二元液系的气液平衡相图教学内容

二元液系相图一．实验目的：1.测定在常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图.2. 掌握阿贝折射仪的使用方法.二．实验原理：在恒压下，完全互溶双液体系的沸点与成分关系有下列三种情况：(1)溶液的沸点介于二纯组分沸点之间；(2)溶液有最高恒沸点，即对拉乌尔定律发生负偏差的溶液；（3）溶液有最低恒沸点，即对拉乌尔定律发生正偏差的溶液（1）简单完全互溶双液系的T-x图（2）具有最高恒沸点的T-x图（3）具有最低恒沸点的T-x图配制一系列不同组成的环己烷—乙醇溶液，然后测定其相应的折光率，由此可绘出组成—折射率的标准曲线。

测定混合液近似组成所对应的液相和气相折射率，通过标准曲线可以查出该温度下气液二相平衡时折射率所对应的环己烷组成，通过此方法再找出其他混合液近似组成的折射率所对应的环己烷组成，这样测得若干组数据后，以环己烷的组成x为横坐标，温度T为竖坐标作图，将气相点和液相点用光滑的曲线连成气相线和液相线，即得T-x图。

气液组成的折光率可用阿贝折射仪来测定。

三．仪器与试剂：阿贝折射仪，铁架台，沸点测量仪，沸点仪， 50mL量筒一个，10mL刻度移液管各2支、试剂瓶若干、，长取液管，短取液管。

环己烷，无水乙醇，重蒸馏水，80%、60%、40%、20%环己烷—乙醇标准混合液。

四．实验步骤：1.工作曲线的测定：测定折射率与组成的关系：使用阿贝折射仪测量纯环己烷，纯乙醇，80%、60%、40%、20%环己烷—-乙醇标准混合液相应的折射率。

以折射率对组成作图，即可绘制工作曲线2.溶液的配制。

粗略配制环己烷的质量百分数分别为0.05、0.1、0.2、0.45、0.55、0.6、0.7、0.8、0.9等组成的环己烷—乙醇溶液约50ml。

放入编号为1-9的容器内待测。

3.测定沸点及平衡的气—液相组成。

取下塞子，将1号待测液加入蒸馏瓶，盖好瓶塞，使电热丝侵入液体中，温度传感器与液面接触，将沸点测量仪用冷凝管夹固定，接通自来水。

将恒流电源的连接线与沸点测量仪的电热丝相连，接通沸点测量仪电源，接通电热丝加热至沸腾，待数字温度计上读数恒定后，读下该温度值，即为样品的沸点，关闭电源停止加热。

一、实验目的1、绘制在标准大气压下乙酸乙酯-乙醇双液系的气液平衡相图；2、掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；3、掌握用折射率确定二元液体组成的方法二、实验仪器FDY沸点测定仪1只；丙酮（分析纯）；玻璃水银温度计（50~100℃，分度值0.1℃）1支；玻璃漏斗（直径5cm）1只；称量瓶（高型）10只；调压变压器（0.5kV·A）1只；长滴管10条；阿贝折射仪（棱镜恒温）1只；带橡皮塞试管（5cm3）20只；烧杯（50 cm3、250 cm3）各一只；乙酸乙酯（分析纯）；重蒸馏水；无水乙醇（分析纯）；冰。

三、实验原理1、完全互溶双液系的沸点-组成(T-x)(1) 理想的双液系：溶液沸点介于两纯物质沸点之间；(2) 具有恒沸点的双液系：①各组分对拉乌尔定律发生负偏差，其溶液有最高沸点；②各组分对拉乌尔定律发生正偏差，其溶液有最低沸点。

双液系的T-x图如下图所示：（a）为理性的双液系；（b）为各组分对拉乌尔定律发生正偏差，溶液有最低沸点；（c）为各组分对拉乌尔定律发生负偏差，溶液有最高沸点。

实验报告内容：一实验目的二实验仪器三实验原理四实验步骤五、实验数据和数据处理六实验结果七.分析讨论八.思考题2、沸点测定仪本实验所用沸点仪是一只带回流冷凝管的长颈圆底烧。

