双液系沸点组成图

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。

实验五双液系沸点-组成图的绘制、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）。

异丙醇—环己烷双液系相图一、实验目的：1.掌握回流冷凝法测定溶液沸点的方法。

2.绘制异丙醇—环己烷双液系的沸点—组成图，确定其恒沸组成及恒沸温度。

3.了解阿贝折射仪的构造原理，掌握阿贝折射计的原理及使用方法。

二．基本原理：根据相律：f + φ = c + 2 ，对二组分体系：f = 4 - φ，f max = 3 (T，P，x)。

对于二组分体系，常常保持一个变量为常量，而得到立体图形的平面截面图。

这种平面图可以有三种：p-x图，T-x图，T-p图。

常用的是前两种。

在平面图上，f*=3-φ，f*max=2，同时共存的相数φmax=3。

单组分的液体在一定外压下，它的沸点是一定值，把两种完全互溶的挥发性液体（组分A 和B）互相混合后，在某一定温度下，平衡共存的气液两相的组成，通常并不相同，因此如果在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的折射率，就能找出平衡时气液两相的成分，并绘出沸点—组成（T—x）图线，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：（1）溶液沸点介于两纯组分沸点之间（如图1），（2）溶液存在最低沸点（图2）和（3）溶液存在最高沸点（图3）。

（2）、（3）被称为具有恒沸点的双液系，即体系处于恒沸点时气、液两相的组成相同，其相应的溶液称为恒沸点混合物。

此时对恒沸点混合物进行蒸馏，所得气相与液相组成相同，因此我们不能用普通蒸馏方法获得任一纯组分。

异丙醇—环己烷双液系属于具有最低恒沸点一类的体系。

T—x图在进行蒸馏或分馏时是必不可少的，而分馏在提纯溶剂和石油工业中也得到广泛应用，所以这种图是具有很大的实用价值的。

本实验的目的就是要绘制异丙醇—环己烷的T—x图并找出恒沸点混合物的组成。

1．沸点—组成图的绘制为了绘制沸点—组成图，可采取不同的方法。

在本实验中，我们采用的是一种物理方法—通过折射率的测定，来间接的获取溶液组成，它具有简捷、准确的特点。

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）。

双液系的气液相平衡图1 引言在一定压力下，两组分系统气液达到平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时气液中两组分关系的相图，称为沸点-组成（T-x）相图。

本实验的目的是测定常压下环己烷-乙醇双液系的沸点-组成图，由于该双液系对拉乌尔定律有较大的正偏差，故相图大致如图1所示，可见，欲测定此图，需在气液平衡后同时测定溶液的沸点、气相和液相组成。

前者可由沸点仪实现，而后者可用折射仪及由不同浓度溶液得到的工作曲线测得。

图1 环己烷-乙醇双液系的沸点-组成相图2 实验操作2.1实验药品、仪器及测试装置示意图2.1.1 实验仪器自制沸点仪，阿贝折射仪，调压器，温度传感器，锥形瓶，分析天平（AR2140），5ml 及10ml吸量管，洗耳球2.1.2 实验药品环己烷，无水乙醇2.1.3 实验装置示意图图21.冷却水入口2.气相冷凝液储存小泡3.温度计4.喷嘴5.电热丝6.调压器2.2 实验条件温度：室温（具体数值未知）气压：未知湿度：未知2.3实验操作步骤及方法要点a.按下表配比配制不同浓度的环己烷-乙醇溶液，并在空瓶时m0、加入环己烷后m1、加入无水乙醇后m2（本实验先加入环己烷后加入无水乙醇）分别进行称量并记录。

注意：所用锥形瓶要事先干燥；由于浓度是根据称量的数值由两组分的质量进行计算，所以每次加入液体的体积不必太精确。

表1 环己烷-无水乙醇混合溶液配比b.根据所测得的质量，用公式ω=(m1-m0)/(m2-m0) 公式1计算环己烷的质量分数，其中ω指环己烷的质量分数。

c.用阿贝折射仪测定以上配好的不同浓度环己烷-乙醇溶液的折射率以及纯环己烷和无水乙醇的折射率，记录数据。

注意：每次测量折射率后，要将折射仪的棱镜打开，用洗耳球吹干，以备下次使用。

d.根据上一步测得的折射率，用线性拟合的方法做工作曲线，检查数据是否可靠，若不可靠应重复测量。

e.由于不同浓度的各样品已经事先装入沸点仪，所以直接选定一个浓度的样品，接通电源，加热样品。

2．6 环己烷-异丙醇双液系相图2．6．1 实验目的1．了解物理化学实验手段中常用的物理方法—光学方法的基本原理。

2．绘制环己烷-异丙醇双液系的沸点～组成图，并找出恒沸点及恒沸点混合物的组成。

3．进一步理解分馏原理。

4．掌握阿贝折射仪的原理及使用方法。

2．6．2 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，就能找到平衡时气、液两相的成分并绘出T—x图，即所谓的相图。

