二元体系气液平衡数据测定实验

一、实验目的

1、了解和掌握用双循环气液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。 2、了解缔合系统气液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y数据计算各

组分的活度系数。

3、通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。 4、掌握二元系统气液平衡相图的绘制。 二、实验原理

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图1所示。当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从Ａ和Ｂ两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。

当达到平衡时，除两相的温度和压力分别相等外，每一组分化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：

L f V fii

Vpy fsx （1） iiiii

v 1；再忽略压力对流体逸度的影响，常压下，气相可视为理想气体， ifis pis 从而得出低压下气液平衡关系式为：

pyi=γipisxi （2）

式中，p——体系压力（总压）；

pis——纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine公式计算； xi、yi ——分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；

γi——组分i的活度系数

由实验测得等压下气液平衡数据，则可用

i

pyi

（3） s

xipi

计算出不同组成下的活度系

化工专业实验报告

学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工 班 姓 名： 学 号 同 组 者 姓 名： 指 导 教 师： 日 期：

实 验 名 称： 二元系统气液平衡数据测定

一、实验目的

1、了解和掌握用双循环气液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。 2、了解缔合系统气—液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y数据计算

各组分的活度系数。

3、通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。 4、掌握二元系统气液平衡相图的绘制。

二、实验原理

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同。如图1所

一、实验目的

1、了解和掌握用双循环气液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。 2、了解缔合系统气液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y数据计算各

组分的活度系数。

3、通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。 4、掌握二元系统气液平衡相图的绘制。 二、实验原理

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图1所示。当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从Ａ和Ｂ两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。

当达到平衡时，除两相的温度和压力分别相等外，每一组分化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：

L f V fii

Vpy fsx （1） iiiii

v 1；再忽略压力对流体逸度的影响，常压下，气相可视为理想气体， ifis pis 从而得出低压下气液平衡关系式为：

pyi=γipisxi （2）

式中，p——体系压力（总压）；

pis——纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine公式计算； xi、yi ——分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；

γi——组分i的活度系数

由实验测得等压下气液平衡数据，则可用

i

pyi

（3） s

xipi

计算出不同组成下的活度系

二元气液相平衡数据的测定实验装置(HD-QY)——实验指导书

二元气液相平衡数据的测定实验装置

实验指导书

第 1 页 共 7页 浙江中控科教仪器设备有限公司

二元气液相平衡数据的测定实验装置(HD-QY)——实验指导书

二元气液相平衡数据的测定

气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。许多物质的平衡数据很难由理论计算直接得到，必须由实验测定。在热力学研究方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。现在，各类化工杂志每年都有大量的汽液平衡数据及汽液平衡测定研究的文章发表。所以，汽液平衡数据的测定及研究深受化工界人士的重视。

一、实验目的

1．测定乙醇－水二元体系在101.325kPa下的气液平衡数据。

2．通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。 3．应用Ｗilson方程关联实验数据。

二、汽液平衡测定的种类

由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展，汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。

按压力分，有常减压汽液平衡和高压汽液平衡。高压汽液平衡测定的技术相对比较复杂，难度较大。常减压汽液平衡测定相对较

二元液系相图

一、实验目的

1.测定在常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图。 2.掌握阿贝折射仪的使用方法。 二、实验原理

在恒压下，完全互溶双液体系的沸点与成分关系有下列三种情况：

（1）溶液的沸点介于二纯组分沸点之间；

（2）溶液有最高恒沸点，即对拉乌尔定律发生负偏差的溶液； （3）溶液有最低恒沸点，即对拉乌尔定律发生正偏差的溶液

图1 简单完全互溶双液系的T-x图

图2 具有最高恒沸点的T-x图

图3 具有最低恒沸点的T-x图

配制一系列不同组成的环己烷—乙醇溶液，然后测定其相应的折光率，由此可绘出组成—折射率的标准曲线。

测定混合液近似组成所对应的液相和气相折射率，通过标准曲线可以查出该温度下气液二相平衡时折射率所对应的环己烷组成，通过此方法再找出其他混合液近似组成的折射率所对应的环己烷组成，这样测得若干组数据后，以环己烷的组成x为横坐标，温度T为竖坐标作图，将气相点和液相点用光滑的曲线连成气相线和液相线，即得T-x图。 气液组成的折光率可用阿贝折射仪来测定。 三、仪器与试剂

阿贝折射仪，铁架台，沸点测量仪，沸点仪， 50mL量筒一个，

10mL刻度移液管各2支、试剂瓶若干、，长取液管，短取液管。

环己烷，无水乙醇，重蒸馏水

三元液液平衡数据测定

一、实验目的：

1. 了解三元系统液--液平衡数据测定方法，测定醋酸–水–醋酸乙烯酯在 25℃下的液液平衡数据。

2.掌握中和滴定法实验技能，学会计算醋酸分别在水相和油相的质量分数。 二、实验原理：

三元液液平衡数据的测定，有直接和间接两种方法。直接法是配制一定组成的三元混合物，在恒温下充分搅拌接触，达到两相平衡。静置分层后，分别测定两相的溶液组成，并据此标绘平衡结线。此法可以直接获得相平衡数据，但对分析方法要求比较高。

间接法是先用浊点测出三元体系的溶解度曲线，并确定溶解度曲线上各点的组成与某一可检测量的关系，然后再测定相同温度下平衡结线数据，这时只需根据溶解度曲线决定两相的组成。

