml），具塞锥形瓶（10ml），刻度移液管（5ml）丙酮（AR级）；环己烷（AR级）；乙醇（AR级）图7-1 FDY双液系沸点测定仪前面板示意图图7-1是沸点仪加热控制器的前面板示意图，各功能键的说明如下：1、电源开关2、加热电源调节——调节所需的加热电源。

3、温度显示窗口——显示所测温度值。

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。

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。

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。

双液系的气液平衡相图实验报告一、实验目的1、绘制在常压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、掌握阿贝折射仪的使用方法，测定液体和蒸气的组成。

3、学会通过实验数据处理和分析，确定双液系的最低恒沸点和恒沸组成。

二、实验原理1、双液系的气液平衡双液系是指两种液体能以任意比例相互溶解所组成的体系。

在一定温度下，气液两相达到平衡时，气相组成和液相组成之间存在一定的关系。

2、相律相律表达式为：F ＝ C P ＋ 2，其中 F 为自由度，C 为组分数，P 为相数。

对于双液系，在压力固定的情况下，自由度 F ＝ 2 P。

3、沸点测定通过沸点仪测定双液系的沸点。

当液体混合物沸腾时，其气相和液相的组成不同。

使用阿贝折射仪测定液相和气相的折射率，然后通过折射率组成工作曲线确定其组成。

三、实验仪器与试剂1、仪器沸点仪、阿贝折射仪、超级恒温槽、调压变压器、温度计（50 100℃，分度值 01℃）、移液管（2ml、5ml）、滴管。

2、试剂环己烷（分析纯）、无水乙醇（分析纯）。

四、实验步骤1、安装仪器将沸点仪洗净、烘干，安装好温度计、加热丝和冷凝管。

2、配制溶液用移液管分别吸取一定体积的环己烷和乙醇，配制不同组成的环己烷乙醇混合液，体积比分别为 0:10、1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1、10:0。

3、测定沸点将配制好的混合液加入沸点仪中，加热至液体沸腾。

待温度稳定后，读取沸点温度。

分别从气相冷凝液取样口和液相取样口吸取样品，用阿贝折射仪测定其折射率。

5、重复实验改变混合液的组成，重复上述步骤，测定不同组成下的沸点和折射率。

五、实验数据记录与处理1、实验数据记录｜混合液体积比（环己烷:乙醇）｜沸点（℃）｜气相折射率｜液相折射率｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 0:10 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 1:9 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2:8 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3:7 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 4:6 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 5:5 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 6:4 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 7:3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 8:2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 9:1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 10:0 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜2、折射率组成工作曲线的绘制以已知纯环己烷和纯乙醇的折射率为端点，将实验测定的不同组成下的折射率与组成数据标绘在坐标纸上，绘制折射率组成工作曲线。

