物化实验 双液系气液平衡相图.pdf

USTC 物理化学实验报告






物理化学基础实验(上)

实验五:双液系的气液平衡相图
Experiment 5: The Phase Diagram of the
LIQUID-Liquid System

化学与材料科学学院材料科学与工程系
Department of Materials Science & Engineering,
School of Chemistry and Materials Science

张付瑞
Furui Zhang
PB11206281
******@.

2013/11/29




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·摘要:
相图是用来表示相平衡系统的组成与相关参数之间关系的图像,
最常用的是二维相图与三维相图【1】。本实验通过测定正丙醇-水
双液系沸腾时气相与液相组分的折射率来确定其确切的组成,结
合不同组分下测量得到的沸点温度得到二维 T-X 相图。
·Abstract:
Phase diagrams are pictures illustrating ponents and relevant
parameters of equilibrium phases. Among them, the bi-dimension
phase diagram and tri-dimension phase diagram are frequently used.
This experiment get the ponents of the gas phase and
liquid phase of the boiling system by measuring their refractive index,
and a bi-dimension T-x phase diagram can be panying with
boiling temperature of systems with ponents.

·关键词:
双液系折光率平衡相图最低恒沸点
·Keywords:
the binary liquid system refractive index
equilibrium phase-graph the lowest boiling temperature

·前言:
二维相图中最常用的是 p-x、T-x 图,描述不同组分下饱和蒸汽压
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(温度固定)和沸点(气压固定)的变化,它们是表达混合材料
性质的一种很简单的方式。
本实验通过实验测量实际画出双液系的 T-x 相图,为动态法,改
变混合物的组成测定不同组分下的沸点。理论依据是正丙醇和水
能够完全互溶并且可以形成恒沸混合物,最低恒沸点为 ℃
(标准大气压下),恒沸组成为 (正丙醇摩尔分数),
(正丙醇质量百分数)【2】。

实验部分
·:
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,
所得图形称为双液系 T-x 相图,在一定温度下还可画出体系的压力
P 与组成的 P-x 关系图。完全互溶双液系在恒定压力下的气液平衡
相图可分为三类:
如果溶液与拉乌尔定律的偏差不大,在 T—x 图上,溶液的蒸汽压
和沸点介于 A,B 两纯组分蒸汽压及沸点之间,如甲苯-苯体系(图 5
-1)所示,为第一类。
实际溶液由于 A—B 两组分的相互影响,常与拉乌尔定律有较大的
偏差。在 T—X 图上可能有最低和最高点出现。如图(5-2)、(5-3)
所示。这些点称为恒沸点。其相应的溶液称为恒沸点混合物。恒沸混
合物蒸馏所得的气相与液相的组成相同。如:盐酸—水体系具有最高
恒沸点,为第二类;正丙醇—水等体系具有最低恒沸点,为第三类。
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外界压力不同时,同一双液系的相图也不尽相同,所以恒沸点和
恒沸点混合物的组成还与外压有关,一般在未注明压力时,通常都指
外压为标准大气压的值(1 大气压或 101325Pa)。

图 5-1 完全互溶体系的一种蒸馏相图图 5-2,3 完全互溶双液系的另两种类型相图

从相律来看,对二组分体系,当压力恒定时,在汽液二相