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挥发性双液系T～X图的绘制教案一、教学目标1. 让学生理解挥发性双液系的基本概念。
2. 使学生掌握T～X图的绘制方法。
3. 培养学生运用T～X图分析实际问题的能力。
二、教学内容1. 挥发性双液系的基本概念2. T～X图的绘制方法3. T～X图的应用实例三、教学方法1. 讲授法：讲解挥发性双液系的基本概念、T～X图的绘制方法及应用实例。
2. 案例分析法：分析实际问题，让学生学会运用T～X图解决问题。
3. 互动教学法：提问、讨论，激发学生的思考。
四、教学准备1. 教材或教学资源：《化工原理》、《化工热力学》等。
2. 投影仪或白板：用于展示T～X图的绘制过程。
3. 计算机软件：如Microsoft Office PowerPoint、ChemDraw等，用于绘制T～X图。
五、教学过程1. 导入：简要介绍挥发性双液系的概念，引出T～X图的重要性。
2. 讲解挥发性双液系的基本概念：解释挥发性双液系的组成、特点及性质。
3. 讲解T～X图的绘制方法：a. 介绍T～X图的坐标轴及含义。
b. 讲解如何根据实验数据绘制T～X图。
c. 演示绘制T～X图的过程。
4. 分析实际问题：a. 提出实际问题，如化工过程中的相平衡问题。
b. 引导学生运用T～X图进行分析。
c. 讲解如何从T～X图中得出结论。
5. 课堂练习：a. 让学生分组讨论，分析给定的实际问题。
b. 每组选取一个问题，绘制T～X图并给出分析结果。
c. 各组汇报成果，进行交流和讨论。
7. 作业布置：布置一些有关T～X图绘制和分析的实际问题，让学生课后练习。
六、教学拓展1. 讲解其他类型的相图：除了T～X图，还有P～X图、T～S图等，使学生了解它们的区别和应用场景。
2. 介绍相图在化工设计中的应用：如利用相图优化工艺参数、预测系统行为等。
七、实践操作1. 安排实验室实践：让学生亲自进行T～X图的绘制实验，加深对T～X图绘制方法的理解。
八、课程评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、作业完成情况等。
兰州大学化学化工学院基础化学 II 实验报告（物理化学部分）题目双液系气—液相图的绘制班级姓名组号仪器号室温21.6℃大气压825.3MB 实验地点实验楼 C311日期2008.11.9一、实验目的1、用沸点仪测定标准压力下环已烷-乙醇双液系的气液平衡数据，绘制系统的沸点－组成图，确定系统的恒沸温度及恒沸混合物的组成。
2、了解用沸点仪测量液体沸点的方法，了解阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
二、实验原理1、将两种完全互溶的挥发性液体组分 A 和组分 B 混合后，在一定的温度下，平衡共存的气、液两相的组成通常并不相同。
因此，如果在定压下将液态混合物蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就可得到平衡时气、液两相的组成并绘制出沸点－组成图（即T－ x 图）。
下图为完全互溶双液系的一种蒸馏相图。
2、完全互溶双液系的具有恒沸点的相图如下：恒沸点：该点的气相组成和液相组成完全相同，在整个蒸馏过程中的沸点亦恒定不变。
故不能用普通蒸馏的方法将 A 和 B 完全分开。
3、测绘具有恒沸点的相图时，要求同时测定溶液的沸点及气液平衡时两相的组成。
（1）将组成不同的系统逐次置于沸点仪中，加热至沸腾，在气液两相达平衡，测定其沸点；（2）用数字阿贝折射仪测定达到平衡的两相组成；（3）分别将沸点下的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。
4、本实验采用的环己烷 (B)－乙醇 (A) 系统是完全互溶的二组分系统，其沸点－组成图属于具有最低恒沸点的类型。
本实验采用沸点仪测沸点，用阿贝折射仪测定其折射率。
利用一定温度下该溶液的的折射率—组成工作曲线，内插法得到样品的组成。
三、装置及流程简程1盛液容器2小球3冷凝管4测量温度计5辅助温度计6支管7小玻管8电热丝四、原始数据及数据处理液相气相V 乙醇 /ml V 环己烷 /ml b.p./ ℃ n乙醇 %n乙醇 % 20073.02 1.36160.975 1.36160.97520 1.568.95 1.36220.966 1.37760.79920366.27 1.36450.941 1.38270.73620563.32 1.36680.917 1.39320.60520960.8 1.37340.847 1.39890.52222059.4 1.40810.379 1.40230.47212064.78 1.4220.103 1.40310.460.62067.35 1.42290.08 1.40820.3790.32069.85 1.42330.077 1.41450.26502071.93 1.42370.069 1.42370.069相图如下：乙醇—环己烷双液相图7570℃/.p65.b605500.20.40.60.81乙醇%五、实验结果及讨论恒沸点： 59.2℃恒沸组成：乙醇47.5%环己烷52.5%实验注意事项1、实验过程中必须在冷凝管中通入冷却水，以使气相全部冷却。