本实验采用间接法测定醋酸、水、醋酸乙烯酯这个特定的三元系的液--液平衡数据。

三、实验装置基本情况：

1.实验用三元系包括醋酸、醋酸乙烯酯及去离子水，其物理常数如表1、表2。

表1 实验物系的物理常数

品名 醋酸 醋酸乙烯酯 水 沸点（℃） 118 72.5 100 密度（kg/m3） 1049 931.2 997.0 表2 HAc-H2O-VAC三元系液液平衡溶解度数据表（298K）

序号 1 2 3 4 5 6 Hac 0.05

河北化工医药职业技术学院教案

二、气液相平衡关系

平衡状态：在一定压力和温度下，当吸收和解吸速率相等时，气液两相达到平衡。 相平衡关系：吸收过程中气液两相达到平衡时，吸收质在气相和液相中的浓度关系 1．气体在液体中的溶解度 （图8-1）

平衡时溶质在气相中的分压称为平衡分压，用符号pA表示；溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度；它们之间的关系称为相平衡关系。

结论：①在相同的吸收剂、温度和分压下，不同溶质的溶解度不同;②分压一定时，温度越低，则溶解度越大。较低的温度有利于吸收操作;③温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。较高的分压有利于吸收操作;④加压和降温对吸收操作有利。 2．亨利定律 （1）亨利定律

亨利定律内容：在总压不太高，温度一定的条件下，稀溶液上方溶剂的平衡分压pA与溶质在液相中的摩尔分数xA成正比，比例系数为亨利系数E。

即： pA?ExA 形式一 E——亨利系数， Pa

讨论：①E的来源：实验测得，查手册

②E的影响因素：溶质、溶剂、T。物系一定时， T??E?③亨利系数表示气体溶解的难易程度。E大的，溶解度小，难溶气体；E小的，溶解度大，易溶气体。 （2）亨利定律的其它形式

① 溶质在液相中的浓

双液系的气-液平衡相图

一、实验目的

1. 掌握采用阿贝折光率仪确定二元液体组成的方法； 2. 掌握测定双组份液体的沸点及正常沸点的方法； 3. 绘制在恒压下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图。

二、实验原理

两种液态的物质混合而成的二组分体系称为双液系。它可以分为完全互溶和部分互溶的双液系。体系的沸点不仅与外压有关，而且与双液系的组成有关。在恒压下做温度T对组成x的关系图即为T-x图。

由相律可知，对于双液系在恒压下气-液两相共存区域中，自由度为1。当温度一定时，气-液两相的相对组成也就有了确定值。根据杠杆原理，两相的相对量也确定了。因此实验测定一系列不同组成的双液系溶液的气-液相平衡时的沸点及此时气相和液相的组成，即可得T-x图。因此双液系气-液平衡相图实验主体上包括一系列混合体系的沸点测定和气-液相组成分析两个主要内容。

体系的沸点可用沸点仪测定的，其构造如图7.2所示。采用电热丝直接加热溶液，以防止过热现象，同时该沸点仪用平衡蒸馏法分离气液两相，具有可便于取样分析及避免分馏等优点。

体系的气液相组成的分析是相图绘制的另一核心，可以根据待测体系的理化性质寻找多种合适的分析方法。以完全互溶双液系环己烷-乙醇体系为例。由于环己烷和乙醇两者的

双液系的气—液平衡相图

物理化学实验报告 2010-05-09 18:33:20 阅读147 评论0 字号：大中小 订阅 一、实验目的

1．绘制在Pθ下环己环—乙醇双液系的气—液平衡相图，了解相图和像律的基本概念； 2．掌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、实验原理

液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度，在一定的外压下，纯液体的沸点有确定值。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。根据相律： 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。

在一般情况下，双液系蒸馏时气相组成和液相组成不相同。

折光率是物质的一个特征数值，溶液的折光率与组成有关，因此，测定一系列已知浓度溶液折光率，作出在一定温度下该溶液的折光率——组成工作曲线，就可按内描法得到这种未知溶液的组成。

物质的折光率与温度有关，温度系数大多数为－0.0004K－1。将双液系的沸点对气相、液相组成作图，称双液平衡相图。

三、仪器和试剂

沸点测定仪

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实验目的与要求：

1. 绘制常压下环己烷－乙醇双液系的气液平衡相图（T—X图），了解相图和相律的基本概念；

2. 掌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。

实验原理：

常温下，任意两种液体混合组成的体系称为双液体系。若两液体能按任意比例相互溶解，则称完全互溶双液体系；若只能部分互溶，则称部分互溶双液体系。双液体系的沸点不仅与外压有关，还与双液体系的组成有关。恒压下将完全互溶双液体系蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就能找出平衡时气、液两相的成分并绘出T—X图。

通常，如果液体与拉乌尔定律的偏差不大，在T—X图上溶液的沸点介于A、B二纯液体的沸点之间见图1 (a)。而实际溶液由于A、B二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在T—X图上就会有最高或最低点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，如图1(b),（c)所示。恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，因此通过蒸馏无法改变其组成。

图1 完全互溶双液系的相图

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图2 沸点仪

1．温度计；2．加料口；

3．加热丝；4．气相冷

凝液取样口；5．气相