双液系的气 - 液平衡相图
报告人：宋意海 班级：09 应化 2Z 实验时间 2011年 04 月 15 日
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
两种液体物质混合而成的两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。 两种挥发性液体混合形
成完全互溶体系时， 如果该两组分的蒸气压不同， 则混合物的组成与平衡时气相
的组成不同。当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。
恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图（ T－x），根据体系
对拉乌尔定律的偏差情况，可分为三类：
（1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯－苯体系，如
图 1(a) 所示。
（2）最大负偏差：混合物存在着最高沸点，如盐酸－水体系，如图 1 (b)
所示。
（3）最大正偏差： 混合物存在着最低沸点， 如正丙醇—水体系， 如图 1(c) ）
所示。
oC /
t
tB
oC
/
t
tB C
o
/ t
tA
tA t
A tB
x' x' x
B xB xB
A B A B A B
(a) (b) (c)
图 1 完全互溶双液系的相图
1对于后两种情况， 为具有恒沸点的双液系相图。 它们在最低或最高恒沸点时
的气相和液相组成相同， 因而不能象第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系
的两个组分相互分离， 而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混
合物。
为了测定双液系的 T－x 相图，需在气－液平衡后，同时测定双液系的沸点
和液相、气相的平衡组成。
本实验以环己烷－乙醇为体系， 该体系属于上述第三种类型， 在沸点仪 （如
图 2）中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可
1 实验五 双液系气液平衡相图
一、实验目的
1. 绘制在pө下环已烷—异丙醇双液系的气液平衡相 图，了解相图和相律的基本概念；
2. 掌握回流冷凝法测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；
3. 了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
二、实验原理
1、 气—液相图图5.1 沸点测定仪示意图
根据相律f=C-Φ+2，对于一个气—液共存的二组分体系，其自由度f=2，若再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。通常测定一系列不同配比溶液的沸点及气液两相的组成，就可绘制气—液相图。压力不同时，双液系的相图将略有差异。本实验要求将外压校正到101325kPa。
完全互溶双液系恒定压力下的沸点－组成图可以分成三类：⑴溶液沸点介于两纯组分沸点之间(图5.1)；⑵溶液存在最低沸点(图5.2)；⑶溶液存在最高沸点(图5.3)。
t/ ℃ p=常数 t/ ℃ p=常数 t/ ℃ p=常数
g g g
l l l
A xB→ B A xB→ B A xB→ B
图(5.1) 图(5.2) 图(5.3)
2、 沸点测定仪
本实验所用沸点仪如图5.1所示的。
本实验是利用回流及分析的方法来绘制相图。取不同组成的溶液在沸点仪中回流，测定其沸点及气、液相组成沸点数据可直接由温度计获得，气、液相组成可通过测定其折光率，然后由组成－折光率曲线中最后确定。
实验五 双液系的气—液平衡相图预习思考题
一、思考题：
1.作乙醇—正丙醇标准液的折光率—组成曲线的目的是什么？
不能直接测汽液中的组成，由于两者折射率相差较大，根据折光率组成曲线来求得平衡时的两相组成
2.如何判断已达气液平衡？
体系温度不变，回流1到2分钟不变
3.测定一定沸点下的气液相折光率时为什么要将待测液冷却？
整个实验过程中，通过折射仪的水温要恒定
4.本实验加入沸石的目的是什么？
防止局部过热
5.乙醇—正丙醇的折光率—组成工作曲线为一直线，两点即可定一线，本实验为何还要进行多点测定？
减少误差 提高准确度
6.简述本实验是如何测定双液系的气—液平衡相图的？
测沸点→测其对应的折射率的组成→沸点—组成图
7本实验在测定双液系的沸点和组成时，每次加入沸点仪中的两种液体是否应按记录表规定精确计量？为什么？
不是 。
8我们测得的沸点和标准大气压下的沸点是否一致？为什么？
否 沸点不仅与外压有关，而且还和双液系中两种液体的相对含量有关
9简述用阿贝折光仪测定液体折光率的步骤。
10双液系的沸点—组成图分为哪几类？本实验属于哪一类？
3 乙醇—正丁醇1类 a类 沸点介于ab2物质之间
二、操作题：
1. 如何进行打开冷凝水至适当位置操作？为什么？
下口进上口出，开小一点 逐步冷却效果更好
2. 如何进行沸点仪在开始加热和温度接近沸点时的操作？
刚开始时电压可以调高点 大概200v，接近沸点的时候电压调低点 大概100v 3. 如何进行测定沸点后蒸馏瓶水浴冷却操作？
250ml水烧杯套在测定仪底部冷却至与恒温槽温度相近
4. 如何进行沸点仪气、液相取样操作？
干滴管去冷凝液 短滴管取圆底烧瓶溶液
5. 折光仪在加样时应注意什么？如何操作？
下棱镜保持水平，使滴加液体铺满整个镜面，迅速合上
6. 如何进行折光仪加样后的调节操作？
调节上下两反射镜，使目镜视野明亮，调节下轮至目镜出现明暗分界，调节上镜至明暗分界线变清晰（黑白），再反复调节下轮至明暗分界处目镜交叉中心
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。
