双液系气-液平衡相图的绘制一、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。
二、实验原理2.1液体的沸点液体的沸点是液体饱和蒸汽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。
2.2双液系的沸点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。
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）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯－苯体系，如图1(a)所示。
（2）最大负偏差：存在一个最小蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸—水体系，如图1(b)所示。
（3）最大正偏差：存在一个最大蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都大，混合物存在着最低沸点，如水-乙醇体系，如图1(c)）所示。
图1. 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）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。
若温度一定时，则气液亮相的组成也随之而定。
当溶液组成一定时，根据杠t AtAt At Bt B t Bt / o Ct / o t / o x Bx Bx B ABAABB(a)(b)(c)x 'x '杆原理，两相的相对量也一定。
反之，实验中利用回流的方法保持气液两相的相对量一定，则体系的温度也随之而定。
2.3沸点测定仪沸点测定仪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，取出两相的样品，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。
三、实验步骤3.1乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率组成工作曲线的测绘3.1.1折射率-体积分数工作曲线。
对于乙醇-乙酸乙酯等部分有机液体混合体系，当使用体积分数（φ）表示时，能得到直线的工作曲线，故只要分别准确测出25℃时纯乙醇、乙酸乙酯的折射率，将其连成直线，就得到工作曲线（n-V）。
3.1.2折射率-摩尔分数工作曲线。
在线上取8个点，利用乙醇、乙酸乙酯的密度合量比（%）等条件将以上点对应体积分数换算成摩尔分数，按对应的折射率重新绘点，再将点连成平滑曲线，即为工作曲线（n-x）。
3.2沸点仪的安装将沸点仪洗净、烘干。
检查带温度计的软木塞是否塞紧、电热丝是否靠近容器底部的中心，温度计的水银球位置是否合适。
3.3样品的测定3.3.1溶液的配制粗略配制乙醇体积分数为5%、10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%组成的乙醇-乙酸乙酯溶液。
3.3.2沸点的测定自侧管假如索要测定的溶液（约20mL），其页面应在水银球的中部。
打开冷凝水，接上电源，用调压变压器调节电压（约12V），将液体缓慢加热使液体沸腾，最初在冷凝管下端内的液体不能代表平衡气相的组成，为加速达到平衡，可以等小槽中气相冷凝液体收集满后，调节冷凝管的三通阀门，使冷凝液体流回圆底烧瓶，重复三次，直到温度计上的读数稳定数分钟，记录温度计的读数，同时读出环境的温度；算出露茎温度，以便进行温度校正，并读出室内大气压力。
3.3.3取样切断电源，停止加热，在冷凝管三通小槽处放置一个标有相应浓度记号的尾接小试管，并调节冷凝管的三通阀门，使冷凝液体不再流回至圆底烧瓶，而是流入尾接小试管中，并立即塞紧，防止其挥发；再用另一支干燥胶头滴管，从侧管处吸取容器中的溶液约1~2mL，转移到另一个小试管，也立即塞紧，两支小试管置于盛有冷水的小烧杯中保持待测，以防组分改变。
在样品的转移过程中动作要迅速而仔细。
并应尽早测定样品的折射率，不宜久藏。
当沸点仪内液体冷却后，将该溶液自侧管倒入到指定的回收瓶中，再换另一浓度的双液体系溶液测定。
3.3.4折射率的测定分别测定上面取的气相和液相样品的折射率。
每次加样要测读两次，若读得的两个数值很接近，则取其平均值。
每次加样前测量之前，必须先将折光仪的棱镜面洗净，方法是用数滴挥发性溶剂（如丙酮）淋洗，再用擦镜纸轻轻擦去残留在镜面上的溶剂，阿贝折射计在使用完毕后也必须将镜面处理干净。
3.3.5平衡气相和液相组成的测定根据气相折射率的数据，在工作曲线n-x上分别查出平衡气相和液相的组成（x）。
按上述步骤，本别测定乙醇和乙酸乙酯的沸点，以及各溶液的沸点和平衡时气相和液相的组成。
四、数据处理4.1溶液沸点的校正（1）由于温度计的水银未全部浸入待测温度的区域内而需进行露茎校正。
