实验5 双液系的气液平衡相图.docx

双液系的气液平衡相图
摘要:常温下,两液态物质混合而成的体系称为双液系。其气液平衡相图在科学研究以及实际生产生活上都有重要作用。本文使用沸点仪测定水—正丙醇双液系在一个大气压下的沸点,并利用折射率随溶液组成不同而发生改变的特点,使用阿贝折射仪测定不同沸点下水和正丙醇的比例,绘制出恒压下的双液系平衡相图。
关键词:双液系折光率相图最低恒沸点
Vapor-liquid Equilibrium Phase Diagram of Binary Liquid System
MingXuan Zhang PB15030833
Abstract:Under the room temperature, two liquid substances are mixed to make Binary Liquid Systems. Its vapor-liquid equilibrium phase diagram has an important role in scientific research as well as in the actual production of our daily life. This experiment uses the boiling point of water - Determination of propanol two liquid system in an atmospheric pressure boiling point, and the use of refractive index with different position and change characteristics, the use of Abbe refractometer measurement of different boiling water and n-propanol ratio, finally drawing the two liquid system phase equilibrium.
Keywords: Binary Liquid System Refractive Index Phase Graph Minimum Azeotropic Point
前言
二元相图,又称二元系相图,是表示系统中两个组元在热力学平衡状态下组份和温度、压力之间的关系的简明图解。最初,相图通过大量实验得到。随着计算材料学的发展,以分子动力学为基础的计算相图成为得到相图的一种高效手段。
当存在两个组分时,成分也是变量,通常只考虑在常压下的结晶过程,则取两个变量温度和成分,横坐标用线段表示成分,纵坐标表示温度。平面上按平衡状态下存在的相来分隔。
对二组分体系,至少有一个相,根据相律,该体系的最大自由度为3,即体系的状态由三个独立变量(温度、压力和组分)所决定。其相图为三个坐标的立体图。
对于二组分体系,常常保持一个变量为常量,可得到三种平面图p-x(压力-组分)图,T-x(温度-组分)图和T-p(温度-压力)图。最常用的是前两种。在平面图上最大自由度数是2,同时共存的相数最多是3。
要获得一个实际体系的相图,通常可以采用动态法或静态法。其中动态法是根据物质在加热或冷却过程中发生相变时伴随的热效应的测定来确定相变温度及过程。一般来讲,动态法简便易行,但存在几个缺陷,其一是它在测量粘度大的材料时会有较大偏差,其二是它只能定性描述相变温度,对相变物质的种类及数量无法确定。而静态法以在室温下研究高温平衡过程为出发点,即将选定的具有不同组成的试样在一系列预定温度下长时间加热,保温直到系统相变进行完全并达到平衡状态,然后将试样迅速淬火,再研究其中的相的种类及数量。本文选用正丙醇-水双液系,考虑到该体系的恒温沸点在 87 ℃左右,温度不是很高,体系比较简单,我们采用动态法获取其相图。
实验部分
实验目的
用沸点仪测定在一大气压下水——正丙醇双液系的气液平衡相图,确定其最低恒沸点温度及恒沸混合物的组成。
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。
用阿贝折射仪测定液体和蒸气的组成,学会用折光率确定双组分体系的组成。
实验原理
A)基本原理:
在常温下,两液态物质混合而成的体系称为双液系。两液体若只能在一定比例范围内互相溶解,称为部分互溶双液系,若两液体能以任意比例相互溶解,则称为完全互溶双液系。例如:苯-乙醇体系,正丙醇-水体系,环己烷—乙醇体系都是完全互溶双液系,苯-水体系则是部分互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外压相等时的温度。在一定的外压下,纯液体的沸点有确定的值。但对于双液系来说,沸点不仅与外压有关,而且还与双液系的组成有关,即与双液系中两种液体的相对含量有关。