双液系气—液平衡相图
一、实验目的
1.用沸点仪测定在常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图。
2.掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法，掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
3.掌握测定双组分液体沸点的方法。
二、实验原理
两种液体混合而成的二组分体系称为双液系。两种溶液若能按任意比例进行溶解，称为完全互溶双液系；若只能在一定比例范围内溶解，称为部分互溶双液系。环己烷-乙醇二元体系就是完全互溶双液系。
双液系蒸馏时的气相组成和液相组成并不相同。通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相和液相的组成作图，所得图形叫双液系的沸点(T)组成(x)图，即T—x图。它表明了在沸点时的液相组成和与之平衡的气相组成之间的关系。
本实验选择一个具有最低恒沸点的环己烷—乙醇体系。在常压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。
三、实验仪器及试剂
沸点测定仪 1个 阿贝折光仪 1台 直流稳压电源 1台
水银温度计 1支 玻璃温度计 1支 超级恒温水浴 1台
长滴管 2支
环己烷-乙醇系列溶液:
1、以环己烷摩尔分数计为0.05，0.15，0.30，0.45，0.55，0.65，0.80，0.95各50ml
2、以环己烷摩尔分数为0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，0.60，0.70，0.80，0.90各10ml
四、实验步骤
绘制标准曲线——安装沸点测定仪——测定沸点——测定平衡的气-液相组成—— 重复测量其余溶液相平衡 1、绘制标准曲线
①调节恒温水浴温度，使阿贝折光仪上的温度计读数保持在某一定值。
②分别测定环己烷摩尔分数为0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，0.60，0.70，0.80，0.90的九个溶液以及环己烷和乙醇的折光率，每个需重复3次。
二组分气-液平衡相图的测定
相图系指系统的相平衡状态图。相图用图解的方法研究系统的相平衡行为，是相平衡热力学研究的重要手段之一。相律只能给出系统的独立组分数、平衡共存相数和自由度数，而相图可以给出更加详尽得多的信息。利用相图提供的信息，化学工程师可以进行工程（如精馏塔）设计及工艺操作（如利用盐-水系统相图进行盐类的精制）；可以进行精馏分离或制备具有精确组成的标准样品（如恒沸蒸馏混合物）；可以利用区域熔炼技术把金属提纯到极高的纯度，也可以把有机混合物或高分子混合物按照相对分子质量进行重新排布；利用二组分气-液平衡实验数据，结合实际溶液知识，可以测量实际溶液中溶剂或溶质的活度及活度因子。合金相图是合金冶炼、金属热处理和表面处理的理论依据。利用相图还可以估算纯组分的相变焓。
实验目的
1．了解蒸馏法绘制具有恒沸点的二组分气-液平衡相图的原理与方法；
2．了解阿贝折光仪的工作原理及样品折光指数的测量方法；
3．用蒸馏法绘制无水乙醇-环己烷二组分气-液平衡相图。
实验原理
由于系统性质的千差万别，系统的相图也各不相同。大部分相图都靠实验测定。目前，实验上测定相图的方法主要有三种：1、冷却曲线法（又称热分析法），此法一般用于具有较高相变温度的系统（如金属和合金相图）。2、溶解度法，此法一般用于部分互溶凝聚系统（如苯胺和水的相图）。3、蒸馏法，此法一般用于气-液平衡系统（如乙醇-苯相图）。对于气-液平衡系统，按照蒸馏条件的不同，可分为蒸气压~组成图，即p~x图（恒温蒸馏）和沸点~组成图，即t~x图（恒压蒸馏）。本实验测定常压下乙醇-环己烷的沸点~组成图，即t~x图。因此，本实验的技术关键是如何正确测量所给系统的相平衡温度（沸点）和相平衡组成（气相组成，液相组成）。
仪器和药品
平衡蒸馏仪一套（见图3-15）；
阿贝折光仪（附带超级恒温水浴）；
自偶调压器一台；放大镜一只；
正丙醇—水双液系的气液平衡相图
摘要 本实验对于正丙醇—水双液系的气液平衡相图进行了探讨。利用阿贝折射仪和沸点仪分别测定体系的组成以及沸点，并利用气液平衡相图确定该体系的最低恒沸温度及恒沸混合物的组成，进一步理解分馏原理。
