二元体系沸点-组成图测绘

物理化学实验报告班级：14级制药一班姓名：王丹妮学号：14220125实验一具有最低恒沸点二元体系的沸点组成图的绘制一、实验目的1、绘制在一定压力下环已烷-乙醇双液系的气液平衡图，了解相图和相律的基本概念。

2、掌握测定双组分液系恒沸点的方法，找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。

3、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。

并找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。

4、掌握用折光率确定二元液体组成的方法。

5、掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法。

二、实验原理（一）沸点的基本概念：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。

（二）恒沸点化合物：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，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图上会有最高或最低点的出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点化合物。

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为完全互溶双液系。

在恒定压力下，表示溶液沸点与组成关系的相图称为沸点—组成图，即为T－x相图。

完全互溶双液系的T－x图可分为三类：（1）理想双液系，溶液沸点介于两纯物质沸点之间如图（a）；（2）各组分对拉乌尔定律发生正偏差，溶液具有最低恒沸点(图中最低点)如图（b）；（3）各组分对拉乌尔定律发生负偏差，溶液具有最高恒沸点(图中最高点)如图（c）；（三）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Abbe折射仪测定不同组成体系在沸点时气液两相的折光率。

在折光率－组成图（标准曲线）找出未知浓度溶液的折光率，就可从曲线上查出相对应的组成。

三、仪器试剂沸点仪1套；阿贝折光仪1台；移液管2支；滴管2支环己烷(A.R.)；无水乙醇(A.R.)四、实验步骤1. 根据给定的折射率与组成的关系，绘制工作曲线。

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。

BB B(a)(b)(c)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。

实验五双液系沸点-组成图的绘制一、实验目的1. 测定100 kPa下乙醇一乙酸乙酯体系的气液平衡相图。

2. 使用数字阿贝折射仪测定液体、气体的组成。

一、基本原理从完全互溶双液系的t-x图中可清楚地看到系统在达到沸腾时的温度，以及达到气液平衡时气、液两相的组成。

t-x图对于了解系统的行为，系统的分馏过程很有实用价值。

理想的双液系在全部组成范围内符合拉乌尔定律，有少数系统能近似符合理想溶液的行为，但大多数系统在p-x图中有正或负的偏差。

本实验采用的系统是对拉乌尔定律产生正偏差的系统。

在一定压力下完全互溶双液系的沸点与组成的关系有三种情况：1. 溶液沸点介于二纯组分的沸点之间，如正丙醇一乙醇、苯一甲苯。

2. 溶液具有最高恒沸点如氯化氢一水、硝酸一水。

3. 溶液具有最低恒沸点如苯一乙醇、乙醇一水、乙醇一乙酸乙酯。

上述情况的t-x图如图5-1所示。

从相律分析，对于双液系，当压力恒定时，在气液相平衡共存区域内，自由度等于1(F = C–P + 1 = 2–2 + 1 = 1)，当温度一定，气液二相的组成也一定。

反之，溶液的组成一定，气液平衡时系统温度恒定。

将某组成的双液系置于沸点仪中，加热至沸腾，在气液两相达平衡，测定其沸点为t1，同时测定达到平衡时的气相组成和液相组成分别为y1和x1(如图5-1左)。

若换一种x B稍小的物系，加热蒸馏达到新的平衡，沸点t2对应气相组成和液相组成为y1’、x1’。

待二相平衡以后，取出二相样品，用物理方法或化学的方法分析二相的组成，在t-x图中画出该温度下二相平衡时各相组成的坐标点（可用·表示气相点，用×表示液相点）。

不断改变系统的组成，再按上法测出一对对坐标点。

分别将气相点和液相点连成气相线和液相线，就得到完全互溶双液系的t-x相图。

仪器装置如图5-2所示；整个装置分为加热部分与冷凝部分，加热部分由电热丝和电源组成（220 V电压变至0 V～15 V，视需要而定）。

二组分溶液‎沸点一组成‎图的绘制一内容提要本实验采用‎回流冷凝法‎测定不同浓‎度的环己烷‎-乙醇溶液的‎沸点和气液‎两相的平衡‎浓度，绘制沸点—组成图，并从图上确‎定体系的最‎低恒沸物及‎其相应的组‎成。

