表3甲醇-乙醇汽液平衡实验过程记录表
序号
时间
平衡温度/℃
实验操作
实验现象
备注
1
13:14
67.7
抽取8mL混合液，加入8mL乙醇
沸腾
\
2
14:18
69.8
抽取8mL混合液，加入8mL乙醇
沸腾
\
3
14:37
71.5
抽取8mL混合液，加入8mL乙醇
沸腾
\
4
14:57
73.1
抽取8mL混合液，加入8mL乙醇
53.84
\
5
5-1
0.801
2.041
23.83
74.82
0.747
1.928
34.76
64.31
\
5-2
0.821
2.084
23.37
75.12
0.765
1.981
34.52
64.31
\
实验数据处理：（至少以一组数据为例写出详尽计算过程）
1．气相色谱仪分析结果
两相样品成分分析采用GC9800型气相色谱仪分析。热导检测器配以色谱数据处理机计算峰面积，采用修正面积归一化定量，定量校正因子在实验取样操作条件下测定。气、液相样品组成以甲醇的摩尔分数均
yt乙醇平均
1
67.7
0.9208
0.0792
2
69.8
0.8328
0.1672
3
71.5
0.7384
0.2616
4
73.1
0.6360
0.3640
5
74.6
0.5330
0.4670
纯乙醇
78.4
0
1
纯甲醇
64.7
1
0
表8气液平衡时液相中甲醇、乙醇的平均摩尔分数表
序号
平衡温度/℃
同理可以得到其他平衡温度时甲醇和乙醇的活度系数，见表8。
表8不同平衡温度下各组分活度系数
温度/℃
甲醇活度系数
乙醇活度系数
67.7
0.9519
0.8765
69.8
0.9300
0.8884
71.5
0.9220
0.8933
73.1
表1实验条件记录
实验名称
二元汽液平衡数据的测定
实验人
宋佳音
同组人
杜岩、刘春晓
实验日期
2017年5月10日
实验时间
13:00
实验地点
50楼B-316
实验人数
3
天气
晴
大气压/kPa
100.45
室温/℃
25.0
设备号
1
表2试剂物化性质
试剂名称
结构简式
沸点/℃
分子量
纯度
密度(g/cm3)(20℃)
生产厂商
生产批号
55.21
0.718
2.010
56.37
42.66
\
3-2
0.705
2.098
41.71
56.25
0.753
2.035
56.63
42.16
\
4
4-1
0.774
2.060
31.84
66.61
0.757
2.030
44.56
54.41
\
4-2
0.785
2.046
31.32
67.37
0.749
2.056
44.70
0.7369
0.7384
2
0.7400
液相
1
0.6234
0.6173
2
0.6111
4
73.1
气相
1
0.6344
0.6360
2
0.6376
液相
1
0.5032
0.4997
2
0.4963
5
74.6
气相
1
0.5339
0.5330
2
0.5322
液相
1
0.4030
0.4001
2
0.3973
表7气液平衡时气相中甲醇、乙醇的平均摩尔分数表
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
……………………………….………(4)
计算出不同组成下的活度系数。
三、实验试剂和仪器
1．无水甲醇（分析纯）、无水乙醇（分析纯）。
2．平衡釜一台。
3．10mL注射器三支、1.0mL注射器十支、10μL微量进样器两支。
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。
图1平衡法测定气液平衡原理图
当达到平衡时，除了两相的压力和温度分别相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：
fiL=fiV…………………………………………(1)
1521.23
-39.18
338-487
乙醇
7.30243
1630.868
-43.569
273-352
表7甲醇及乙醇在各平衡温度下的纯组分饱和蒸气压
温度/℃
甲醇饱和蒸气压A0/kPa
乙醇饱和蒸汽压B0/kPa
67.7
112.7936
65.5364
69.8
122.2208
71.6083
71.5
图3甲醇-乙醇二元气液平衡相图
2．纯组分饱和蒸汽压0
采用Antoine公式算出平衡温度下两纯组分的0，Antoine公式为：
lgPi0=Ai– Bi/(Ci+t)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（5）
表6纯物料安托尼常数
组分
A
B
C
△T/K
甲醇
7.09498
φipyi=γifi0xi………………………………………(2)
常压下，气相可视为理想气体，фi=1；再忽略压力对液体逸度的影响，fi=pi0从而得出低压下气液平衡关系式为：
pyi=γipi0xi…………………………………………(3)
式中
p——体系压力（总压）；
pi0——纯组分I在平衡温度下饱和蒸汽压，可用安托尼（Antoine）公式计算；
130.3211
76.8637
73.1
138.3449
82.1022
74.6
146.2329
87.2820
3．气液平衡数据的关联
根据公式(4)可以计算出不同组成的活度系数。
以序号2样品数据为例：
甲醇活度系数 100.45*0.8775/（122.2208*0.8004）=0.9010
乙醇活度系数 100.45*0.1225/（71.6083*0.1996）=0.8609
桥电流/mA
100mA
摩尔校正因子f*甲醇
2.1191
表5甲醇-乙醇汽液平衡平衡色谱分析数据记录表
序号
液相
气相
备注
保留时间/min
色谱峰面积百分比A%
保留时间/min
色谱峰面积百分比A%
甲醇
乙醇
甲醇
乙醇
甲醇
乙醇
甲醇
乙醇
1
1-1
0.711
2.118
72.80
24.65
0.622
2.140
83.19
15.23
(1)求平衡温度时，液相样中的甲醇的质量分数及摩尔分数
由表2-1样品气相色谱数据记录表，我们分别可知序号2（平衡温度为69.8℃）的两次液相取样的甲醇-乙醇混合物中的甲醇和乙醇的峰面积百分比：
第一组：A甲醇=56.09A乙醇=42.44
第二组：A甲醇=55.75A乙醇=42.56
已知甲醇对乙醇的相对校正因子为f*甲醇=2.1191，为方便计算，设f*乙醇= 1。
4．气相色谱仪一台。
5．计算机数据采集和处理系统一台。
图2小气液平衡釜示意图
1—磨口；2—气相取样口；3—气相贮液槽；4—连通管；5—缓冲球；6—回流管；7—平衡室；8—钟罩；9—温度计套管；10—液相取样口；11—液相贮液槽；12—提升管；13—沸腾室；14—加热套管；15—真空夹套；16—加料液面
8．采用10mL大注射器从平衡釜中取出~8mL的混合液，然后加入等量的乙醇。
9．重复4~8操作步骤，重新建立平衡，完成5组平衡数据点。
10．实验完毕，关闭水源、电源。回收废旧试剂，实验物品放回原位。实验数据交由指导教师签字。
五、实验数据记录和处理
实验数据记录：
1．记录条件，包括室温，大气压值，设备号，组号，试剂物化性质等。
表6气液平衡时甲醇的质量分数和摩尔分数结果表
序号
平衡温度/℃
状态
组号
nt甲醇
nt甲醇平均
1
67.7
气相
1
0.9205
0.9208
2
0.9212
液相
1
0.8622
0.8615
2
0.8608
2
69.8
气相
1
0.8324
0.8328
2
0.8331
液相
1
0.7369
0.7360
2
0.7352
3
71.5
气相
1
一、实验目的
1．测定甲醇—乙醇二元体系在常压下的气液平衡数据，绘制相图。
2．通过实验了解平衡釜的结构，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。