实验五挥发性双液系T～X图的绘制1.实验目的及要求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(环己烷～异丙醇的T～X 图)。
并找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。
2）了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握阿贝折光仪的使用。
2.实验原理单组分液体在一定的外压下沸点为一定值，把两种完全互溶的挥发性液体(组分A和B)混合后，在一定的温度下，平衡共存的气、液两相组成通常并不相同。
因此结果在恒压下将溶液蒸馏，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。
完全互溶的双液系T～x图可分为三类：①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两纯物质沸点之间如图1(a)所示，如苯～甲苯体系。
②实际溶液由于A、B两组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，在T～x图上出现最高点，如图1(b)所示，如盐酸～水体系；丙酮～氯仿体系等。
③A、B两组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，在丁～X图上出现最低点如图1(c)所示，如水～乙醇、苯～乙醇等体系。
②③类溶液在最高点或最低点时气～液两相组成相同，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，恒沸点混合物靠蒸馏无法改其组成。
，平衡时气～液两相组成的分析，使用折射仪测定，因为溶液的折射率与组成有关。
图1 完全互溶双液系的T～X图本实验选择一个具有最低恒沸点的环己烷-异丙醇体系。
在101325pa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。
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)。
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，温度传感器要插在液面下，准确测出平衡温度。
溶液组成分析：由于环己烷和异丙醇的折光率相差较大，而折光率的测定又只需少量样品，所以，可用折光率一组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。
实验五挥发性双液系T～X图的绘制1.实验目的及要求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(环己烷～异丙醇的T～X 图)。
并找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。
2）了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握阿贝折光仪的使用。
2.实验原理单组分液体在一定的外压下沸点为一定值，把两种完全互溶的挥发性液体(组分A和B)混合后，在一定的温度下，平衡共存的气、液两相组成通常并不相同。
因此结果在恒压下将溶液蒸馏，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。
完全互溶的双液系T～x图可分为三类：①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两纯物质沸点之间如图1(a)所示，如苯～甲苯体系。
②实际溶液由于A、B两组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，在T～x图上出现最高点，如图1(b)所示，如盐酸～水体系；丙酮～氯仿体系等。
③A、B两组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，在丁～X图上出现最低点如图1(c)所示，如水～乙醇、苯～乙醇等体系。
②③类溶液在最高点或最低点时气～液两相组成相同，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，恒沸点混合物靠蒸馏无法改其组成。
，平衡时气～液两相组成的分析，使用折射仪测定，因为溶液的折射率与组成有关。
图1 完全互溶双液系的T～X图本实验选择一个具有最低恒沸点的环己烷-异丙醇体系。
在101325pa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。
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)。
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，温度传感器要插在液面下，准确测出平衡温度。
