深 圳 大 学 实 验 报 告

     课程名称：­      物理化学实验（ 1）         

实验项目名称：    实验五双液系的气—液平衡相图            

              

学院：      化学与化工学院              

        

     专业：        化学（师范）                

        

     指导教师：                     

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双液系气—液平衡相图绘制

实验目的：

①  用回流冷凝法测定沸点时气相与液相的组成，绘制双液系相图。找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。

②  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。

实验原理：

液体的沸点是液体饱和蒸气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。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，性质相近的组分间可以形成近似的理想体系，这样可以形成简单的T-x(y)图。大多数情况下，曲线将出现或正或负的偏差。当这一偏差足够大时，在T-x(y)曲线上将出现极大点（负偏差）或极小点（正偏差）。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。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。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.当温度一定时，则气液两相的组成也随之而定。当气液两相的相对量一定，则体系的温度也随之而定。沸点测定仪就是根据这一原理设计的，它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，取两相的样品，用阿贝折射计测定气液平衡气相、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。）改变体系总成分，再如上法找出另一对坐标点。这样得若干对坐标点后，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。

仪器与试剂：

沸点仪   一套                                调压变压器      一台

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八、结果分析及问题讨论

1、在该实验中，测定工作曲线时折光率的恒温温度与测定样品时折光率的恒温温度是否需要保持一致？为什么？

答：两者的恒温温度需要保持一致，因为在不同温度时测得的折射率是不一样的。

2、在实验中，样品的加入量应十分精确吗？为什么？

答：样品的加入量不需要十分精确。因为每一组中气液相的浓度均是由测得的折射率在标准曲线上读得的。

3、为什么工业上常生产95%酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？

答：因为蒸馏酒精时，酒精-水这个系统生成一个最低恒温混合物，蒸馏所得的产物只能是95%的酒精。不可能只用精馏含水酒精的方法获得无水酒精，它是一个恒沸混合物，在沸点时蒸出的仍是同样比例的组分。工业上常在此基础上加入一定的苯，再进行蒸馏。

4、试估计哪些因素是本实验的误差主要来源？

答：给双液系加热而产生的液相的组成并不固定，而且加热的时间长短并不固定，因此使测定的折射率产生误差；温度计的位置并不固定，测得的温度有差异；测量过程中取液后停留的时间不一样，气体的挥发程度不一样，导致的测量误差；还有不同的人观测时分辨颜色的程度不一样，同一个人在不同的环境下读的值也不一样，导致的读数误差。。

5、试设计其它方法用以测定气、液两相组成，并讨论其优缺点。

答：组成测定 。可用相对密度或其他方法测定，但折光率的测定快速简单，特别是需要样品少，但为了减少误差，通常重复测定三次。当样品的折光率随组分变化率较小时，此法测量误差较大。

6、讨论压力-组成相图和温度-组成相图的关系。

答：通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相，液相组成作图，所的图形成为双液系温度－组成相图，而在一定温度下绘制的就为压力－组成相图。

7、为什么沸点测定仪的电流要经过变压器和粗导线通过浸于溶液中的电热丝？ 答：这样既可以减少溶液沸腾时的过热现象，还能防止暴沸。

8、本实验选用环己烷和乙醇的原因？

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实验四 完全互溶双液系气液平衡相图的绘制

姓名：吴春明                            学号：10031010516

班级：工艺5班

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：存在一个最小蒸气压值，比两个纯液体的蒸气压都小，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：存在一个最大蒸气压值，比两个纯液体的蒸气压都大，混合物存在着最低沸点，如正丙醇—水体系，如图1(c)）所示。

图1  二组分真实液态混合物气-液平衡相图（T－x图）

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。

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华南师范大学实验报告

课程名称  物理化学实验    实验项目 双液系气-液平衡相图的绘制 

【数据处理】

室温：  21.1 ℃（294.25 K）    大气压：  1025.0 hPa（768.83 mmHg）

实验室提供的试剂的试剂瓶上的标签：

（1）乙醇—乙酸乙酯溶液的折射率组成工作曲线的绘制

①折射率—体积分数工作曲线（乙酸乙酯）

工作曲线的表达式：

从图中选取的8个点：

②折射率—摩尔分数工作曲线

工作曲线的表达式：

y = 6×10^-8×x² + 0.0104x + 1.3628

R² = 1

表1—双液系气相平衡相图数据记录与处理表

（2）用Origin绘制乙醇—乙酸乙酯溶液的双液相图

从乙醇—乙酸乙酯溶液的双液相图可读数：

恒沸温度为：  71.4992℃ 

恒沸组成：乙醇（46.7013%），乙酸乙酯（53.2987%）

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实验四  双液系气液平衡相图的绘制

姓名：谭成彬  班级：生物工程学院生物工程07级四班  学号；07041010428

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．  掌握双组份沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理。

3．  掌握阿贝斯折射仪的使用方法。

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。根据两组间分溶解度不同，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成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸汽压不同，则混合物的组成于平衡的气相的组成不同。当压力保持一定，混合物沸点与两组分的含量有关。

恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气 — 液平衡相图（T—x图），根据体系对拉乌尔的偏差情况，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，如果苯 — 苯体系，如图1(a)所示。

2）  最大负偏差：混合物存在最高沸点，如盐 — 水体系，如图1(b)所示。

3）  最大正偏差：混合物纯在最低沸点，如正丙醇 — 水体系，如图1(c)所示。

           (a)                         （b）               (c)

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实验五   双液系气液平衡相图

一、实验目的

1. 绘制在p₀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

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

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