双液系的气液平衡相图实验报告双液系的气液平衡相图实验报告一、引言在化学实验中，相图是研究物质在不同温度和压力下的相态变化规律的重要工具。

气液平衡相图是指在一定温度和压力下，气体和液体之间的平衡状态。

本实验旨在通过测定双液系的气液平衡相图，探究不同组分和温度对气液平衡的影响。

二、实验方法1. 实验仪器和试剂准备本实验所需的仪器有气相色谱仪、恒温水浴槽、压力计等。

试剂包括乙醇、水等。

2. 实验步骤(1) 准备双液系溶液：按照一定的比例将乙醇和水混合制备双液系溶液。

(2) 装填样品：将双液系溶液装填到气相色谱仪的样品瓶中。

(3) 设置温度：将恒温水浴槽的温度调至所需的实验温度。

(4) 测定平衡压力：将样品瓶放入恒温水浴槽中，等待一段时间使系统达到平衡，然后使用压力计测定平衡时的压力。

(5) 重复实验：重复以上步骤，测定不同组分和温度下的气液平衡压力。

三、实验结果根据实验数据，我们绘制了双液系的气液平衡相图。

图中横轴表示乙醇的摩尔分数，纵轴表示平衡时的压力。

我们可以观察到随着乙醇浓度的增加，平衡压力逐渐增大。

同时，随着温度的升高，平衡压力也呈现出上升的趋势。

这与理论预期相符。

四、讨论与分析通过实验结果，我们可以得出以下几点结论：1. 组分对气液平衡的影响：在双液系中，乙醇的浓度增加会导致平衡压力增加。

这是因为乙醇分子与水分子之间的相互作用力较强，使得乙醇分子更难从液相转移到气相，因而需要更高的压力才能达到平衡。

2. 温度对气液平衡的影响：随着温度的升高，气液平衡的压力也会增加。

这是由于温度升高会增加分子的热运动，使得气体分子更容易从液相转移到气相，因此需要更高的压力来保持平衡。

3. 实验误差分析：在实验过程中，由于仪器的精度限制和操作误差等因素的存在，实验结果可能存在一定的误差。

为了提高实验结果的准确性，我们可以增加重复实验次数，并进行数据的平均处理。

五、结论通过本实验，我们成功测定了双液系的气液平衡相图，并探究了组分和温度对气液平衡的影响。

双液系的气液平衡相图实验报告双液系的气液平衡相图实验报告摘要：本实验旨在通过实验方法研究双液系的气液平衡相图。

通过测量不同温度下饱和汽液相的压力，得到了气液平衡相图，并对实验结果进行了分析和讨论。

引言：气液平衡相图是研究气液相平衡关系的重要工具，对于了解气体和液体之间的相互作用以及相变规律具有重要意义。

双液系是指由两种不同成分组成的液体混合物，通过实验测量不同温度下的饱和汽液相的压力，可以得到双液系的气液平衡相图，进而研究其相变规律。

实验方法：1. 实验仪器与试剂准备本实验所需的仪器有：压力计、温度计、恒温槽等。

试剂为两种不同成分的液体混合物。

2. 实验步骤(1) 将液体混合物倒入恒温槽中，并将温度调节至所需温度。

(2) 在恒温槽中放置压力计，等待压力稳定。

(3) 测量不同温度下饱和汽液相的压力，并记录数据。

(4) 重复以上步骤，直至得到所需温度范围内的数据。

结果与讨论：通过实验测量得到了双液系的气液平衡相图，如图1所示。

图中横坐标表示温度，纵坐标表示压力。

[插入图1]从图中可以看出，在一定温度范围内，随着温度的升高，饱和汽液相的压力也随之增加。

这是由于温度升高导致液体分子热运动加剧，液体分子间的相互作用减弱，从而使得液体蒸发速率增加，压力也相应增加。

此外，实验结果还显示了双液系的共沸现象。

在某一特定温度下，液体混合物的蒸气与液相成分的浓度达到一致，此时液相和气相的组成相同，称为共沸点。

在共沸点上，气相和液相可以达到平衡，且压力保持不变。

实验结果还表明，双液系的气液平衡相图与组成有关。

当液体混合物的组成发生变化时，气液平衡相图也会发生相应的变化。

这是由于不同成分之间的相互作用导致了不同的气液平衡关系。

结论：通过实验研究双液系的气液平衡相图，我们可以得到温度和压力之间的关系，并进一步了解气体和液体之间的相互作用和相变规律。

实验结果显示，在一定温度范围内，随着温度的升高，饱和汽液相的压力也随之增加。

双液系的气液平衡相图实验者：林澄昱生04 2010030007 同组者：张弯弯实验日期：2012-03-10 提交日期：2012-03-16实验指导：刘晓惠1引言两种蒸气压不同的挥发性液体在混合之后，其溶液组成与与其平衡气相的组成不同。

在恒外压下，二组分系统达到气液平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时气液两相组成关系的相图，称为沸点和组成（T-x）图。

大致分为三大类，包括：（1）理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其混合物沸点介于两纯物质沸点之间。

见图1（a）；（2）各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差，有最高恒沸点。

见图1（b）；（3）各组分蒸汽压对拉乌尔定律产生很大的正偏差，有最低恒沸点。

见图2（c）1。

图1 三类沸点组成（T-x）图本实验为了绘制常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图，先利用阿贝折射仪测定一系列已知组成混合溶液及纯液体的折射率，绘制标准曲线，再通过沸点仪测定一系列混合溶液的沸点，收集少量气相冷凝液以及溶液，测定其各自折射率，反查标准曲线得到气液两相的组成，绘得双液系的气液平衡相图。

2实验操作2.1实验药品、仪器及测试装置示意图2.1.1实验药品环己烷，无水乙醇；2.1.2实验仪器沸点仪，调压器，温度传感器，锥形瓶，分析天平（AR2140），阿贝折射仪（型号不明，为靠近恒温箱的一台），恒温箱，胶头滴管，10ml吸量管，洗耳球；2.1.3装置示意图1. 冷却水入口2. 气相冷凝液贮存小泡3. 温度传感器4. 喷嘴5. 电热丝6. 调压器2图2 沸点仪2.2实验条件恒温槽温度：26 ℃室温：未测气压：未测2.3实验操作步骤及方法要点2.3.1标准曲线的测定及绘制2.3.1.1标准溶液的配制取5个干燥、洁净的锥形瓶，编号为1~5，分别称量空瓶质量并记录；依照表1分别量取并加入相应体积的环己烷和无水乙醇，每加入一种溶液以后称量其质量并记录；得到5份已知组分的标准溶液。

表1 标准溶液的配制方案通过称量得到的质量，可以计算得到每锥形瓶中液体含有的环己烷质量分数，通过测定其折射率，可以确定特定环己烷质量分数与折射率的关系；同时，直接量取纯的无水乙醇和环己烷，测定其折射率，可以绘制在环己烷质量分数在0~1之间的无水乙醇混合溶液与折射率的关系曲线。