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。

电热丝直接加热液体以减少溶液沸腾时的过热现象及防止瓶暴沸。

小玻璃管有利于降低周围环境对温度计读数可能造成的波动。

3.组成分析本实验选用的乙酸乙酯和乙醇两者折射率相差颇大,而折射率测定又只需要少量样品,所以可用折射率-组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。

4、相图的绘制为了绘制二元双液系的T-x图，需在气液相达平衡后，同时测定气相组成、液相组成和溶液沸点。

实验装置图如图所示：四、实验步骤(1) 安装沸点仪并接通冷凝水;(2) 将乙醇加入沸点仪内，加热至缓慢沸腾(3) 记录乙醇的沸点(4) 测定乙醇的折射率(5) 加入不同摩尔分数的乙酸乙酯-乙醇溶液(6) 记录沸点(7) 吸取气相冷凝液、液相冷凝液测定折射率(8) 将溶液倒入回收瓶(9) 绘制曲线五、实验数据和数据处理室温：25℃大气压：100kPa M无水乙醇=46.07g/mol、M乙酸乙酯=88.11g/mol ρ无水乙醇=0.79g·mol-1ρ乙酸乙酯=0.902g·mol-1无水乙醇体积(ml) 乙酸乙酯体积(ml) 乙酸乙酯浓度（mol%）折射率n90 10 0.063 1.36380 20 0.131 1.36470 30 0.206 1.36560 40 0.287 1.36650 50 0.377 1.36740 60 0.476 1.36830 70 0.585 1.36920 80 0.707 1.37010 90 0.845 1.371 根据乙酸乙酯浓度与折射率，作图如下：添加直线拟合线及拟合方程，由拟合方程式可知：x=(y-1.3626)/0.0104室温：25℃大气压：100kPa混合体系沸点气相冷凝液折射率n 液相冷凝液折射率n 气相组成液相组成78 -- --0 076.8 1.3635 1.3626 0.0865 0.000076.2 1.3642 1.3629 0.1538 0.028875.5 1.3648 1.3632 0.2115 0.057774.7 1.3655 1.3635 0.2788 0.086574 1.3663 1.3642 0.3558 0.153873.3 1.3668 1.3651 0.4038 0.240472.6 1.3673 1.3659 0.4519 0.317372 1.368 1.3672 0.5192 0.442372.7 1.3695 1.3701 0.6635 0.721273.4 1.3697 1.3703 0.6827 0.740474.8 1.3703 1.3709 0.7404 0.798175.5 1.3708 1.3712 0.7885 0.826976.2 1.3713 1.3715 0.8365 0.855876.7 1.3716 1.3717 0.8654 0.875077 -- -- 1 1 查询数据可知：无水乙醇沸点：78℃乙酸乙酯沸点：77℃；由图可知在液相组成时，混合体系沸点76.8℃对应的值为0.0000；此数值属于误差，应当剔除。

实验四 双液系的气-液平衡相图的绘制一、目的要求1.用沸点仪测定大气压下乙醇—环己烷或异丙醇-环己烷双液系气-液平衡时气相与液相组成及平衡温度，绘制温度—组成图，确定恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。

2.了解物化实验中光学方法的基本原理，学会阿贝折光仪的使用。

3.进一步理解分馏原理。

二、预习要求1.理解分馏原理，了解影响双液系气-液平衡的因素。

2.熟悉阿贝折光仪的使用方法，了解折射率与物系组成的关系。

3.掌握如何由实验数据绘制t x -相图的方法。

三、实验原理两种在常温时为液态的物质混合起来而组成的二组分体系称为双液系。

两种液体若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶的双液系；若只能在一定比例范围内互相溶解，则称部分互双液系。

双液系的气液平衡相图t x -图可分为三类。

如图4.1。

图 4.1 二元系统t x -图这些图的纵轴是温度(沸点)，横轴是代表液体B 的摩尔分数B x 。

在t x -图中有两条曲线：上面的曲线是气相线，表示在不同溶液的沸点时与溶液成平衡时的气相组成，下面的曲线表示液相线，代表平衡时液相的组成。

例如图4.1(a)中对应于温度t 1的气相点为y 1，液相点为1l ，这时的气相组成y 1点的横轴读数是g B x ，液相组成点1l 点的横轴读数为lB x 。

y 1l 1t 1g B x l B x A B t/℃（a ）气液t/℃A B B x →（b ）t/ ℃气液A B B x →（c ）如果在恒压下将溶液蒸馏，当气液两相达平衡时，记下此时的沸点，并分别测定气相图。

