当乙醇摩尔分数为x=0.7时，乙醇和水的偏摩尔体积分别为多少

乙醇在水溶液中的偏摩尔体积与溶液组成有关。溶液的组成以及采样的体积V有关。所以,在乙醇水溶液中,当温度、压力、 V 、g2一定时,溶液的质量W确定,得到唯一的c值。欲求M浓度溶液中各组分的偏摩尔体积,可在M点作切线,此切线在两边的截距AB和A′B′即为α 2,再由关系式(6)就可求出V1,m和V2,m。

偏摩尔体积=一定物质（这里是水）在某一时刻的体积（v）除以它此时的物质的量（n）

乙醇质量(g) 7.6157 6.4615 5.1043 3.5987 1.8673 0.0000

乙醇体积(ml) 9.6817 8.0607 6.2670 4.2650 2.1867 0.0000

乙醇物质的（mol） 0.1656 0.1405 0.1362 0.0927 0.0475 0.0000

乙醇偏摩尔体积 58.478958 57.38485 46.01322 46.00863 46.03579 ———

乙醇偏质量体积 1.2712817 1.247497 1.227788 1.18515 1.171049 ———

水的质量(g) 0.0000 1.6154 3.4029 5.3979 7.4691 9.4682

水的体积(ml) 0.0000 1.6210 3.4147 5.4166 7.4950 9.6817

水的密度(g/cm3) 0.99654

水的物质的量 0.0000 0.0990 0.1897 0.3009 0.4164 0.5379

水的偏摩尔体积 ——— 16.37374 18.00053 18.00133 17.99952 17.99907

水的偏质量体积 ——— 1.003467 1.003468 1.003464 1.003468 1.022549

摩尔分数是指混合物或溶液中的一种物质的物质的量与各组分的物质的量之和之比，即为该组分的摩尔分数。可以指混合物中某一组分的物质的量与混合物物质的量之和之比；也可以指溶液中溶质的物质的量与溶质溶剂物质的量之和之比；经常用于气体混合物中某气体的物质的量与混和气体中各组分的物质的量之和之比。

乙醇和水的相平衡图：

相平衡是指多相系统中各相变化达到的极限状态。此时在宏观上已经没有任何物质在相际传递，但在微观上仍有方向相反的物质在相际传递，且速度相等，故传递的净速度为零。

化工热力学研究的两相系统的平衡，有气液平衡、气固平衡、汽液平衡、汽固平衡、液液平衡、液固平衡和固固平衡；相数多于2的系统，有气液固平衡、汽液液平衡等。

扩展资料：

相平衡条件及相关概念

在一个封闭的多相体系中，相与相之间可以有热的交换、功的传递和物质的交流。对具有个相体系的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡条件:

（1）热平衡条件:：设体系有α、β、‥‥‥、Φ个相，达到平衡时，各相具有相同温度Tα=Tβ=‥‥‥=TΦ

（2）压力平衡条件:：达到平衡时各相的压力相等：pα=pβ=‥‥‥=pΦ。

（3）相平衡条件：任一物质B在各相中的化学势相等，相变达到平衡：μBα=μBβ=‥‥‥=μBΦ

（4）化学平衡条件：化学变化达到平衡：ΣνBμB=0 [2] 。

相：体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数，用Φ表示。

气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相。

液体：按互溶程度可组成一相、两相或三相共存。

固体：一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶除外，它是单相）

自由度：确定平衡体系的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母f表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。

独立组分数：在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数称为独立组分数。

参考资料来源：百度百科——相平衡

偏摩尔性质的具体定义为：在恒温、恒压下,物系的广度性质随某种组分摩尔数的变化率叫做该组分的偏摩尔性质.偏摩尔性质有三个重要的要素：①恒温、恒压；②广度性质（容量性质）；③随某组分摩尔数的变化率.

物理意义

在恒温、恒压下,物系中某组分摩尔数的变化所引起物系的一系列热力学性质的变化.偏摩尔性质的物理意义可通过实验来理解.如：在一个无限大的、颈部有刻度的容量瓶中,盛入大量的乙醇水溶液,在乙醇水溶液的温度、压力、浓度都保持不变的情况下,加入1mol乙醇,充分混合后,量取瓶颈上的溶液体积的变化,这个变化值即为乙醇在这个温度、压力和浓度下的偏摩尔体积

考查偏摩尔量的概念。

假设混合物有1mol.那么质量为0.4×18+0.6×46.07＝34.84g

那么1mol混合物的体积为34.8/0.8494=40.97。

那么有40.97=0.6×57.5+0.4×x

那么x＝16.18

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。

恒压测定方法有多种，以循环法最普遍。循环法原理的示意图见图5-11。在沸腾器P中盛有一定组成的二元溶液，在恒压下加热。液体沸腾后，逸出的蒸汽经完全冷凝后流入收集器R。达一定数量后逸流，经回流管流回到P。由于气相中的组成与液相中不同，所以随着沸腾过程的进行，P、R两容器中的组成不断改变，直至达到平衡时，汽、液两相的组成也保持恒定。分别从R、P中取样进行分析，即得出平衡温度下气相和液相的组成。

本实验测定的恒压下环己烷-乙醇二元汽液平衡相图，如图5-12所示。

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。显然曲线的两个端点 、 即指在恒压下纯A与纯B的沸点。若溶液原始的组成为 ,当它沸腾达到汽液平衡的温度为 时，其平衡汽液相组成分别为 与 。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。图5-12的特点是当系统组成为 时，沸腾温度为 ，平衡的汽相组成与液相组成相同。因为 是所有组成中的沸点最低者，所以这类相图称为具有最低恒沸点的汽液平衡相图。

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。因为在一定温度下，纯物质具有一定的顺变关系。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。

三、试剂与仪器

试剂：环己烷、乙醇。

仪器：埃立斯（Ellis）平衡蒸馏器、0.5kW调压变压器、电压表、阿贝折射仪、超级恒温槽。

埃立斯平衡蒸馏器是由玻璃吹制而成的，它具有汽液两相同时循环的结构，如图5-13所示。

四、实验步骤

1.