二目的要求1.掌握沸点一‎组成图的绘‎制方法。

2.掌握阿贝折‎光仪及超级‎恒温槽的使‎用方法。

三实验关键1．在测定工作‎曲线步骤中‎，配制液体时‎要求使用移‎液管准确移‎液，从而保证绘‎制工作曲线‎的准确性。

每种浓度样‎品其沸腾状‎态应尽量一‎致，即以气泡“连续”、“均匀”冒出为好，不要过于激‎烈也不要过‎于缓慢。

2.由于液体的‎折射率受温‎度影响很大‎，折射仪采和‎用温槽恒温‎，恒温水在回‎路中要保持‎循环畅通。

用阿贝折光‎仪测液体折‎射率时，用滴管滴数‎滴液体于棱‎镜上，待整个镜面‎浸润后再进‎行观察。

3.蒸馏瓶中电‎热丝一定要‎被溶液浸没‎后方能通电‎加热，否则电热丝‎易烧断或燃‎烧着火。

四预备知识1．杠杆原则．当组成以物‎质的量分数‎(x)表示时，两相的物质‎的量反比于‎系统点的两‎个相点线段‎的长度。

2．在恒定压力‎下，实验测定一‎系列不同组‎成液体的沸‎腾温度及平‎衡时气液两‎相的组成，即可绘出该‎压力下的温‎度-组成图。

最大正偏差‎系统的温度‎-组成图上出‎现最低点，在此点气相‎线和液相线‎相切，由于对应于‎此点组成的‎液相在指定‎压力下沸腾‎时产生气相‎与液相组成‎相同，故沸腾时温‎度恒定，且这一温度‎又是液态混‎合物的最低‎温度，故称之为最‎低恒沸点，与此类似，最大负偏差‎系统的温度‎—组成图上出‎现最高点，即为最高恒‎沸点。

恒沸混合的‎组成取决于‎压力，压力一定，恒沸混合物‎的组成一定‎；压力改变，恒沸混合物‎的组成改变‎，甚至恒沸点‎可以消失，这证明恒沸‎混合物不是‎一种化合物‎。

五实验原理在恒压下完‎全互溶的二‎组分溶液体‎系的沸点一‎组成图可分‎三类：1.理想的二组‎分溶液，其沸点介于‎两组分沸点‎之间，如苯-甲醇体系。

环己烷－乙醇双液系气液平衡相图的绘制姓名： 学号： 班级： 同组： 成绩一、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都大，混合物存在着最低沸点如图2.7(c)）所示。

图1 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）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。

本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。

t At AtAt Bt B t Bt / o Ct / o t / o x Bx Bx BABAABB(a)(b)(c)x 'x '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。

溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同。

因此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，便可通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。

三、仪器与试剂沸点仪，阿贝折射仪，调压变压器，超级恒温水浴，温度测定仪，长短取样管。

环己烷物质的量分数x环己烷为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0的环己烷－乙醇标准溶液，已知101.325kPa下，纯环己烷的沸点为80.7℃，乙醇的沸点为78.4℃。

25℃时，纯环己烷的折光率为1.4264，乙醇的折光率为1.3593。

双液系沸点-成分图的绘制一、实验目的1、用冷凝回流法测定不同浓度的环己烷-乙醇体系的沸点；2、正确使用阿贝折射仪；3、绘制沸点-成分图，确定体系的最低恒沸点和相应的组成。

二、实验原理1、沸点-成分图在恒压下，完全互溶双液体系的沸点与成分关系有三种情况(如图1-1、1-2、1-3)：（1）溶液沸点介于二纯组分之间，如甲苯与苯；（2）溶液有最高恒沸点，如卤化氢和水，丙酮和氯仿等；（3）溶液有最低恒沸点，如环己烷和乙醇，水和乙醇等。

图1-3表示有最低恒沸点的体系的沸点-成分图。

图中：A’LB’代表液相线，A VB’代表气相线。

等温的水平线段和气、液的交点表示在该温度时互成平衡的两相成分。

图1－1简单互溶双液体系的T～x图图1－2具有最高恒沸点的T～x图图1－3具有最低恒沸点的的T～x图绘制沸点-成分图的简单原理：当总成分为x的溶液开始蒸馏时，体系的温度沿虚线上升，开始沸腾时成分为y的气相生成，气相量很少，继续蒸馏，气相量增多，沸点沿虚线继续上升，当气相线与液相线沿箭头指示方向达到x’和y’时，体系气液两相达成平衡，两相的物质数量按杠杆原理分配。

在实验装置中，利用回流的方法保持气、液两相的相对量一定，体系温度恒定。

待两相平衡后，取出两相物质用阿贝仪侧折射率，再用标准曲线取点的方法分析两相成分，给出该温度下气、液二相平衡成分的坐标点；改变体系总成分，再如上法找出另一对坐标点。

