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勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

实验二二元气液平衡数据的测定

一、实验目的

1(测定苯—正庚烷二元体系在常压下的气液平衡数据。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。

3(应用Wilson方程关联实验数据。

二、实验原理

气液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理

的重要基础数据之一。化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的改造与设计、挖

潜与革新以及对最佳工艺条件的选择，都需要精确可靠的气液平衡数据。这是因为

化工生产过程都要涉及相间的物质传递，故这种数据的重要性是显而易见的。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。许多物系的平衡数据，

很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。

平衡数据实验测定方法有两类，即间接法和直接法。直接法中又有静态法、流

动法和循环法等。其中循环法应用最为广泛。若要测得准确的气液平衡数据，平衡

釜是关键。现已采用的平衡釜形式有多种，而且各有特点，应根据待测物系的特

征，选择适当的釜型。

用常规的平衡釜测定平衡数据，需样品量多，测定时间长。本实验用的小型平

衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，釜内液体和气体分别形成循环系统，可观察

釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短。

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。

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

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:

常压下，气相可视为理想气体，ф=1;再忽略压力对液体逸度的影响，i

0f=p从而得出低压下气液平衡关系式为:ii

由实验测得等压下气液平衡数据，则可用:

计算出不同组成下的活度系数。

本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。Wilson方程为:

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

Wilson方程二元配偶参数Λ和Λ采用非线性最小二乘法，由二元1221

气液平衡数据回归而得。

目标函数选为气相组成误差的平方和，即

三、实验装置和试剂

1(平衡釜一台。平衡釜的选择原则:易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测

定准确、气相中不夹带液滴、液相不返混及不易爆沸等。本实验用气液双循环的小

平衡釜，其结构如图2所示。

2(阿贝折射仪一台。

3(超级恒温槽一台

4(50~100十分之一的标准温度计一支、0~50十分之一的标准温度计一支。

5(所用试剂(苯、正庚烷)为优级品。

6(1mL注射器十支、5mL注射器三支。

四、实验步骤

1(首先开启超级恒温槽，调节温度至测定折射率所需温度30?。

2(测温套管中道入甘油，将标准温度计插入套管中，并在温度计露出部分中间

固定一支温度计。因本实验对温度要求较严，需对温度进行校正。

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

3(检查整个系统的气密性，因为我们这个系统都是密闭的。检测方法是将100

毫升针筒与系统相连，并使系统与大气隔绝，针筒缓缓抽出一点压力，发现硅油U

型管的两个液柱差不变时(说明系统是密闭的)，然后再通大气。

4(我们做的是