双液系相图

双液系相图实验报告二组分完全互溶双液系气-液平衡相图实验报课程名称：大学化学实验（P）指导老师：成绩：_______________实验名称：二组分完全互溶双液系气-液平衡相图实验类型：物性测试同组学生姓名：【实验目的】1. 学习测定气-液平衡数据及绘制二组分系统相图的方法，加深理解相律和相图等概念。

2. 掌握正确测量纯液体和液体混合物沸点的方法。

3. 熟悉阿贝折光仪的原理及操作，熟练掌握超级恒温超的使用和液体折射率的测定。

4. 了解运用物理化学性质确定混合物组成的方法。

【实验原理】两种液态物质若能以任意比例混合，则称为二组分完全互溶液态混合物系统。

当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时就会沸腾，此时的温度就是沸点。

在一定外压下，纯液体的沸点有确定值，通常说的液体沸点指101.3kPa下的沸点。

对于完全互溶的混合物系统，沸点不仅与外压有关，还与系统的组成有关。

在一定压力下，二组分完全互溶液态混合物系统的沸点与组成的关系可分为三类：（1）液态混合物的沸点介于两纯组分的沸点之间，如苯-甲苯系统；（2）液态混合物有沸点极大值，如丙酮-氯仿系统；（3）液态混合物有沸点极小值，如水-乙醇系统、苯-乙醇系统。

对于第（1）类，在系统处于沸点时，气液两相的组成不相同，可以通过精馏使系统的两个组分完全分离。

第（2）、（3）类是由实际系统与拉乌尔定律产生严重偏差导致。

正偏差很大的系统，如第（3）类，在T-x图上呈现极小值，负偏差很大时，如第（2）类，则会出现极大值。

相图中出现极致的那一点，称为恒沸点，恒沸点温度和组成都是非常重要的平衡数据。

具有恒沸点组成的二组分混合物，在蒸馏时的气相组成和液相组成完全一样，整个蒸馏过程中沸点恒定不变，因此称为恒沸混合物，如要获得两纯组分，则需采取其他方法。

液态混合物组成的分析是相平衡实验的关键。

组分分析常采用折射率法、密度法等物理方法和色谱分析法等。

本实验采用折射率法。

在一定温度下的折射率是物质的一个特征参数，液态混合物的折射率与组成有关，一般呈简单的函数关系。

双液系相图实验报告双液系相图实验报告一、引言相图是描述物质在不同温度和压力下的相态转变规律的图表。

双液系相图是指由两种液体组成的体系在不同条件下的相态变化关系。

本实验旨在通过观察双液系相图的实验结果，探究不同温度和组成对相态转变的影响。

二、实验方法1. 实验材料准备本实验使用的实验材料包括两种液体溶液A和溶液B，以及温度控制设备、试管和计时器等。

2. 实验步骤(1) 在试管中加入一定量的溶液A。

(2) 在另一个试管中加入一定量的溶液B。

(3) 将两个试管放入温度控制设备中，设定不同的温度。

(4) 观察两种液体在不同温度下的相态变化，记录实验结果。

(5) 重复以上步骤，改变溶液A和溶液B的组成，继续观察相态变化。

三、实验结果与讨论1. 温度对相态转变的影响在实验中，我们分别将溶液A和溶液B置于不同的温度下进行观察。

随着温度的升高，我们观察到了液体的相态变化。

在一定温度范围内，液体A和液体B 会发生混合，形成均匀的溶液。

而在高温下，两种液体会发生分层，形成两个不同的相。

2. 组成对相态转变的影响除了温度，溶液A和溶液B的组成也对相态转变有着重要影响。

当两种液体的组成不同时，相图会呈现出不同的形态。

我们通过改变溶液A和溶液B的比例，观察到了相图的变化。

在某些组成下，两种液体会形成共溶液，而在其他组成下则会形成两个不同的相。

3. 相图的应用相图在实际应用中有着广泛的用途。

例如，在药物制剂的研发中，相图可以帮助研究人员确定最佳的配方和工艺条件，以达到理想的药物稳定性和溶解性。

此外，相图还可以应用于材料科学领域，用于研究合金的相变规律和优化材料性能。

四、实验结论通过本实验的观察和分析，我们得出了以下结论：1. 温度是影响双液系相态转变的重要因素，随着温度的升高，液体的相态会发生变化。

2. 溶液A和溶液B的组成对相态转变也有重要影响，不同的组成会导致不同的相图形态。

3. 相图在药物制剂和材料科学等领域有着广泛的应用，可以帮助研究人员优化配方和改善材料性能。

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。

双液系的⽓-液平衡相图双液系的⽓-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。

双液系气液平衡相图的绘制（物化实验得认真做）一、实验目的1. 用回流冷凝法测定沸点是气相和液相的组成，绘制双液系相图。

2 找出恒沸点混合物的组成和恒沸点的温度。

掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的测定方法。

3 了解阿贝折射计的构造原理，熟悉掌握阿贝折射计的使用方法。

二、实验原理1 液体的沸点是液体饱和蒸汽压和外压相等时的温度，在外压一定时，纯液体的沸点有一个确定值。

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。

2 大多数情况下，T-x 曲线将出现或正或负的偏差，当这个偏差足够大的时候，在曲线上将出现极大点或极小点。

这种极大点或者极小点就称为恒沸点。

3 考虑综合因素，实验选择具有最低恒沸点的乙醇- 乙酸乙酯双液系。

4 根据相平衡原理，对两组分体系，当压力恒定时，在气液平衡两相去，体系的自由度为1. 若温度一定时，则气液两相的组成也随之而定。

当原溶液的组成一定时，根据杠杆原理，两相的相对量一定。

反之，实验中利用回流的方法保持气液两相相对量一定，测量体系温度不发生改变时，即两相平衡后，取出两相的样品，用阿贝折射计测定气相、液相的折射率，再通过预先测定的折射率- 组成工作曲线来确定平衡时气相、液相的组成（即该温度下气液两相平衡成分的坐标点）。