将所有气相点和液相点连成气相线和液相线，即得T-x平衡图。

2、阿贝仪的使用阿贝仪利用了折射和全反射全反射原理设计而成。

将样品滴在棱镜上，旋转棱镜使目镜能看到半明半暗现象。

旋转补偿棱镜消除色散，在转动棱镜使明暗界线正好与目镜中的十字线交点重合，从标尺上直接读取折射率。

三、实验仪器及药品1、仪器恒沸点仪阿贝尔折射仪（WZS-I 940168）蒸馏瓶电阻丝变压器水银温度计（50~100℃，分度值0.1℃）恒温水浴装置5mL、20mL移液管滴瓶万分之一天平2、药品乙醇环己烷图1-4 恒沸点仪四、实验内容1、沸点和两相成分的测定1）洗净、烘干蒸馏瓶，加20mL乙醇使温度升高并沸腾，每隔30s记一次数据；2）待温度稳定3min后，记最终温度及大气压；3）断电，用两只滴管取支管口处气相冷凝液及蒸馏瓶中液体，用阿贝折射仪测折射率，气相冷凝液测1次，液相测2次；4）蒸馏瓶中依次加2mL、2mL、3mL、4mL、5mL环己烷，按上述方法测沸点及气液两相折射率；5）回收母液，少量环己烷洗蒸馏瓶3~4次，注入20mL环己烷，测纯沸点及气液两相折射率；6）再向蒸馏瓶中依次加0.5mL、0.5mL、0.5mL、2mL、5mL、5mL乙醇，分别测沸点及气、液两相折射率。

实验名称：二组分溶液沸点——组成图的绘制班级：09级应化一班 学号：0120 报告人：裴哲民同组人：匡江梅，李琪瑶，潘齐常，陈斌，梁细莲 实验时间：2011年9月16日 辅导老师：李传华 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。

二． 基本原理在一定的外压下，纯液体的沸点是恒定的，但对于完全互溶双液系，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。

根据相律：F=C-P+2，一个气液共存的二组分体系，其自由度为2，只需再任意确定一个变量，其自由度就减为1，整个体系的存在状态就可以用二维图来描述。

本实验中采用在一定压力下，作出体系的温度T 和组分x 的关系图，即T-x 图。

完全互溶体系的T-x 图可分为三类：①液体与Raoult 定律的偏差不大，在T-x 图上，溶液的沸点介于两种纯液体的沸点之间（图），如苯-甲苯系统；②由于两组分的相互作用，溶液与Raoult 定律有较大的负偏差，在T-x 图上存在最高沸点（图），如卤化氢-水系统；③ 溶液与Raoult 定律有较大的正偏差，在T-x 图上存在最低沸点（图），如乙醇-水系统。

②和③类溶液，在最高或最低沸点时的气-液两相组成相同，这些点称为恒沸点，此浓度的溶液称为恒沸点混合物，相应的温度称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。

本实验所要测绘的环己烷-乙醇体系即属于第二类溶液。

对于一个组成恒定的封闭系t/t/t/AAABBBx B (a ) x B (b ) 气气气液液液x B (c )统，当系统达到气液平衡温度时，气液两相的组成和温度恒定不变，以此便能得到该温度下的平衡气-液两相组成的一对坐标。

依次改变系统的组成就能得到一系列的平衡气-液两相组成坐标点，用光滑曲线连接即成相图。

实验所用的沸点仪结构如图2，冷凝管底部的小球用以收集冷凝下来的气相样品。

实验名称：二组分溶液沸点——组成图的绘制班级： 09 级应化一班学号：200914120120报告人：裴哲民同组人：匡江梅，李琪瑶，潘齐常，陈斌，梁细莲实验时间： 2011 年 9 月 16 日辅导老师：李传华一．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．基本原理在一定的外压下，纯液体的沸点是恒定的，但对于完全互溶双液系，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。

根据相律： F=C-P+2，一个气液共存的二组分体系，其自由度为2，只需再任意确定一个变量，其自由度就减为1，整个体系的存在状态就可以用二维图来描述。

本实验中采用在一定压力下，作出体系的温度T 和组分 x 的关系图，即T-x 图。

完全互溶体系的T-x 图可分为三类：①液体与Raoult定律的偏差不大，在T-x图上，溶液的沸点介于两种纯液体的沸点之间（图 1.a ），如苯 - 甲苯系统；②由于两组分的相互作用，溶液与 Raoult 定律有较大的负偏差，在 T-x 图上存在最高沸点（图 1.c ），如卤化氢 - 水系统；③ 溶液与 Raoult 定律有较大的正偏差，在 T-x 图上存在最低沸点（图1.b ），如乙醇 - 水系统。

②和③类溶液，在最高或最低沸点时的气- 液两相组成相同，这些点称为恒沸点，此浓度的溶液称为恒沸点混合物，相应的温度称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。

t/ ℃t/ ℃t/℃气气气液液液A xB B A x B B A x B B(a)(b)(c)本实验所要测绘的环己烷- 乙醇体系即属于第二类溶液。

对于一个组成恒定的封闭系统，当系统达到气液平衡温度时，气液两相的组成和温度恒定不变，以此便能得到该温度下的平衡气 - 液两相组成的一对坐标。

依次改变系统的组成就能得到一系列的平衡气 - 液两相组成坐标点，用光滑曲线连接即成相图。