关键词 正丙醇 水 双液系 相图 折射率 最低恒沸点 分馏
1、前言
双液系，即常温下两液态物质混合而成的体系，从拉乌尔定律可以看出，饱和蒸气压与其组成有关。而液体的沸点指的是液体的蒸汽压与外压相等时的温度，故而双液系的沸点不仅与外压有关还与其组成有关。要得到具体的关系可以通过其气液相图表示，即用通用几何作图的方法将双液系的沸点分别对其气相、液相作图，即T—x相图。而实际溶液由于A—B组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大的偏差，在T—X图中可能有最低和最高点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。恒沸混合物蒸馏所得的气相与液相组成相同。
在本实验中，我们利用沸点仪测出混合液的沸点，用阿贝折射仪测出气相和液相混合液的折射率，进而求出其组成，最后得到正丙醇—水的气液相图，进而得到恒沸点以及恒沸混合物的组成，还可以根据相图进一步理解蒸馏和精馏的原理。
2、实验部分
（一） 仪器与试剂
试剂：正丙醇（纯度99.5%）
蒸馏水
仪器：沸点仪 阿贝折射仪 调压变压器 超级恒温水浴
水银温度计（50~100℃，分度为0.1℃）
（0~50℃，分度为0.1℃）
10ml，20ml移液管各一只
干燥吸管 20~30支 干燥试剂瓶20~30支 擦镜纸
（二） 实验步骤 1、仪器安装于调整： 调节恒温槽温度并使其稳定，使阿贝折射仪上的温度稳定在25℃左右，用纯水校正阿贝折射仪。按右图所示安装沸点仪，使温度计B与加热丝之间要有一定的距离。
2、从正丙醇开始测量：
（1） 用50mL的移液管从支管L中加入正丙醇溶液50mL，浸没加热丝，水银温度计的水银球一半在溶液中，一半在蒸汽中。夹上电热丝夹，打开冷却水，插上电源，调节变压器电压由零慢慢增加，观察加热丝上是否有小气泡逸出，电压控制在20V以内，溶液会慢慢沸腾。体系中的蒸汽经冷凝管冷凝后，聚于小球D中。冷凝液不断地冲刷D球，必要时可将D球中的冷凝液倾入烧瓶中，观察B温度计上的读数达到稳定，此时体系处于平衡状态，调整G温度计到橡皮塞与读数中间处；再稳定5－7分钟，准确记下温度计上t观和t环。并记下橡皮塞处温度计的读数。切断电源。
1 冷凝液 蒸汽
RP 物理化学实验 环己烷—乙醇恒压气液平衡相图绘制
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101325Pa下的沸点-组成的相图。
2、 掌握阿贝折射仪的原理和使用方法。
3、 掌握水银温度计与大气压力计的校正与使用方法。
二、实验原理
液体混合物中各组分在同一温度下具有不同的挥发能力。因而，经过气液间相变达到平衡后，各组分在气、液两相中的浓度是不相同的。根据这个特点，使二元混合物在精馏塔中进行反复蒸馏，就可分离得到各纯组分。为了得到预期的分离效果，设计精馏装置必须掌握精确的气液平衡数据，也就是平衡时的气、液两相的组成与温度、压力间的依赖关系。大量工业上重要的系统的平衡数据，很难由理论计算，必须由实验直接测定，即在恒压（或恒温）下测定平衡的蒸汽与液体的各组分。其中，恒压数据应用更广，测定方法也较简便。
恒压测定方法有多种，以循环法最普遍。循环法原理的示意图见图1。在沸腾器P中盛有一定组成的二元溶液，在恒压下加热。液体沸腾后，逸出的蒸汽经完全冷凝后流入收集器R。达一定数量后逸流，经回流管流回到P。由于气相中的组成与液相中不同，所以随着沸腾过程的进行，P、R两容器中的组成不断改变，直至达到平衡时，气、液两相的组成也保持恒定。分别从R、P中取样进行分析，即得出平衡温度下气相和液相的组成。
图 1 循环法原理示意图 图 2 在最低恒沸点的二元气液平衡相图
本实验测定的恒压下环己烷-乙醇二元气液平衡相图，如图2所示。图中横坐标表示二元系的组成（以B的摩尔分数表示），纵坐标为温度。显然曲线的两个端点*At、*Bt即指在恒压下纯A与纯B的沸点。若溶液原始的组成为0x，当它沸腾达到汽液平衡的温度为1t时， 2 其平衡汽液相组成分别为1y与1x。用不同组成的溶液进行测定，可得一系列t−x−y数据，据此画出一张由液相线与气相线组成的完整相图。图2的特点是当系统组成为ex时，沸腾温度为et，平衡的气相组成与液相组成相同。因为et是所有组成中的沸点最低者，所以这类相图称为具有最低恒沸点的汽液平衡相图。