双液系的气—液平衡相图一、实验目的1.绘制在Pθ环已烷—乙醇的气液平衡相图，了解相图和相律基本概念；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的组成方法。

二、实验原理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。

两种挥发性液体混合，假设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，二组分系统气液到达平衡时，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〕的关系有以下三种：〔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。

图1. 沸点和组成〔T-x〕图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〔如图2所示〕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〕，分别用阿贝折光仪测定其折光率。

根据已知组成的溶液折光率，作出一定温度下〔25℃〕该溶液的折光率—组成工作曲线，然后根据测得的样品溶液的气液两相的折光率，在此曲线上即可按内描法得到待测未知样品溶液的组成。

图2. 沸点测定仪示意图三、仪器与药品沸点测定仪1只丙酮〔分析纯〕水银温度计〔50~100℃，分度值0.1℃〕1支超级恒温水浴1台玻璃温度计〔0~100℃，分度值1℃〕1支称量瓶〔高型〕10只调压变压器〔0.5kVA〕1只25mL移液管数字式Abbbe折光仪〔棱镜恒温〕1台长滴管10支带玻璃磨口塞试管〔5mL〕4支无水乙醇〔分析纯〕烧杯〔50ml，250ml〕各1支环己烷〔分析纯〕玻璃漏斗〔直径5cm〕1只重蒸馏水，冰四、实验步骤1.调节超级恒温水浴温度，使阿贝折光仪上的温度计读数保持在25℃。

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。

为二进制系统绘制气体—液体平衡相图的实验涉及多个步骤。

一，实验设置必须做好准备。

这包括装配必要的设备，如高压反应堆、供气系统和温度控制系统。

反应堆在使用前应小心清洗和干燥，以确保实验的准确性。

一旦设置完成，下一步就是准备样本解决方案。

这涉及按预期比例衡量和混合二进制的两个组成部分。

必须注意确保解决办法完全混合，避免任何可能影响实验结果的杂质。

在样品溶液制备后，它们被引入高压反应堆，然后用期望的气体密封并加压。

随后反应堆被置于温度控制系统中，其中温度逐渐上升或下降，以探索系统在一系列温度中的相位行为。

在实验中，气体和液体相的样品是在不同的温度和压力下采集的。

然后利用气相色谱或光谱测量等技术对这些样品进行分析，以确定每个阶段的构成。

这些数据对构建相位图至关重要。

实验数据被绘制在一个图表上，为二进制系统构建气体—液体平衡相图。

本图显示了气温，气压，气相和液相的构成之间的关系。

通过分析相位图，可以得到关于二进制系统的相位行为和热力学性质的宝贵信息。

为二进制系统绘制气体—液态平衡相图的过程是一项复杂而复杂的实
验，需要仔细准备、精确测量和严格分析。

然而，从这一实验中获得的结果可以为系统在不同条件下的行为提供有价值的洞察力，这对于各种工业工艺和应用都是至关重要的。

实验五双液系的气液平衡相图一、实验目的与要求：1、用沸点仪测定在一大气压下水——正丙醇双液系的气液平衡相图，确定其最低恒沸点温度及恒沸混合物的组成。

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、用阿贝折射仪测定液体和蒸气的组成，学会用折光率确定双组分体系的组成。

二、预习要求：1、了解绘制双液系相图的基本原理。

2、了解阿贝折射仪的使用方法。

3、了解本实验中的注意事项，如何判断气－液两相已达到平衡。

三、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，若两液体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－水体系则是部分互溶双液系。

液体的沸点是指液体的蒸气压与外压相等时的温度。

在一定的外压下，纯液体的沸点有确定的值。

但对于双液系来说，沸点不仅与外压有关，而且还与双液系的组成有关，即与双液系中两种液体的相对含量有关。

双液系在蒸馏时具有另一个特点是：在一般情况下，双液系的气相组成和液相组成并不相同。

因此原则上有可能用反复蒸馏的方法，使双液系中的两液体互相分离。

通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相、液相组成作图，所得图形称为双液系T－x相图，在一定温度下还可画出体系的压力P与组成的P－x关系图。

完全互溶双液系在恒定压力下的气液平衡相图可分为三类：如果溶液与拉乌尔定律的偏差不大，在T—x图上，溶液的蒸汽压和沸点介于A，B两纯组分蒸汽压及沸点之间，如甲苯-苯体系（图5－1）所示，为第一类。

实际溶液由于A—B两组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大的偏差。

在T—X图上可能有最低和最高点出现。

如图（5－2）、（5－3）所示。

这些点称为恒沸点。

其相应的溶液称为恒沸点混合物。

恒沸混合物蒸馏所得的气相与液相的组成相同。

如：盐酸—水体系具有最高恒沸点，为第二类；正丙醇—水等体系具有最低恒沸点，为第三类。