完全互溶双液系在恒定压力下的沸点～组成图可分为三类：（1）液体与拉乌尔定律的偏差不大，沸点介于A、B两纯组分沸点之间（图6一1），如苯~甲苯体系。

(2) A、B两纯组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，溶液存在最低沸点（图6一2），如水~乙醇；苯~乙醇等体系。

（3）实际溶液由于A、B两纯组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，溶液存在最高沸点（图6一3），如盐酸~水体系；丙酮~氯仿体系。

图6—1 偏差不大的体系图6—2 正偏差很大的体系图6—3 负偏差很大的体系对（2）、（3）类体系有时被称为具有恒沸点的双液系。

它与（1）类的根本区别在于，体系处于恒沸点时气、液两相的组成相同。

因而也就不能象（1）类那样通过反复蒸馏而使双液系的两个组分完全分离。

对（2）、（3）类的溶液进行简单的反复蒸馏只能获得某一纯组分和组成为恒沸点的相应组成的混合物。

如要获得两纯组分，需采取其他方法。

体系的最低或最高恒沸点即为恒沸温度，恒沸温度对应的组成为恒沸组成。

环己烷-异丙醇双液系属于具有最低恒沸点一类。

为了绘制沸点～组成图，可采取不同的方法。

比如取该体系不同组成的溶液，用化学分析方法分析沸腾时该组成的气、液组成，从而绘制出完整的相图。

可以想象，对于不同的体系要用不同的化学分析方法来确定其组成，这种方法是很繁杂的。

学号：21成绩：基础物理化学实验报告实验名称：二组分溶液沸点—组成图的绘制应用化学二班级3 组号实验人姓名：xx同组人姓名：xx指导老师：周崇松实验日期：2013.9湘南学院化学与生命科学系一．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。

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。

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。

电热丝直接浸入溶液中加热可避免暴沸现象，温度计外的小玻璃罩有利于降低周围环境可能造成的温度计读数波动。

物理化学实验备课材料实验二完全互溶两组分液态混合物的气液平衡相图一、基本介绍相平衡属于物理化学的重要教学内容，其中气液平衡是最常见，同时也是讨论最多的内容之一。

理想的二组分体系在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。

结构相似、性质相近的组分之间可以形成近似的理想体系，此时体系的沸点组成图（T －x图）如下图1a所示。

大多数情况下为非理想体系，这时在反映体系沸点与组成关系的T－x图上将出现或正或负的偏差，当这一偏差足够大时，T－x曲线上将出现极低点(对拉乌尔定律产生极大正偏差，如下图1b所示)或极高点(对拉乌尔定律产生极大负偏差，如下图1c所示)。

出现极大点的体系常见的有：乙酸异戊酯—四氯乙烷；丙酮－氯仿；水—盐酸；水—硝酸等。

出现极小点的体系常见的有：四氯化碳—乙酸乙酯；甲醇—苯；正丙醇—水；异丙醇—环己烷，乙醇—水等。

这种最高和最低沸点称为恒沸点，所对应的溶液称为恒沸混合物。

注意，恒沸混合物不是一种物质，而是一种具有特定组成的混合物。

在恒沸点是气液两相的组成一致。

恒沸混合物的组成由温度或压力中的一个所确定，即指定温度，压力及组成由体系自定，不能改变。

图1 两组分体系的等压T－x图根据相平衡原理，对二组分体系，当压力恒定时．在气液平衡两相区，体系的自由度为1。

若温度一定．则气液两相的组成也随之而定，反之亦然。

当原溶液组成一定时，根据杠杆原理，两相的相对量也一定。

反之，实验中利用回流的方法保持气液两相的相对量一定，则体系的平衡温度也随之而定。

沸点测定仪就是根据这一原理设计的。

二、实验目的1、用沸点测定仪测定常压下不同组成的正丙醇—水体系的沸点，绘制该体系的T－x图。

2、掌握沸点测定方法。

阿贝折射仪1-反光镜；2-棱镜座转轴；3-遮光板；4-温度计；5-进光棱镜座；6-色散调节手轮； 7-色散刻度图；8-目镜；9-盖板10-手轮；11-折射棱镜；12-照明刻度盘聚光镜；13-温度计座3、进一步掌握阿贝折射仪的测量原理及操作方法。

