实验5 双液系的气液平衡相图
丛乐 2005011007 生51
实验日期:20##年11月10日星期六 提交报告日期:20##年11月24日星期六
助教老师:贾维杰
1 引言
1.1实验目的
1. 用沸点仪测定在常压下环已烷—乙醇的气液平衡相图。
2. 掌握阿贝折射仪的使用方法。
1.2 实验原理
将两种挥发性液体混合,若该二组分的蒸气压不同,则溶液的组成与其平衡气相的组成不同。在压力保持一定,二组分系统气液达到平衡时,表示液态混合物的沸点与平衡时组成关系的相图,称为沸点和组成(T-x)图。沸点和组成(T-x)的关系有下列三种:(1)理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系,其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间见图1(a);(2)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差,其溶液有最高恒沸点见图1(b);(3)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差,其溶液有最低恒沸点见图1(c)。第(2)、(3)两类溶液在最高或最低恒沸点时的气液两相组成相同,加热蒸发的结果只使气相总量增加,气液相组成及溶液沸点保持不变,这时的温度称恒沸点,相应的组成称恒沸组成。第一类混合物可用一般精馏法分离出这两种纯物质,第(2)、(3)类混合物用一般精馏方法只能分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。
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双液系气-液平衡相图的绘制
一、实验目的、要求
1. 测定常压下环己烷-乙醇二元系统的汽液平衡数据,绘制101325Pa下的沸点-组成的相图。
2. 掌握阿贝折射仪的原理和使用方法。
二、实验原理
液体混合物中各组分在同一温度下具有不同的挥发能力。因而,经过汽液见相变达到平衡后,各组分在汽、液两相中的浓度是不相同的。根据这个特点,使二元混合物在精馏塔中进行反复蒸馏,就可分离得到各纯组分。为了得到预期的分离效果,设计精馏装置必须掌握精确的汽液平衡数据,也就是平衡时的汽、液两相的组成与温度、压力见的依赖关系。大量工业上重要的系统的平衡数据,很难由理论计算,必须由实验直接测定,即在恒压(或恒温)下测定平衡的蒸汽与液体的各组分。其中,恒压数据应用更广,测定方法也较简便。
本实验测定的恒压下环己烷-乙醇二元汽液平衡相图。图中横坐标表示二元系的组成(以B的摩尔分数表示),纵坐标为温度。用不同组成的溶液进行测定,可得一系列数据,据此画出一张由液相线与汽相线组成的完整相图。
分析汽液两相组成的方法很多,有化学方法和物理方法。本实验用阿贝折射仪测定溶液的折射率以确定其组成。预先测定一定温度下一系列已知组成的溶液的折射率,得到折射率-组成对照表。以后即可根据待测溶液的折射率,由此表确定其组成。
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二组分系统气液平衡相图的绘制
一 实验目的
1.确定不同组成的环己烷——乙醇溶液的沸点及气、液两相的平衡浓度,由此绘制其沸点组成图。
2.掌握阿贝折射仪的原理及使用方法。
二 实验原理
本实验用回流冷凝法测定不同浓度的环己烷——乙醇溶液的沸点和气、液两相的组成,从而绘制T----x图。
下图为环己烷——乙醇的沸点组成图的大致形状,ADC和BEC为气相线,AD´C和BE´C为液相线。体系总组成为x的溶液开始沸腾时,气象组成为y ,继续蒸馏,气相量增加,液相量减少(总量不变),溶液温度上升,回流作用,控制了两相的量一定,沸点一定。此时,气相组成为y´,与其平衡的液相组成为x´,体系的平衡沸点为t沸,此时气液两相服从杠杆原理。
当压力一定时,对两相共存区进行相律分析:独立组分K=2,相数P=2,则自由度
f=K-P+1=2-2+1=1
即有,体系温度一定,则气液两相成分确定。总量一定时,亮相的量也一定。在一实验装置中,控制气液两相的相对量一定,使体系温度一定,则气液组成一定。
用精密温度计可以测出平衡温度,取出气液两相样品测定其折射率可以求出其组成。折射率和组成有一一对应关系,可以通过测定仪系列已知组成的样品折射率,绘出工作曲线。测出样品就可以从工作曲线上找到未知样品的组成。
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完全互溶双液系气液平衡相图的绘制
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.掌握双组分沸点的测定方法,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。根据两组分间溶解度的不同,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形成完全互溶体系时,如果该两组分的蒸气压不同,则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。当压力保持一定,混合物沸点与两组分的相对含量有关。 恒定压力下,真实的完全互溶双液系的气-液平衡相图(T-x),根据体系对拉乌尔定律的偏差情况,可分为3类:
(1)一在工作曲线上找出未知溶液的组成。
三.仪器与试剂
沸点仪,阿贝折射仪,调压变压器,超级恒温水浴,温度测定仪,长短取样管。环己烷物质的量分数x环己烷为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0的环己烷-乙醇标准溶液,已知101.325kPa下,纯环己烷的沸点为80.1℃,乙醇的沸点为78.4℃。25℃时,纯环己烷的折光率为1.4264,乙醇的折光率为1.3593。
四.实验步骤:
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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。
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实验报告
课程名称: 大学化学实验(P) 指导老师: 成绩:_______________
实验名称: 二组分完全互溶双液系气-液平衡相图 实验类型: 物性测试 同组学生姓名:
【实验目的】
1. 学习测定气-液平衡数据及绘制二组分系统相图的方法,加深理解相律和相图等概念。
2. 掌握正确测量纯液体和液体混合物沸点的方法。
3. 熟悉阿贝折光仪的原理及操作,熟练掌握超级恒温超的使用和液体折射率的测定。
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实验四 完全互溶双液系气液平衡相图的绘制
姓名:吴春明 学号:10031010516
班级:工艺5班
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、掌握双组分沸点的测定方法,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。根据两组分间溶解度的不同,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形成完全互溶体系时,如果该两组分的蒸气压不同,则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。当压力保持一定,混合物沸点与两组分的相对含量有关。
恒定压力下,真实的完全互溶双液系的气-液平衡相图(T-x),根据体系对拉乌尔定律的偏差情况,可分为三类:
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