雙液系氣—液平衡相圖的繪制

1、雙液系氣一液平衡相圖的繪制實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握回流冷凝法測定溶液沸點(diǎn)的方法；2 .繪制常壓下環(huán)己烷一乙醇雙液系的TX圖，找出恒沸點(diǎn)混合物的組成和最 低恒沸點(diǎn)；3 .掌握阿貝折射儀的使用方法。實(shí)驗(yàn)原理在常溫下，任意兩種液體混合而成的體系稱為雙液系。若兩液體能按任意比例互 溶，則稱完全互溶雙液體系。液體的沸點(diǎn)是指液體的蒸汽壓與外界大氣壓相等時(shí)的溫度，在一定的外壓下，純 液體的沸點(diǎn)是恒定的。而雙液體系的沸點(diǎn)不僅與外壓有關(guān)，還與雙液體系的組成 有關(guān)。圖（a）是一種最簡單的完全互溶雙液體系的 TX圖。圖中縱軸是溫度（沸點(diǎn)）T,橫軸是液體B的摩爾分?jǐn)?shù)（或質(zhì)量百分組成），上面一條是氣相線，下面一條是液相線，對(duì)

2、應(yīng)于同一沸點(diǎn)溫度的兩曲線上的兩個(gè)點(diǎn)，就是互相成 平衡的氣相點(diǎn)和液相點(diǎn)，其相應(yīng)的組成可從橫軸上獲得，因此如果在恒壓下將溶 液蒸儲(chǔ)，測定氣相儲(chǔ)出液和液相蒸儲(chǔ)液的組成就能繪出 TX圖。如果液體與拉烏爾定律的偏差不大，溶液沸點(diǎn)介于兩種純液體沸點(diǎn)之間，如圖 （a） 所示。溶液與拉烏爾定律有較大的負(fù)偏差，溶液存在最高沸點(diǎn)，如圖（b）所示。溶液與拉烏爾定律有較大的正偏差，溶液存在最低沸點(diǎn)，如圖（c）所示。t / otBt / oCtBA tBB (b) tA A tA xB(a) B A xt / oB A B (c) x' B最高或最低時(shí)的氣液兩相組成相同，這些點(diǎn)稱為恒沸點(diǎn)，相應(yīng)的溶液稱為恒沸點(diǎn)

3、混合物。恒沸點(diǎn)混合物蒸儲(chǔ)時(shí)，所得到的氣液兩相組成相同，靠蒸儲(chǔ)法無法改變 其組成。本實(shí)驗(yàn)環(huán)己烷一乙醇為體系，屬于上述第三類型。用回流冷凝法測定環(huán)己烷一乙醇體系的沸點(diǎn)一組成圖，其方法是用阿貝折射儀測定不同組成的體系，在沸點(diǎn)溫 度時(shí)氣液相的折射率，再從折射率 一組成工作曲線上查得相應(yīng)的組成，然后繪制 沸點(diǎn)一組成圖。沸點(diǎn)儀如右圖所示。實(shí)驗(yàn)儀器與試劑沸點(diǎn)儀、阿貝折射儀、調(diào)壓變壓器、溫度計(jì)、燒杯、量筒、長、短毛細(xì)滴管 環(huán)己烷、乙醇實(shí)驗(yàn)步驟1 .在沸點(diǎn)儀中加入30ml乙醇，加熱使之沸騰，回流并觀察溫度計(jì)的變化，待溫 度穩(wěn)定12分鐘，分別記下沸點(diǎn)儀中溫度計(jì)的沸點(diǎn)儀溫度觀和環(huán)境溫度環(huán)。2 .在上述溶液中，分別依