实验六完全互溶双液体系沸点～组成图的绘制一、实验目的1．了解溶液的沸点与气液二相组成的关系；2．绘制环己烷－异丙醇溶液的沸点～组成图；3．进一步理解分馏原理；4．掌握阿贝折光仪的正确使用方法。

二、基本原理液体的沸点是液体的饱和蒸气压与外压相等时的温度。

在一定的外压下，单一组分的液体有确定的沸点值，对于一个完全互溶的双液体系，沸点不仅与外压有关，还和液体的组成有关。

在常温下，具有挥发性的A和B两种液体以任意比例相互溶解所组成的物系，在恒定压力下表示该溶液沸点与组成关系的相图称之为沸点～组成图，即T ～x图。

完全互溶双液体系在恒压下的沸点～组成图大致可分为以下三类。

图6－1简单互溶双液体系的T～x图图6－2具有最高恒沸点的T～x图图6－3具有最低恒沸点的的T～x图第Ⅰ类：溶液沸点介于两纯组分沸点之间，如苯与甲苯的混合体系，其沸点～组成图如图6－1所示。

此类溶液在恒压下蒸馏时，其气相组成和液相组成并不相同，具有较低蒸气压的液体(B)在气相中的组成X B(g)总是小于在液相中的组成X B(l)，因此可以通过反复蒸馏——精馏，使互溶的二组分完全分离。

第Ⅱ类：溶液具有最高恒沸点，如卤化氢和水、丙酮与氯仿等，其沸点～组成图如图6－2所示。

第Ⅲ类：溶液具有最低恒沸点，如苯与乙醇、乙醇与水、环己烷与异丙醇、环己烷与乙醇、乙醇与1，2－二氯乙烷等，其沸点～组成图如图6－3所示。

在第Ⅱ、Ⅲ类的T ～x图中，出现极值点(极大值或极小值)，在极值点处加热蒸发时，只能使气相的总量增加，气液相组成及沸点均保持不变，此点的温度称为恒沸点。

在恒沸点时，气相的组成与液相的组成相同，称为恒沸组成。

而具有此组成的混合物称为恒沸混合物。

对于Ⅱ、Ⅲ两类溶液，简单的反复蒸馏只能获得某一纯组分和恒沸混合物，而不能同时得到两种纯组分。

恒沸点和恒沸混合物的组成与外压有关，改变外压可使恒沸点和恒沸混合物的组成发生变化。

本实验环己烷与异丙醇的混合物属于第Ⅲ类溶液，具有最低恒沸点。

乙醇—乙酸乙酯双液系相图摘要：本实验采用阿贝折射仪测定双液系的相图，本实验测得恒沸温度为71.86℃，恒沸物组成为：乙醇（47.17%）、乙酸乙酯（52.83%）。

换算成质量分数为：乙醇（31.83%）、乙酸乙酯（68.17%）。

文献值很接近。

关键词：乙醇—乙酸乙酯、双液系、阿贝折射仪、相图1.实验目的学习用沸点仪测定双液相体系的气—液平衡相图及绘制相图的方法；了解液体折射率的测定方法，掌握阿贝折射仪的一般原理及操作方法；掌握用折光率确定二元液体组成的方法。

2.实验原理两种液态物质混合而成的二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。

两个组分若能按任意比例互相融解，称为完全互溶双液系。

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。

根据定律，自由度＝组分数－相数＋2因此，一个以气-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。

这就是p-x相图。

在一定压力下，可以画出体系的温度t和组分x的关系图。

这就是T-x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。

3.实验仪器及试剂仪器：沸点测定仪一套、精密数字温度计（分度值0.1℃）、玻璃温度计（0～100℃，分度值1℃）、调压变压器（0.5kV A）、数字阿贝折光仪、超级恒温水浴、玻璃漏斗、长滴管、烧杯。

试剂：乙酸乙酯（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、丙酮（分析纯）、乙醇—乙酸乙酯系列溶液1～9号，浓度未知。

该系列溶液为实验室预先配置，并给出了此溶液在25℃时的折光率-组成工作曲线。

4.实验方法与步骤4.1装沸点仪将洗净、干燥的沸点仪安装好。

检查带有温度计的软木塞是否安紧。