改变体系的总成分，再如上法找出另一对坐标点。

这样得若干对坐标点分别按气相点和液相点连成气相线和液相线，即得T-x 平衡图。

三、实验仪器和试剂1、实验仪器沸点仪、阿贝折射仪、调压变压器、温度计两只、干燥小烧杯3只，干燥5ml小试管16只，软木塞若干，擦镜纸2、实验试剂无水乙醇（AR乙酸乙酯（AR丙酮（C.P）乙醇体积分数为5% 10% 15% 22% 38% 50% 70% 90%组成的乙醇- 乙酸乙酯溶液。

四实验过程1、将干燥的沸点仪安装好。

从侧管加入约20mL5混合液于蒸馏瓶内，并使温度计浸入液体内。

冷凝管接通冷凝水。

将稳流电源电压调至13V左右，使加热丝将液体加热至缓慢沸腾。

实验六双液系气—液平衡相图的绘制[实验目的]1 绘制环己烷—异丙醇的沸点组成t-x图；2 了解沸点的测定方法（回流冷凝法）；[基本原理]将两种挥发性液体混合，若该二组分蒸气压不同，测溶液的组成与其平衡气相的组成不同，在压力一定时，t-x（x为物质的量分数）图有以下三种情况：理想溶液对拉乌尔定律产生较大偏差的溶液环己烷—异丙醇的沸点组成图与图Ⅲ类似，具有最低恒沸点。

本实验用沸点仪分离出一系列不同组成溶液平衡时气相和液相的溶液，并测定沸点（见温度计）和气、液两相的组成（组成用阿贝折射仪测），利用所得数据可绘出t-x图。

[实验装置及标准曲线图][实验步骤]1 测定环已烷—异丙醇标准液的折射率，目的是做标准曲线；x环= n环/ (n环+n异)标准液（x环）：0，0.2，0.4，0.6，0.8，1折射率的测定方法，请看东北师大《物理化学实验》85面！2 分别将下列环已烷—异丙醇溶液装入沸点仪中，加热回流，待温度稳定后，记下沸点，测定气相和液相的折射率。

（依折射率，可从标准曲线中查出气、液两相的组成x环）第一组测定溶液号：1， 2， 3， 4， 5， 6第二组测定溶液号：7， 8， 9， 10， 11， 12做实验报告时，将两组的实验数据结合起来，绘制出完整的t-x图。

注意事项：●加热电流不要超过1.2Ａ，高了会起火的；适当控制电流，不要出现爆沸现象；●测定折射率时，自始至终要在同一台折射仪上测。

由于两台折射仪所测定的折射率数据不一致，故换动后数据就无用。

[数据记录与处理]表中：x为环己烷的摩尔分数；n为溶液的折射率。

1 用坐标纸绘制“折射率-x”标准曲线；贴在反面。

图不得小于15×15cm2的幅度;2 用坐标纸绘制一个完整的环己烷—异丙醇沸点组成图，要求曲线光滑，贴在反面；3 从绘制的环己烷—异丙醇沸点组成图中查出：最低恒沸组成: x环= _____ 恒沸点: _____ ℃。

101325Pa下，恒沸点及恒沸组成的文献值：68.6 ℃0.518（x环)[问答]环己烷—异丙醇混合液是教师配制的，其浓度已经知道，为何在实验时还要测折射率，再利用折射率从标准曲线中查出相应的浓度？―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――班级：姓名：实验日期：分数：教师：。

4.3 完全互溶的双夜系相图4.3.1 二组分系统的相律的应用最多可有四相平衡共存，是无变量系统。

最多可有三个自由度-T ，p ，x 均可变，属三变量系统。

因此，要完整的描述二组分系统相平衡状态，需要三维坐标的立体图。

但为了方便，往往指定一个变量固定不变，观察另外两个变量之间的关系，这样就得到一个平面图。

如： 保持温度不变，得 p-x 图 较常用 保持压力不变，得 T-x 图 常用 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。

若保持一个变量为常量，从立体图上得到平面图。

相律 单相，两个自由度。

最多三相共存。

二组分系统相图种类很多，以物态来区分，大致分为： 完全互溶双液系 气-液平衡相图 部分互溶双液系 完全不互溶双液系具有简单低共熔混合物 稳定化合物有化合物生成 不稳定化合物 固-液平衡相图 固相完全互溶 固相部分互溶固相部分互溶 等C 2C 24= f Φ+=Φ=--min max 1 3Φf ==min max 0 4f Φ==213f ΦΦ*=-+=-*min max1 2Φf ==*max min 3 0Φf ==4.3.2 理想的完全互溶双液系相图若A 、B 两种液体均能以任意比例相互混容形成均匀单一的液相，则该系统称为完全互溶双液系。

根据相似相容原理，它可以分为：理想的完全互溶双液系 和非理想的完全互溶双液系。

首先学习理想液态混合物的相图。

4.3.2.1. 理想溶液p-x 图设A 、B 形成理想溶液，其饱和蒸气压分别为P A * 和P B *，P 为体系的总蒸气压。

以x A 为横坐标，以P 蒸气压为纵坐标，在p-x 图上分别表示出P A 、P B 、P 与x A l 的关系。

p-x-y 图 同压下 ， 之间的关系若知道一定温度下的P A *、P B *，就可据液相组成（x A /x B ）求其气相组成（y A /y B ）px p p p y A A A A *==BAB A B A x x p p y y **=若 则 此时 即蒸气压大的组分在气相中浓度更大。