将预先配置好的一定组成的环己烷-乙醇溶液缓缓加入蒸馏器中，使液面略低于蛇管喷口，蛇管的大部分浸在溶液之中。

2.

调节适当的电压通过加热元件1和下保温电热丝对溶液进行加热。同时在冷凝器9、10中通以冷却水。

3.

加热一定时间后溶液开始沸腾，气、液两相混合物经蛇形管口[喷于温度计底部；同时可见气相冷凝液滴入接受器11。为了防止蒸气过早的冷凝，通过变压器将上保温电加热丝加热，要求套管8内温度比套管6内温度高0.5~1.5℃。控制加热器电压，使冷凝液产生速度为每分钟60~100滴。调节下保温电热丝电压，以蒸馏器的器壁上不产生冷凝液为宜。为防止暴沸，在加热升温过程中可借助于双连球通过活塞14向蒸馏器内缓慢而间歇地鼓入少量空气，待溶液沸腾后即取下双连球。

4.

待套管6处的温度约恒定20min后，可认为汽、液相间已达平衡，记下温度计6读数，即为汽、液平衡的温度。

5.

分别从取样口12、13同时取样约2mL，稍冷却后测定其折射率。阿贝折射仪的原理与使用方法见本书2.2.3节。

6.

实验结束，关闭所有加热元件。待溶液冷却后，将溶液放回原来的溶液瓶。

五、数据处理

1.

将测定的各气液相折射率，利用环己烷-乙醇系统的折射率-组成对照表（见本书附录11）查得平衡的液相组成x环与气相组成y环。

2.

平衡温度的确定

（1）

温度计示值校正和露茎校正见《大学基础化学实验（Ⅰ）》。

（2）

气压计读数校正见本书附录4。

（3）

平衡温度的压力校正 溶液的沸点与外压有关，为了将溶液沸点校正到正常沸点，即外压为101325Pa下的汽液平衡温度，应将测得的平衡温度进行校正。环己烷-乙醇系统的校正公式如下：

(5-21)

式中，t常为校正到外压为101325Pa下的平衡常数（℃），t为外压为p大气（Pa）时测得的温度，y环为用环己烷摩尔分数表示的气相组成。

3.

综合实验所得的各组成的平衡数据，绘出101325Pa下环己烷-乙醇的汽液平衡相图。

六、思考题

1.

一般而言，如何才能准确测得溶液的沸点？

2.

埃立斯平衡蒸馏器有什么特点有什么特点？其中蛇管的作用是什么？

3.

埃立斯平衡蒸馏器为何要上下保温？为何气相部分温度应略高于液面部位温度？

4.

取出的平衡汽液相样品，为什么必须在密闭的容器中冷却后方可用以测定其折射率？

七、进一步讨论

1.

为得到精确的相平衡数据，应采用恒压装置以控制外压。有关恒压装置的原理及使用参见本书附录4。

2.

使用埃立斯蒸馏器操作时，应注意防止闪蒸现象、精馏现象及暴沸现象。当加热功率过高时，溶液往往会产生完全汽化，将原组成溶液瞬间完全变为蒸气，即闪蒸。显然，闪蒸得到的汽液组成不是平衡的组成。为此需要调节适当的加热功率，以控制蒸气冷凝液的回流速度。

蒸馏器所得的平衡数据是溶液一次汽化平衡的结果。但蒸气在上升过程中又遇到液相冷凝液，则又可进行再次汽化，这样就形成了多次蒸馏的精馏操作。其结果是得不到蒸馏器应得的平衡数据。为此，在蒸馏器上部必须进行保温，使气相部位略高于液相，以防止蒸气过早的冷凝。

由于沸腾时气泡生成困难，暴沸现象常会发生。避免的方法是提供气泡生成中心或造成溶液局部过热。为此，可在实验中鼓入小气泡或在加热管的外壁造成粗糙表面以利于形成气穴；或将电热丝直接与溶液接触，造成局部过热。

蒸馏指利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将组分分离的传质过程.将液体沸腾产生的蒸气导入冷凝管,使之冷却凝结成液体的一种蒸发、冷凝的过程.蒸馏是分离混合物的一种重要的操作技术,尤其是对于液体混合物的分离有重要的实用意义分馏是分离几种不同沸点的挥发性组分的混合物的一种方法混合物先在最低沸点下蒸馏,直到蒸气温度上升前将蒸馏液作为一种成分加以收集.蒸气温度的上升表示混合物中的次一个较高沸点组分开始蒸馏.然后将这一组分开收集起来.所以说可以理解为,蒸馏一般是得到一种单一的成分,分馏可以做到分离沸点不同的几种成分,需要分馏柱。