Δt露茎=Kh（t观-t环）式中，K=0.00016，是水银对玻璃的相对膨胀系数；h为露出于被测体系之外的水银柱长度，称露茎高度，以温度差值表示；t观为测量温度计上的读数；t环为环境温度，可用辅助温度计读出，其水银球置于测量温度计露茎的中部。
露茎校正后：t沸=t观+Δt露茎。
编号乙醇体积分数/%h/℃t观/℃t环/℃Δt露茎/℃t沸/℃1 100 72.1 79.0 24.0 0.63 79.632 90 70.4 77.3 23.5 0.61 77.913 70 67.9 74.8 23.5 0.56 75.364 50 66.2 73.1 23.5 0.53 73.635 38 65.8 72.7 23.5 0.52 73.226 22 65.8 72.7 23.5 0.52 73.227 15 66.2 73.1 23.8 0.52 73.628 10 67.3 74.2 23.5 0.55 74.759 5 68.8 75.7 23.8 0.57 76.2710 0 70.5 77.4 24.0 0.60 78.00表1.露茎校正数据记录（2）溶液的沸点与大气压有关，应用特鲁顿规则及克劳修斯-克拉贝龙公式可得溶液沸点因大气压变动的近似校正公式。
式中，ΔT是沸点的压力校正值；T沸是溶液的沸点（均用热力学温度表示）；p是测定时的大气压，mmHg（1mmHg=133.32Pa）。
若用摄氏温标，Δt压表示沸点的压力校正值，则Δt压=Δt，由此，在1atm（1atm=101325Pa）下的溶液正常沸点为t正常=t沸+Δt压编号乙醇体积分数/%t沸/℃t沸/K p/mmHg ΔT/K t正常/℃1 100 79.63352.78773.25 -0.6279.012 90 77.91351.06773.25 -0.6177.303 70 75.36348.51773.25 -0.6174.754 50 73.63346.78773.25 -0.6073.035 38 73.22346.37773.25 -0.6072.626 22 73.22346.37773.25 -0.6072.627 15 73.62346.77773.25 -0.6073.028 10 74.75347.90773.25 -0.6174.149 5 76.27349.42773.25 -0.6175.6610 0 78.00351.15773.25 -0.6177.39表2.沸点的压力校正4.2乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率组成工作曲线的绘制室温下，测得纯乙醇的折射率为 1.3621，纯乙酸乙酯的折射率为1.3728。
4.3折射率-摩尔分数工作曲线在图2的工作曲线上选取8个点，将对应点的体积分数换算成摩尔分数。
使用公式为名称密度ρ/（g·mL-1）相对分子质量M/(g·mol-1) 乙醇0.78506 46.07 乙酸乙酯0.92454 88.12表3.乙醇和乙酸乙酯的相关参数取点编号折射率/体积分数φ/% 摩尔分数X B1 1.3632900.942 1.3642800.873 1.3653700.794 1.3664600.715 1.3675500.626 1.3685400.527 1.3696300.418 1.3707200.29表4.绘制折射率-摩尔分数工作曲线数据记录4.4双液系气-液平衡相图的绘制编号乙醇体积分数/%沸点/℃液相折射率/液相中乙醇的摩尔分数气相折射率/气相中乙醇的摩尔分数1 100 79.01 1.3620 1 1.3617 12 90 77.30 1.3631 0.95 1.3646 0.853 70 74.75 1.3645 0.84 1.3668 0.674 50 73.03 1.3668 0.67 1.3680 0.575 38 72.62 1.3681 0.56 1.3690 0.476 22 72.62 1.3705 0.30 1.3696 0.407 15 73.02 1.3711 0.24 1.3705 0.308 10 74.14 1.3719 0.12 1.3710 0.259 5 75.66 1.3725 0.04 1.3720 0.1110 0 77.39 1.3727 0 1.3728 0表5.乙醇-乙酸乙酯混合液测定数据根据平衡相图，可得恒沸温度：72.60℃。
恒沸组成：乙醇的摩尔分数为0.418，乙酸乙酯的摩尔分数为0.582.五、注意事项（1）电阻丝一定要被待测液体浸没，否则电热丝容易烧断，而且通电加热时可能会引起有机液体燃烧。
（2）所加电压不能太大，加热丝上有小气泡逸出即可。
（2）先加溶液，再加热。
取样时，先停止通电再取样。
（3）每次取样量不宜过多，取样管一定要干燥，不能留有上次的残液，气相部分的样品要取干净。
（4）阿贝折射仪的棱镜不能用硬物触及，擦拭棱镜需用擦镜纸。
（5）测定折射率时，动作要迅速，尽量避免样品挥发损失，确保数据准确。
六、分析与讨论6.1实验结果讨论根据平衡相图，可得恒沸温度为72.60℃，乙醇的摩尔分数为0.418，乙酸乙酯的摩尔分数为0.582。
查找文献资料，查得乙醇-乙酸乙酯混合溶液的恒沸温度为56.9℃，乙醇的摩尔分数为0.0558，乙酸乙酯的摩尔分数为0.9442。