双液系的气－液平衡相图

1. 双液系的气－液平衡相图 目的要求 一、绘制在平pΘ下环己烷－乙醇双液系的气－液平衡相图。了解相图和相律的基本概念。 二、掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法 三、掌握用折光率确定二元液体组成的方法

2. 基本原理 一、气－液相图 两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。两个组分若能按任意比例互相融解，称为完全双液系。液体的沸点是指液体的蒸汽压与外界压力相等时的温度。在一定的外压下，纯液体的沸点有其确定值。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。根据定律， 自由度＝组分数－相数＋2 因此，一个以气－液共存的二组分体系，其自由度为2。只要任意在确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。例如。在一定温度下，可以画出体系的压力p和组分x的关系图。这就是相图。在T－x相图上，还有温度、液相组成和气相组成三个变量，但只有一个自由度。一旦设定为某个变量，则其他两个变量必有相应的确定值。如下图以苯－甲苯体系为例表明，温度T这一水平线指出了在此温度时处于平衡的液相组分x和气相组分y的相应值。

3. 环己烷－异丙醇这一双液系基本上接近于理想溶液。然而绝大多数实际体系与拉乌尔（Raoult）定律有一定偏差。偏差不大时，温度－组分相图与上图相似，溶液的沸点仍介于两纯物质的沸点之间。但是有些体系的偏差很大，以致其相图将出现极值。正偏差很大的体系在T-x图上呈现极小值，负偏差很大时则会有极大值。这样的极值称为恒沸点，其气、液两相的组成相同。例如，H2O－HCl体系的最高恒沸点在PӨ时为108.5℃，恒沸物的组成含20.242％。环己烷－异丙醇这一双液系基本上接近于理想溶液。然而绝大多数实际体系与拉乌尔（Raoult）定律有一定偏差。偏差不大时，温度－组分相图与上图相似，溶液的沸点仍介于两纯物质的沸点之间。但是有些体系的偏差很大，以致其相图将出现极值。正偏差很大的体系在T-x图上呈现极小值，负偏差很大时则会有极大值。这样的极值称为恒沸点，其气、液两相的组成相同。例如，H2O－HCl体系的最高恒沸点在PӨ时为108.5℃，恒沸物的组成含20.242％。 通常，测定一系列不同配比溶液的沸点及气、液两相的组成，就可以绘制气－液体系的相图。压力不同时，双液系相图将略有差异。本实验要求将外压校正到标准压力。

4. 二、沸点测定仪 各种沸点仪的具体构造虽各有特点，但其设计思想则都集中于如何正确测定沸点、便于取样分析、防止过热及避免分馏等方面。本实验所用的沸点仪如下图所示.这是一只带回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。冷凝管底部有一半球形小室，用以收集冷凝下来的气象样品。电流经变压器和粗导线通过浸于溶液中的电热丝。这样既可以减少溶液沸腾时的过热现象，还能防止暴沸。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。 三、组成分析 本实验选用的环己烷和异丙醇，两者折光率相差颇大，二折光率测定又只需要少量样品，所以，可用折光率－组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。

5. 仪器  试剂 沸点测定仪 一套 数显贝克曼温度计（分度值0.1℃） 一台 移液管（1mL、10mL、25mL） 各一支 吸量管 二支 调压变压器（0.5kVA） 一台 Abbe折光仪（棱镜恒温） 一台 超级恒温水浴 一台 环己烷（分析纯） 异丙醇 （分析纯） 丙酮（分析纯）