(馏出物)与液相(蒸馏液)的组成，就能绘出此t x图4.1(b)上有个最低点，图4.1(c)上有个最高点，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸混合物，在此点蒸馏所得气相与液相组成相同。

四、仪器和药品1.仪器玻璃沸点仪一套；阿贝折光仪一台；WLS系列可调式恒流电源一台；SWJ型精密数字温度计一台；SYC超级恒温槽一台。

2.药品无水乙醇（AR）或异丙醇（AR）；环己烷（AR）。

双液系的气一液平衡相图的绘制一、目的要求1.用沸点仪测定大气压下乙醇一环己烷或异丙醇-环己烷双液系气-液平衡时气相与液相组成及平衡温度，绘制温度一组成图，确定恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。

2.了解物化实验光学方法的基本原理，学会阿贝折光仪的使用。

3.进一步理解分馏原理。

二、实验原理两种常温时为液态的物质混合起来而组成的二组分体系称为双液系。

两种液体若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶的双液系；若只能在一定比例范围内互相溶解，则称为部分双液系。

如果在恒压将溶液蒸馏，当气液两相达平衡时，记下此时的沸点，并分别测定气相（溜出物）与液相（蒸馏液）的组成，就能绘出双液系的气液平衡相图。

三、仪器和药品1.仪器玻璃沸点仪一套；阿贝折光仪一台；WLS系列可调式恒流电源一台；SWJ型精密数字温度计一台；SYC超级恒温槽一台。

2.药品无水乙醇（AR）或异丙醇（AR）；环己烷（AR）。

四、实验步骤1.根据需要，连好沸点仪，数字贝壳曼温度计，感温杆不与电热丝相碰。

2.接通冷凝水，用超级恒温槽完成冷凝循环。

量取35ml异丙醇从侧管加入蒸馏瓶内，并使传感器侵入溶液3cm左右。

将加热丝接通恒流电源。

将电流调定1.1A，使电热丝将液体加热至缓慢沸腾，待温度恒定后，记下乙醇的沸点及环境气压。

3.依次再加入2.6.12.20ml环己烷，同上法测定溶液的沸点和吸取气、液相并测其折射率。

4.关闭仪器和冷凝水，将溶液倒入回收瓶。

五、实验注意事项1.沸点仪中没有装入溶液之前绝对不能通电加热，如果没有溶液，通电加热丝时，沸点仪会炸裂；2.一定要在停止通电加热之后，方可取样进行分析；3.使用阿贝折光仪时，棱镜上不能触及硬物（滴管），要用专用擦镜纸擦镜面。

六、实验数据记录及处理异丙醇35ml+环己烷环己烷35ml+异丙醇混合溶液中相应的异丙醇的含量，用表格表示如下:工作曲线向35ml 的异丙醇中加入环己烷 加入环己烷的 量（ml ）温度（0C ） 液相中异丙醇的摩尔 百分数％ 气相中异丙醇的摩尔 百分数％0 76.6 100 100 2 74.9 93.0 92.5 4 71.5 82.2 50.9 12 69.0 72.1 39.4 2067.640.149.4向35ml 的环己烷中加入异丙醇 加入异丙醇的 量（ml ） 温度（0C ） 液相中异丙醇的摩尔 百分数％ 气相中异丙醇的摩尔 百分数％75.5 0 0 2 74.0 9.1 10.3 4 68.0 17.7 37.5 10 67.5 38.7 37.4 1667.84050.3由以上两表作气一液平衡相图如下:y = -0.00053x + 1.42632040 60 80 100 120异丙醇摩尔百分数异内醉仃分数七、思考题1.沸点仪中的小球的体积过大对测量有何影响？答：球太大蒸发出来的部分气体可能就直接在球壁上冷凝了，不会全部进入冷凝管存储在小槽里，使得气相部分有所损耗，测出的沸点不准确，误差比较大。