溶液组成分析：由于环己烷和异丙醇的折光率相差较大，而折光率的测定又只需少量样品，所以，可用折光率一组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。
双液系的气液平衡相图摘要：常温下，两液态物质混合而成的体系称为双液系。
其气液平衡相图在科学研究以及实际生产生活上都有重要作用。
本文使用沸点仪测定水—正丙醇双液系在一个大气压下的沸点，并利用折射率随溶液组成不同而发生改变的特点，使用阿贝折射仪测定不同沸点下水和正丙醇的比例，绘制出恒压下的双液系平衡相图。
关键词：双液系折光率相图最低恒沸点Vapor-liquid Equilibrium Phase Diagram ofBinary Liquid SystemMingXuan Zhang PB15030833Abstract:Under the room temperature,two liquid substances are mixed to make Binary Liquid Systems.Its vapor-liquid equilibrium phase diagram has an important role in scientific research as well as in the actual production of our daily life.This experiment uses the boiling point of water-Determination of propanol two liquid system in an atmospheric pressure boiling point,and the use of refractive index with different solution composition and change characteristics,the use of Abbe refractometer measurement of different boiling water and n-propanol ratio,finally drawing the two liquid system phase equilibrium.Keywords:Binary Liquid System Refractive Index Phase Graph Minimum Azeotropic Point1.前言二元相图，又称二元系相图，是表示系统中两个组元在热力学平衡状态下组份和温度、压力之间的关系的简明图解。
挥发性双液系T～X图的绘制教案第一章：绪论1.1 挥发性双液系T～X图的概念解释挥发性双液系T～X图的定义强调T～X图在化学工程中的应用价值1.2 学习目标明确本课程的学习目标和要求激发学生对挥发性双液系T～X图绘制的学习兴趣第二章：理论基础2.1 相律介绍相律的基本原理解释相律在挥发性双液系中的应用2.2 挥发性双液系的相图介绍挥发性双液系的相图特点解释相图中不同区域的代表意义第三章：实验数据采集3.1 实验设备与材料介绍实验所需的设备和材料强调实验操作的安全注意事项3.2 实验步骤详细说明实验操作步骤强调实验数据准确性的重要性第四章：T～X图的绘制方法4.1 绘制相线介绍绘制相线的方法和技巧强调相线的绘制要求4.2 绘制等温线介绍绘制等温线的方法和技巧强调等温线的绘制要求4.3 绘制饱和蒸汽线和饱和液线介绍绘制饱和蒸汽线和饱和液线的方法和技巧强调饱和蒸汽线和饱和液线的绘制要求第五章：案例分析与讨论5.1 案例分析提供实际案例，让学生应用所学的T～X图绘制方法进行分析强调学生解决问题的能力和创新思维的培养5.2 讨论与总结引导学生进行讨论和总结强调学生对挥发性双液系T～X图的理解和应用能力的培养第六章：非理想系统的T～X图处理6.1 非理想系统的特点解释非理想系统在挥发性双液系中的含义强调非理想系统对T～X图绘制的影响6.2 非理想系统的T～X图处理方法介绍非理想系统的T～X图处理方法强调处理非理想系统时需要注意的问题第七章：多相平衡计算7.1 多相平衡计算的基本原理介绍多相平衡计算的基本原理解释多相平衡计算在挥发性双液系中的应用7.2 多相平衡计算的方法介绍多相平衡计算的方法强调计算过程中需要注意的问题第八章：现代计算方法在T～X图中的应用8.1 现代计算方法简介介绍现代计算方法在T～X图中的应用强调现代计算方法的优点和局限性8.2 现代计算方法的实例分析提供实例，让学生了解现代计算方法在T～X图中的应用强调学生对现代计算方法的理解和应用能力的培养第九章：实验结果分析与评估9.1 实验结果分析介绍实验结果分析的方法和技巧强调实验结果分析的重要性9.2 实验结果评估介绍实验结果评估的方法和技巧强调实验结果评估的重要性第十章：课程总结与拓展10.1 课程总结对整个课程进行总结，强调重点知识点激发学生对挥发性双液系T～X图绘制的进一步学习兴趣10.2 课程拓展介绍与挥发性双液系T～X图相关的拓展知识鼓励学生进行深入研究和创新实践重点和难点解析六、非理想系统的T～X图处理补充和说明：在实际应用中，挥发性双液系常常存在非理想情况，如液相中有溶解气体、气相中有溶解液体等。
