雙液系氣液平衡相圖的繪制實驗報告.doc

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1、雙液系沸點-組成圖測繪實驗報告實驗時間：2015年4月15日學(xué)號：1120132970一、目的要求1．測定相應(yīng)組成時的沸點并制作常壓下環(huán)已烷—無水乙醇雙液系的平衡相圖。2．從沸點組成圖了解分餾原理。3．了解沸點的測定技術(shù)，掌握兩組分液體沸點的測定方法。4．掌握折光率與組成的關(guān)系及阿貝折光儀的測量原理和使用方法。二．實驗原理1、由液態(tài)物質(zhì)混合而成的二組分系統(tǒng)稱為雙液系統(tǒng)。若兩液體能以任意比例互溶，稱其為完全互溶雙液系，若兩液體只能部分互溶，稱其為部分互溶雙液系。一個完全互溶的二元體系，兩個純液體組分在所有組成范圍內(nèi)完全互溶。在定壓下，完全互溶的二元體系的沸點—組成圖可

2、分為三類，如圖C7.1所示。a.溶液的沸點介于兩純組分沸點之間，如苯一甲苯體系；b.溶液有最低恒沸點，如環(huán)己烷-乙醇體系；c.溶液有最高恒沸點，如丙酮—氯仿體系。下面以a為例，簡單說明繪制沸點-組成圖的原理。加熱總組成為x1的溶液，體系的溫度上升，達液相線上1點時溶液開始沸騰，組成為x2的氣相開始生成，但氣相量很少，趨于0，x1、x2二點代表達到平衡時液、氣兩相組成。繼續(xù)加熱，氣相量逐漸增多，沸點繼續(xù)上升，氣、液二相組成分別在氣相線和液相線上變化，當(dāng)達某溫度（如2點）并維持溫度不變時，則x3、x4為該溫度下液、氣兩相組成，氣相、液相的量之比按杠桿規(guī)則確定。從相律f

3、=c-p+2可知：當(dāng)外壓恒定時，在氣、液兩相共存區(qū)域自由度等于1；當(dāng)溫度一定時，則氣、液兩相的組成也就確定，總組成一定，由杠桿規(guī)則可知兩相的量之比也已確定。因此，在一定的實驗裝置中，全回流的加熱溶液，在總組成、總量不變時，當(dāng)氣相的量與液相的量之比也不變時（達氣-液平衡），則體系的溫度也就恒定。分別取出氣、液兩相的樣品，分析其組成，得到該溫度下氣、液兩相平衡時各相的組成。改變?nèi)芤嚎偨M成，得到另一溫度下氣、液兩相平衡時各相的組成。測得溶液若干總組成下的氣液平衡溫度及氣、液相組成，分別將氣相點用線連接即為氣相線，將液相點用線連接即為液相線，得到沸點-組成圖。氣相、液相的成

4、份分析采用折光率法：折光率是物質(zhì)的一個特征數(shù)值，它與物質(zhì)的濃度及溫度有關(guān)，因此在測量物質(zhì)的折光率時要求溫度恒定。溶液的濃度不同、組成不同，折光率也不同。因此可先配制一系列已知組成的溶液，繪出折光率-組成（n-x）的等溫線，方法是在定溫下測定已知各種組成（x）的折光率(n)，繪出n-x等溫線。對于未知組成的樣品，取出各相樣品后，迅速測出該溫度下的折光率(n)，便可以從n-x線查出其相應(yīng)組成。2、阿貝折光儀的原理它的主要部分為兩塊直角棱鏡PI，PII，棱鏡PI的粗糙表面與PII的光學(xué)平面鏡AD之間約有0.1到0.15mm的空隙，用于裝待測液體并使在PI、PII間鋪成一簿

5、層。光線從反射鏡射入棱鏡PI后，由于面是粗糙的毛玻璃而發(fā)生漫射，從各種角度透過縫隙的被測液體；進入棱鏡PII中，由前所知，從各個方向進入棱鏡PII的光線均產(chǎn)生折射，而其折射角都落在臨界角rc之內(nèi)（因為棱鏡的折射率大于液體的折射率，因此人射角從到的全部光線都能通過棱鏡而發(fā)生折射）。具有臨界角rc的光線穿出棱鏡PII后射于目鏡上，此時若將目鏡的十字線調(diào)節(jié)到適當(dāng)位置，則會見到目鏡上半明半暗。從幾何光學(xué)原理可以證明，縫隙中液體的折射率n液與rc間的關(guān)系為：n液=sinB，B對一定的棱鏡為一常數(shù)，n棱鏡在定溫下也是個定值。所以液體的折射率n液是角rc的函數(shù)。由rc可計算液體折

6、射率。折光儀上已經(jīng)把讀數(shù)rc換算成n液的值，可直接讀出n液的值。3、阿貝折光儀使用方法（1）將棱鏡打開，用擦鏡紙將鏡面拭潔后，在鏡面上滴少量待測液體，并使其鋪滿整個鏡面，關(guān)上棱鏡。（2）調(diào)節(jié)反射鏡使入射光線達到最強，然后轉(zhuǎn)動棱鏡使目鏡出現(xiàn)半明半暗，分界線位于十字線的交叉點，這時從放大鏡即可在標尺上讀出液體的折射率。（3）如出現(xiàn)彩色光帶，調(diào)節(jié)消色補償器，使彩色光帶消失，明暗界面清晰。（4）測完之后，打開棱鏡并用丙酮洗凈鏡面，也可用吸耳球吹干鏡面，實驗結(jié)束后，除必須使鏡面清潔外，尚需夾上兩層擦鏡紙才能扭緊兩棱鏡的閉合螺絲，以防鏡面受損。三．儀器與試劑沸點儀阿貝折射儀溫度

7、計（數(shù)字式）移液管恒溫槽鏡頭紙電熱套橡皮塞洗耳球吸管錐形瓶（具塞）量筒環(huán)乙烷（A.R.）無水乙醇（A.R.）已知101.325kPa下，純環(huán)己烷的沸點為80.1℃，乙醇的沸點為78.4℃。25℃時，純環(huán)己烷的折光率為1.4264，乙醇的折光率為1.3593。四．實驗步驟本實驗繪制環(huán)己烷-乙醇二元體系的沸點一組成圖。一般精確測定氣、液平衡溫度是相當(dāng)困難的，因液相易發(fā)生過熱現(xiàn)象，氣相中又有冷凝過程。采用沸點儀是減少這些誤差的方法之一。沸點儀種類很多，如圖所示，是一支帶有回流冷凝管的長頸圓底燒瓶。冷凝管底部有一凹槽，用以收集氣相冷凝下來的樣品。液相樣品則通過燒瓶上的支