实验四实验四 双液系的气双液系的气----液平衡相图液平衡相图一、一、目的要求目的要求1、绘制在 p 下苯—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、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、二、实验原理实验原理1、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组分若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶双液系液体的沸点是指液体的蒸气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压力有关，而且还与两种液体的相对含量有关根据相率，自由度=组分数-相数+2因此，一个气液共存的二组分体系，其自由度为 2只要任意再确定一个变量，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，如体系的压力确定，则可作温度 T 对 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u、一旦设定某个变量，则其他两个变量有相应的确定值苯—甲苯这一双液系基本接近于理想溶液但大多数的实际体系与拉乌尔（Raoult）定律有一定的偏差，偏差不大时，温度—组分相图与苯—甲苯相图相似，溶液的沸点介于两纯物质的沸点之间，但是，有些体系偏差很大，以致其相图出现极值。
正偏差大的体系在 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一个大气压力（101.325kPa） 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瓶冷凝管底部有一半球形小室，用于收集冷凝下来的气相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减少溶液沸腾时的过热现象，还能防止暴沸3、组成分析本实验选用苯和乙醇双液系，两者折光率相差颇大，而折光率测定只需要少量样品，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三、三、实验仪器和试剂实验仪器和试剂沸点测定仪 1 只 丙酮（分析纯）调压变压器 1 只 玻璃漏斗 1 只数字式 Abbe 折光仪 1 台 长滴管 10 只超级恒温水浴 1 台 乙醇（分析纯）苯（分析纯） 蒸馏水实验室预先配制苯—乙醇系列溶液，以乙醇摩尔分数计大约为5%，10%，20%，40%，60%，70%，85%，95%。
四、四、实验步骤实验步骤1、打开冷却水2、打开超级恒温槽，调节温度为 25℃3、将沸点仪加热装置连接好，向沸点仪中加入待测样品，加入量应淹没白瓷管 2cm左右，加热样品时电压调节在 13V 左右，待温度稳定 2—3 分钟后（气相样品足够用） ，记录温度（沸点） ，关闭加热装置，用滴管取气相样品测定折光率 3 次，再取液相样品，测定折光率 3 次注意在温度稳定以前，不能打开任何一个活塞，因为样品组成易变化4、更换沸点仪中的样品时，为避免折断沸点仪，应先取下冷凝管，从侧口倒出样品，然后用漏斗加入下一个样品5、从 5%-95%依次测量样品的沸点和气、液相组成，最后用蒸馏水校正折光仪，但蒸馏水不需要测定沸点五、五、数据记录数据记录室温： 大气压：90.30kPa表 1 乙醇的工作曲线数据折光率1.4970 1.4820 1.4690 1.4375 1.4245 1.4104 1.3962 1.3710 1.3590 乙醇的 百分含量%0.0 10.0 18.5 40.0 50.0 60.0 70.0 89.9 100.0 表 2 实验测得的数据nD25(g)nD25(L)粗略的乙醇 组分（x%）沸点/℃△T/KT正常/Kngngng 校正xg%nLnLnL 校正xL%纯苯 353.3 1.4982 1.4986 1.4987 1.4987 5%76.6 3.81353.6 1.4989 1.4986 1.4980 1.4991 1.4988 1.4982 1.4542 1.4906 1.4538 1.4904 10%67.9 3.71344.8 1.4541 1.4540 1.4534 29.3 1.4904 1.4905 1.4899 4.9 1.4532 1.4750 1.4535 1.4754 20%65.0 3.68341.8 1.4539 1.4535 1.4529 29.5 1.4754 1.4753 1.4747 14.7 1.4477 1.4215 1.4483 1.4229 40%65.1 3.68341.9 1.4483 1.4481 1.4475 33.3 1.4237 1.4227 1.4221 50.7 1.4371 1.3909 1.4376 1.3923 60%67.5 3.71344.4 1.4361 1.4369 1.4363 40.7 1.3938 1.3923 1.3917 73.5 1.4240 1.3781 1.4229 1.3774 70%70.0 3.73346.9 1.4243 1.4237 1.4231 50.5 1.3778 1.3778 1.3772 85.0 1.3987 1.3669 1.3990 1.3673 85%73.0 3.77349.9 1.3996 1.3991 1.3985 68.3 1.3677 1.3673 1.3667 93.7 1.3656 1.3615 1.3659 1.3614 95%75.4 3.79352.3 1.3663 1.3659 1.3653 94.8 1.3614 1.3614 1.3608 98.6 乙醇 351.7 六、六、数据处理数据处理1、绘制乙醇的工作曲线；2、温度校正在 pθ下测得的沸点称为正常沸点，通常外界压力并不恰好等于 101.325kPa，因此对实验测定的值作压力校正。
校正公式从特鲁顿（Touton）规则及克劳修斯-克拉贝龙（Clausius—Clapeyron）方程推倒得出101325)/101325( 10)/15.273(/PapCtKtAo压对实验测得的温度进行校正3、根据测定的折光率，在乙醇的工作曲线上找到相应的乙醇的百分含量，绘制相图七、七、结论结论1、苯—乙醇气液平衡相图的最低恒沸点为 341.4K；2、恒沸混合物组成中含乙醇为 32.0%。