实验四双液系气液平衡相图的绘制姓名：谭成彬班级：生物工程学院生物工程07级四班学号；07041010428一、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．掌握双组份沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理。
3．掌握阿贝斯折射仪的使用方法。
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。
根据两组间分溶解度不同，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成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸汽压不同，则混合物的组成于平衡的气相的组成不同。
当压力保持一定，混合物沸点与两组分的含量有关。
恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气—液平衡相图（T—x图），根据体系对拉乌尔的偏差情况，可分为三类：1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如果苯—苯体系，如图1(a)所示。
2）最大负偏差：混合物存在最高沸点，如盐—水体系，如图1(b)所示。
3）最大正偏差：混合物纯在最低沸点，如正丙醇—水体系，如图1(c)所示。
(a) （b）(c)图1 二组分也太混合物气——液平衡相图（T—x图）对于后两种情况，为具有沸点的双系相图。
他们爱最高或最低衡沸点时气相和液相组成相同，因而不能像第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分分离，而只能采取精馏扥那个方法分离出一种纯物质和另一种衡沸混合物。
为了测定双液系的T—x图，需要在气—液平衡后，同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。
本实验一环己烷—乙醇为体系，该体系属于上述第三类型，在沸点仪中蒸馏不同组成的混合物，、液二相组成，即可作出T—x 相图。
本实验气液两相的组成均采用折光率测定。
折光率是物质的一个特征数值，天宇物质的浓度计温度有关，因此在测定物质的折光率是要求温度恒定。
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，在恒定温度下扯其折光率，作出折光率—组成曲线，便可通过折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。
实验五 挥发性双液系T ～X 相图的绘制
一、实验目的
1． 了解相图和相律的基本概念。
2． 用回流冷凝法测定沸点时气相与液相的组成，绘制双液系(环己烷～乙醇)的T ～X 图。
并找出恒沸点混合物
的组成及恒沸点的温度。
3． 了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握阿贝折光仪的使用。
二、实验原理
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，单组分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。
把两种完全互溶的挥发性液体(组分A 和B)混合后，在一定的温度下，平衡共存的气、液两相组成通常并不相同。
因此，在恒压下将溶液蒸馏，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。
完全互溶的双液系T ～X 图可分为三类： ①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 两纯物质沸点之间如图Ⅱ-5-1(a)所示，如苯～甲苯体系。
②实际溶液由于A 、B 两组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，在T 一X 图上出现最高点，如图II-5-1(b)所示，如盐酸～水体系；丙酮～氯仿体系等。
③A 、B 两组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，在T ～X 图上出现最低点如图Ⅱ-5-1(c)所示，如水～乙醇、苯～乙醇等体系。
②③类溶液在最高点或最低点时气～液两相组成相同，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，恒沸点混合物靠蒸馏无法改其组成。
平衡时气～液两相组成的分析，使用阿贝折光仪测定，因为溶液的折射率与组成有关。
三、实验仪器和试剂
蒸馏器1只，阿贝折光仪1台，温度计(50℃一100℃，最小分度1／10℃)1支，稳流电源(2A)1台，超级恒温槽1台，吸液管(长短各一根)，电吹风一只，小玻璃漏斗1只，环己烷(化学纯)，乙醇(化学纯)，丙酮（分析纯）。
=乙醇ρ0.789;=环己烷ρ0.779
四、实验步骤
1．按照表1提供的环己烷-乙醇标准体系，室温下用阿贝折射仪测定其折射率，。
每一样品要加样三次，取其平均值，最后绘制折射率-组成工作曲线。