4、次加入1ml, 3ml, 3ml環(huán)己烷，再加熱回流，待溫度穩(wěn) 定12分鐘，分別記下沸點(diǎn)儀中溫度計(jì)的沸點(diǎn)儀溫度觀和環(huán)境溫度環(huán)，用長毛細(xì) 滴管從回流冷凝管口吸取少量氣相樣品，再用另一只滴管從燒瓶口吸取沸點(diǎn)儀中 的溶液，停止加熱。待所取樣品冷卻后，分別滴入折射儀中，測折射率。3 .在沸點(diǎn)儀中加入30ml環(huán)己烷，加熱使之沸騰，回流并觀察溫度計(jì)的變化，待 溫度穩(wěn)定12分鐘，分別記下沸點(diǎn)儀中溫度計(jì)的沸點(diǎn)儀溫度觀和環(huán)境溫度環(huán)。4 .在上述溶液中，分別依次加入 0.5ml, 3ml, 3ml乙醇，再加熱回流，待溫度穩(wěn) 定12分鐘，分別記下沸點(diǎn)儀中溫度計(jì)的沸點(diǎn)儀溫度觀和環(huán)境溫度環(huán)，用長毛細(xì) 滴管從回流冷凝管口吸

5、取少量氣相樣品，再用另一只滴管從燒瓶口吸取沸點(diǎn)儀中 的溶液，停止加熱。待所取樣品冷卻后，分別滴入折射儀中，測折射率。數(shù)據(jù)記錄與處理室溫：18.5C 大氣壓：770.4mmHg根據(jù)下面環(huán)己烷一乙醇體系的折光率一組成關(guān)系列表，用Origin作出環(huán)己烷一乙 醇體系的折光率一組成工作曲線：X乙酹X環(huán)己烷折光率1. 000. 00L 359350. 89920. 1008L 368670.79480, 2052L 377660. 70890-29111. 384120. 59410, 40591L 392160. 49830. 5017L 398360. 10150. 5984L 403420. 298

6、70.7013L 408900. 20500. 7950L413560,10300. 89701.418550. 001. 00L 123380130 SQIC A0 81X解己燒）T根據(jù)上面的工作曲線，由測得的氣相冷凝液折射率和液相的折射率，分別用軟件讀出相應(yīng)的組成X （環(huán)己烷），將數(shù)值填入下表。在精確的測定中，還要對(duì)溫度計(jì)的外露水銀柱進(jìn)行露莖校正和壓力校正：T真=丁觀+?。ǘ∮^T環(huán)）其中0.00016是玻璃的相對(duì)膨脹系數(shù)；n為水銀柱外 露出器外的長度（用C表示），n = T觀一T塞T正常=丁真+ （273+ T真）X （760P） /（10 H60） P為實(shí)驗(yàn)時(shí)的大氣壓（mmHg）在軟件中

7、輸入公式，求出T真和T正常，填入下表序 號(hào)擲入環(huán) 己烷< ml >輸點(diǎn)湖收校正處理液相T"T坤 (IJT點(diǎn) gT上需 （r）由壓己烷】ruX t坤已加）1078. 4594 "'78. 61飛002176. 8524. 277, 0276. 551.36800, 092791, 36240,029763372. 6725.72. 801,心寸心1. 38170. 26191L 36M0. 07116 :359. I。25.069. 1969.72L 3S870. 35835L 37110.12909國一 號(hào):'、乙M ml 沸點(diǎn)i輔度校匯還神氣相

8、液相T* ()T環(huán)T & (r)T正常（r）七開最'ruX L壞己訛1107民7522. 178. 9-173.4511I 2a 57氏1023, S.771,1168C. 85621l.0.9968。33而. 202工8而:石嬴“L4019a 5網(wǎng)317149。力1 H 14365.1023.065. 15&L 68L10110. 556581. 10910.7018由上面兩個(gè)表格，以組成為橫軸，沸點(diǎn)為縱軸，繪制氣相與液相的沸點(diǎn)一組成（T-x）平衡相圖:由圖找出恒沸溫度為64.38C,恒沸組成為X （環(huán)己烷）=0.5890, X （乙醇）= 0.4110注意事項(xiàng)（1）加熱用電熱絲不