气液相平衡实验报告

双液系沸点-组成图测绘实验报告

实验时间：2015年4月15日

学号：70

一、目的要求

1．测定相应组成时的沸点并制作常压下环已烷—无水乙醇双液系的平衡相图。

2．从沸点组成图了解分馏原理。

3．了解沸点的测定技术，掌握两组分液体沸点的测定方法。

4．掌握折光率与组成的关系及阿贝折光仪的测量原理和使用方法。

二．实验原理

1、由液态物质混合而成的二组分系统称为双液系统。若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系，若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系。

一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分在所有组成范围内完全互溶。在定压下，完全互溶的二元体系的沸点—组成图可分为三类，如图所示。

a.溶液的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯一甲苯体系；

b.溶液有最低恒沸点，如环己烷-乙醇体系；

c.溶液有最高恒沸点，如丙酮—氯仿体系。

下面以a为例，简单说明绘制沸点-组成图的原理。加热总组成为x1的溶液，体系的温度上升，达液相线上1点时溶液开始沸腾，组成为x2的气相开始生成，但气相量很少，趋于0，x1、x2二点代表达到平衡时液、气两相组成。继续加热，气相量逐渐增多，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线和液相线上变化，当达某温度（如2点）并维持温度不变时，则x3、x4为该温度下液、气两相组成，气相、液相的量之比按杠杆规则确定。从相律f = c - p +2可知：当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度等于1；当温度一定时，则气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也已确定。因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相的量与液相的量之比也不变时（达气-液平衡），则体系的温度也就恒定。分别取出气、液两相的样品，分析其组成，得到该温度下气、液两相平衡时各相的组成。改变溶液总组成，得到另一温度下气、液两相平衡时各相的组成。测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用线连接即为气相线，将液相点用线连接即为液相线，得到沸点-组成图。

双液系气液平衡相图实验报告

双液系气液平衡相图实验报告

引言：

气液平衡相图是研究气体和液体之间平衡状态的重要工具，对于理解物质的相变行为和工业过程的优化具有重要意义。本实验旨在通过构建双液系气液平衡相图，探究不同温度和压力下溶液中组分的分配行为以及气液平衡的变化规律。

实验部分：

1. 实验原理

气液平衡相图是描述气体和液体在一定温度和压力下的平衡状态的图表。在实验中，我们将使用两种不同的液体溶液，并通过改变温度和压力来观察不同条件下气液平衡的变化。通过测量不同条件下溶液中的组分浓度，我们可以构建出双液系气液平衡相图。

2. 实验材料和仪器

本实验所需材料包括两种不同的液体溶液、压力计、温度计、容器等。实验仪器包括平衡热力学实验装置、计算机等。

3. 实验步骤

(1) 准备工作：清洗实验仪器和容器，确保无杂质干净。

(2) 实验前准备：根据实验要求配置不同浓度的液体溶液，并记录其成分和浓度。

(3) 实验操作：将液体溶液分别置于两个容器中，分别称为容器A和容器B。在实验装置中，将容器A与容器B连接，确保两个容器之间存在气液平衡。

(4) 改变温度和压力：通过调节实验装置中的温度和压力，改变气液平衡的条件。

(5) 数据记录：在不同温度和压力下，记录容器A和容器B中溶液的组分浓度，并进行实时记录和计算。

(6) 结果分析：根据实验数据，绘制双液系气液平衡相图，并进行结果分析和讨论。

结果与讨论：

通过实验，我们得到了双液系气液平衡相图，并对其进行了分析和讨论。在不同温度和压力条件下，我们观察到了溶液中组分浓度的变化规律。根据实验结果，我们可以得出以下结论：

1. 随着温度的升高，溶液中溶质的溶解度通常会增加。这是因为温度的升高会增加溶质分子的热运动，使其更容易与溶剂分子发生相互作用，从而增加溶解度。

2. 在一定温度范围内，随着压力的升高，溶液中溶质的溶解度也会增加。这是由于压力的增加会增加溶质分子与溶剂分子之间的碰撞频率，从而促进溶解过程。

1 一、实验目的

1、了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。

2、了解缔合系统汽—液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y数据计算各组分的活度系数。

3、通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。

4、掌握二元系统气液平衡相图的绘制。

二、实验原理

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图１所示。当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从Ａ和Ｂ两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。

图1、平衡法测定气液平衡原理图

当达到平衡时，除了两相的温度和压力分别相等外，每一组分化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：

Lif=Vif （1）

0iiiiipyfx

常压下，气相可视为理想气体，再忽略压力对流体逸度的影响，0iipf 从而得出低压下气液平衡关系式为：

ipy=0iiirpx （2）

式中，p——体系压力（总压）；

0ip——纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine公式计算；

ix、iy——分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；

i——组分i的活度系数

由实验测得等压下气液平衡数据，则可用 2 iy=0iiipyxp （3）

计算出不同组成下的活度系数。

本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。Wilson方程为：

lnγ1=－ln(x1+Λ12x2)+x2(212112xx －121221xx) （4）

双液系沸点-组成图测绘实验报告

实验时间：2015年4月15日

学号：1120132970

一、目的要求

1．测定相应组成时的沸点并制作常压下环已烷—无水乙醇双液系的平衡相图。

2．从沸点组成图了解分馏原理。

3．了解沸点的测定技术，掌握两组分液体沸点的测定方法。

4．掌握折光率与组成的关系及阿贝折光仪的测量原理和使用方法。

二．实验原理

1、由液态物质混合而成的二组分系统称为双液系统。若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系，若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系。

一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分在所有组成范围内完全互溶。在定压下，完全互溶的二元体系的沸点—组成图可分为三类，如图C7.1所示。

a.溶液的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯一甲苯体系；

b.溶液有最低恒沸点，如环己烷-乙醇体系；

c.溶液有最高恒沸点，如丙酮—氯仿体系。

下面以a为例，简单说明绘制沸点-组成图的原理。加热总组成为x1的溶液，体系的温度上升，达液相线上1点时溶液开始沸腾，组成为x2的气相开始生成，但气相量很少，趋于0，x1、x2二点代表达到平衡时液、气两相组成。继续加热，气相量逐渐增多，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线和液相线上变化，当达某温度（如2点）并维持温度不变时，则x3、x4为该温度下液、气两相组成，气相、液相的量之比按杠杆规则确定。从相律f = c - p +2可知：当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度等于1；当温度一定时，则气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也已确定。因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相的量与液相的量之比也不变时（达气-液平衡），则体系的温度也就恒定。分别取出气、液两相的样品，分析其组成，得到该温度下气、液两相平衡时各相的组成。改变溶液总组成，得到另一温度下气、液两相平衡时各相的组成。测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用线连接即为气相线，将液相点用线连接即为液相线，得到沸点-组成图。