注：每次加样前需先将折光仪的棱镜面用挥发性溶剂如丙酮淋洗，再用擦镜纸轻轻地吸去残留溶剂）。
2. 温度计校正 将蒸馏器(见图Ⅱ-5-2)洗净、烘干后(以后每次测定是否都需要先把蒸馏器烘干?) 用漏斗从加料口加入乙醇约20mL ，使温度计水银球的位置一半浸入溶液中，一半露在蒸气中，通电加热使溶液沸腾(电流不超过2A)待温度恒定后，记录所得温度和室内大气压力。
停止通电，倾出乙醇到回收瓶中。
3．在蒸馏器中加入某种20mL 环己烷-乙醇混合溶液，打开冷却水，同法加热使溶液沸腾。
最初在冷凝管下端袋状部的液体不能代表平衡时气相的组成(为什么?)，为加速达到平衡可将袋状部内最初冷凝的液体倾回蒸馏器底部，并反复2～3次，待温度读数恒定后记下沸点并停止加热。
随即在冷凝管上口插入长吸液管吸取袋状部的蒸出液，迅速测其折光率。
再用另一根短的吸液管，从蒸馏器的加料口吸出液体迅速测其折光率。
迅速测定是防止由于蒸发而改变成分。
每份样品需读数三次，取
其平均值。
实验完毕，将蒸馏器中溶液倒回原瓶。
同法用表1中其他环己烷-乙醇进行实验，各次实验后的溶液均倒到回收中。
实验过程中应注意室内气压的读数。
表1 环己烷-乙醇标准体系的折射率-组成关系
.NO
环己烷乙醇V V /
乙醇x
环己烷x
..t r D n
1 10 : 0 1.00 0.00
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
9 : 1 8 : 2 7 : 3 6 : 4 5 : 5 4 : 6 3 : 7 2 : 8 1 : 9 0 : 10
0.9011 0.8020 0.7027 0.6031 0.5032 0.4031 0.3027 0.2020 0.1012 0.00
0.0989 0.1980 0.2973 0.3969 0.4968 0.5969 0.6973 0.7980 0.8988 1.00
五、数据记录及处理
1．溶液的沸点与大气压有关。
应用特鲁顿(Trouton)规则及克劳修斯—克莱贝龙公式可得溶液沸点随大气压变化而变化的近似式：
101325
10)
(0⨯-+
=p p T T T ob ob b
式中 T ob 为在标准大气压(P 0：101325Pa)下的正常沸点。
查出乙醇、环己烷的正常沸点，T b 为在实验时大气压p 的沸点。
计算纯乙醇或环己烷在实验时的大气压下沸点，与实验时温度计上读得的沸点相比较，求出温度计本身误差的改正值。
并逐一改正各不同浓度溶液的沸点。
1． 已知298.2K 时环己烷与乙醇混合液的组成与折光率25
D n 的数据如下表所示。
绘出与25
D n 质量百分数的关系曲线(见下图1),根据实验测定的结果，从图上查出馏出液及蒸馏液的成分(如在实验测定折光率时的温度不是25℃，则应另找一条在该温度的标准曲线，或者近似地以温度每升高1℃，折光率降低
4 10-4，改正到25℃后再在图上找出相应成分)，列于下表中。
样品沸点
气相组成液相组成
折射率环己烷
x折射率
环己烷
x
5% 60.1 1.3741 0.1512 1.4223 0.9703 10% 61.6 1.3787 0.2191 1.4183 0.8994 20% 62.4 1.3822 0.2512 1.4100 0.7321 30% 63.8 1.3857 0.3025 1.4052 0.6452 40% 65.5 1.3924 0.3995 1.3887 0.3685
2．用以上所得数据绘制环己烷-乙醇体系的温度-组成，即T ～X 相图，从图求出环己烷～乙醇体系的最低恒沸点组成及其温度。
环已烷的正常沸点为353.4K 。
六、思考与讨论
1．蒸馏器中收集气相冷凝液的袋状部的大小对结果有何影响? 袋状部不宜过大，否则冷凝的气相液不易回流到液相中。
2. 蒸馏时因仪器保温条件欠佳，在气相到达袋状部前，沸点较高的组成会发生部分冷凝，这样它们的T ～X 图将怎样变化?
此类误差使所测得的气相组分可能并不代表真正的气相成分，使气相成分的质量分数降低。
3．你认为本实验所用的蒸馏器尚有哪些缺点?如何改进?
①蒸馏气体到达冷凝管前，常有部分沸点较高的组分被冷凝，为减小此类误差，蒸馏气中的支管位置不宜太高，沸腾液体的液面与支管上袋状部间的距离不应过远，最好在仪器外在加棉套之类的保温层，以减少蒸汽先行冷凝；②螺旋圈状的电阻丝容易短路，造成温度上升不了，电阻丝应加以固定。
4．试估计哪些因素是本实验误差的主要来源?
①袋状部冷凝的气相液不易回流，以及高沸点的组分未到达袋状部已经冷凝。
②气相液的含量少且易挥发，不易观察折射率。
5．试推导沸点校正公式： 101325
10)
(0⨯-+
=p p T T T ob ob b 。
七、实验注意事项
1．电阻丝不能露出液面，一定要被欲测液体浸没，否则通电加热会引起有机液体燃烧。
通过电流不能太大(在本实验所用电阻丝时)，只要能使欲测液体沸腾即可，过大会引起欲测液体(有机化合物)的燃烧或烧断电阻丝。
2．一定要使体系达到气、液平衡，即温度读数恒定不变。
3．只能在停止通电加热后才能取样分析。
4．使用阿贝折光仪时，棱镜上不能触及硬物(如滴管)，擦棱镜时需用擦镜纸。
5．实验过程中必须在冷凝管中通入冷却水，以使气相全部冷凝。
