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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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、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图可分为三类。如图4.1。

图 4.1 二元系统图

这些图的纵轴是温度(沸点)，横轴是代表液体B的摩尔分数。在图中有两条曲线：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t1的气相点为y1，液相点为，这时的气相组成y1点的横轴读数是，液相组成点点的横轴读数为。

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(馏出物)与液相(蒸馏液)的组成，就能绘出此图。

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。

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

（一）、步骤

1.按图4.2连好沸点仪，数字贝克曼温度计,感温杆勿与电热丝相碰。

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，并使传感器浸入溶液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，待温度基本恒定后，再连同支架一起倾斜蒸馏瓶，使小槽中气相冷凝液倾回蒸馏瓶内，重复三次（加热时间不宜太长，以免物质挥发），记下乙醇的沸点及环境气压。

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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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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？

答：求平衡体系的两相组成，组分与沸点之间的关系。

2. 如何判断已达气液平衡？

答：温度计读数不再变化。

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？

答：因为折射率与被测物的温度有关。阿贝折光仪测折光率时，温度是恒定在30°C，故冷却待测液。

4. 本实验加入沸石的目的是什么？

答：避免局部过热，防止爆沸。

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？

答：进行多点测定可减少偶然误差。

6. 简述本实验是如何测定双液系的气—液平衡相图的？

答：先测出其标准溶液的折光率-组分曲线，再根据折光率计算出组分，便能得出气液平衡相图。

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？

答：否。因为双液系的沸点和组分成曲线关系的，不因组分的改变而改变，可以根据折射率得到其组分。

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？

答:不一致。因为通常外界压力并不恰好等于标准压力。

9. 简述用阿贝折光仪测定液体折光率的步骤。

答：P37.

10. 双液系的沸点—组成图分为哪几类？本实验属于哪一类？

答：（1）混合液的沸点介于A,B二纯组分沸点之间；（2）有最低恒沸点体系；（3）有最高恒沸点体系。属于第一类

二、操作题：

1. 如何进行打开冷凝水至适当位置操作？为什么？

答：

2. 如何进行沸点仪在开始加热和温度接近沸点时的操作？

3. 如何进行测定沸点后蒸馏瓶水浴冷却操作？

答：用塑料盆盛自来水，冷却至温度计读数与超级恒温槽接近为止。

4. 如何进行沸点仪气、液相取样操作？

答：气相取样：打开气态冷凝液磨口塞，用弯钩滴管吸出气相收集小液体球；液相取样：用直的滴管吸取部分液相样品。

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双液系气液平衡相图的绘制

班级：09应化    姓名：杨浩    学号：20095052017    指导教师：栗印环

一、实验目的

   1、测定在下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图，了解相图和相率的基本概念；

   2、掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；

   3、掌握用折光率确定二元液体组成的方法。

二、实验原理

   1、气-液相图：

  液体的沸点是指液体的蒸汽压与外界压力相等时的温度。

  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-液体系的相图。

   2、组成分析：

     可用折光率-组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。

三、实验仪器及试剂

  沸点测定仪               1只         水银温度计               1支

  调压变压器               1只         超级恒温水浴             1台

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