雙液系的氣-液平衡相圖.ppt

1、雙液系的氣液平衡相圖,實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求,繪制在常壓下環(huán)己烷乙醇雙液系的氣液平衡相圖，了解相圖和相律的基本概念。 掌握測(cè)定雙組分液體的沸點(diǎn)及正常沸點(diǎn)的方法。 掌握用折射率確定二元液體組成的方法。,實(shí)驗(yàn)原理,氣液相圖 兩種液態(tài)物質(zhì)混合而成的二組分體系稱為雙液系，兩個(gè)組分若能以任意比例相互溶解，稱為完全互溶雙液系。兩個(gè)組分若只能在一定比例范圍內(nèi)相互溶解，稱為部分互溶雙液系。,液體的沸點(diǎn) 是指液體的蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)的溫度。在一定的外壓下，純液體的沸點(diǎn)有其確定值。但雙液系的沸點(diǎn)不僅與外壓有關(guān)，而且還與兩種液的相對(duì)含量有關(guān)。根據(jù)相律，自由度組分?jǐn)?shù)相數(shù)2，因此，一個(gè)以氣液共存的二組分體系，其自由度為2。

2、,只要任意再確定一個(gè)變量，整個(gè)體系的存在狀態(tài)就可以用二維圖形來(lái)描述。在一定溫度下，可以畫(huà)出體系的壓力P和組分x的關(guān)系圖，如體系的壓力確定，則可作溫度T對(duì)x的關(guān)系圖。在Tx相圖上，還有溫度、液相組成和氣相組成三個(gè)變量，則其它兩個(gè)變量必須有相應(yīng)的確定值。,試劑和儀器,沸點(diǎn)測(cè)定儀 各種沸點(diǎn)測(cè)定儀的具體構(gòu)造雖然各有特點(diǎn)，但其設(shè)計(jì)思想都集中于如何正確測(cè)定沸點(diǎn)和氣液相的組成，便于取樣分析，防止過(guò)熱及避免分餾等方面。,蒸汽冷凝部分的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵之一。若收集冷凝液的凹形半球容積過(guò)大，在客觀上即造成溶液得分餾；而過(guò)小則回因取太少而給測(cè)定帶來(lái)一定困難。 連接冷凝和圓底燒瓶之間的連接管過(guò)短或位置過(guò)低，沸騰的液體就有可

3、能濺入小球內(nèi)；相反，則易導(dǎo)致沸點(diǎn)較高的組分先被冷凝下來(lái)，這樣一來(lái)，氣相樣品組成將有偏差。,本實(shí)驗(yàn)所用沸點(diǎn)儀如圖所示：這是一只帶回流凝管的長(zhǎng)頸園底燒瓶。冷凝管底部有一半球形小室，用于收集冷凝下來(lái)的氣相樣品。電流經(jīng)變壓器和粗導(dǎo)線通過(guò)浸于溶液中的電熱絲。這樣既可減少溶液沸騰時(shí)的過(guò)熱現(xiàn)象，還能防止暴沸。,沸點(diǎn)測(cè)定儀 1只 阿貝折射儀 1臺(tái) 調(diào)壓變壓器 1只 燒杯500ml 1只 玻璃水銀溫度計(jì)（50100最小分度值0.1） 1支 吸液管（1ml） 2只，（2ml） 1只， （5ml） 2只 環(huán)己烷（分析純） 無(wú)水乙醇（分析純）,實(shí)驗(yàn)步驟,1、工作曲線繪制 本實(shí)驗(yàn)可用折光率組成工作曲線來(lái)測(cè)得平衡體系的兩

4、相組成。根據(jù)教材中所列的環(huán)己烷無(wú)水乙醇組成/折光率表，繪制環(huán)己烷無(wú)水乙醇組成/折光率曲線。,安裝沸點(diǎn)儀 將烘干的沸點(diǎn)儀按裝好，檢查帶有溫度計(jì)的軟木塞是否塞緊，電熱絲要靠近燒瓶底部的中心，溫度計(jì)銀球的位置應(yīng)處在支管之下，但和加熱絲之間要有一定距離。,測(cè)定沸點(diǎn) 在已洗凈烘干的蒸餾瓶?jī)?nèi)加入30cm3環(huán)己烷，向蒸餾瓶?jī)?nèi)加入0.5cm3乙醇，其液面應(yīng)在溫度計(jì)水銀球的中部，電熱絲應(yīng)完全浸沒(méi)于溶液中，打開(kāi)冷卻水，接通電源。用調(diào)壓變壓器調(diào)節(jié)電壓，由零開(kāi)始逐漸加大電壓使溶液緩慢加熱，觀查電熱絲上是否有小氣泡逸出。,調(diào)節(jié)電壓和冷卻水流量，使蒸氣能在冷凝管中的高度保持在2cm左右。至溫度計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定后再維持35mi

5、n，使體系達(dá)到平衡，在這過(guò)程中，不時(shí)將小球中凝聚的液體傾入燒瓶，記錄溫度計(jì)讀數(shù)和露莖的溫度及大氣壓力。(溫度保持恒定，證明氣液相達(dá)到平衡，一般約10分鐘),取樣并測(cè)定折光率 切斷電源，停止加熱，用盛冷水的燒杯套在沸點(diǎn)儀底部使體系冷卻。用一只干燥的滴管自冷凝管中取出小球內(nèi)的全部冷凝液，用另一只干燥的滴管由支管吸取燒瓶?jī)?nèi)的溶液1ml左右，上述樣品可分別作為平衡時(shí)的氣相樣品和液相樣品，用阿貝折光儀測(cè)其折光率。最后將溶液倒入指定的儲(chǔ)液瓶。,記錄完畢后，再向蒸餾瓶?jī)?nèi)再加入0.5cm3乙醇，按前述方法測(cè)定沸點(diǎn)及氣液兩相的折射率。再依次加入2，3cm3乙醇，作同樣實(shí)驗(yàn)。 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將母液放入回收瓶?jī)?nèi)。

6、用少量乙醇洗滌蒸餾瓶。待其冷卻至室溫后，注入30cm3乙醇，然后按前述方法測(cè)定依次測(cè)定加入0.5，2，3，5cm3環(huán)己烷，測(cè)定其沸點(diǎn)。分別測(cè)定它們的沸點(diǎn)及氣液相樣品的折射率。,操作要點(diǎn),由于沸點(diǎn)及氣液兩相折光率的測(cè)定需要?dú)庖浩胶獾臈l件下測(cè)定，因此應(yīng)注意以下幾個(gè)操作要點(diǎn)： 變壓器調(diào)節(jié)電壓時(shí)，應(yīng)由零開(kāi)始逐漸加大電壓使溶液緩慢加熱。每種濃度樣品其沸騰狀態(tài)應(yīng)盡量一致。即氣泡連續(xù)、均勻冒出為好，不要過(guò)于激烈也不要過(guò)于慢。 蒸氣在冷凝管中的高度應(yīng)保持在2cm左右，溫度計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定后體系達(dá)到平衡，(溫度保持恒定，證明氣液相達(dá)到平衡，一般約10分鐘) 最初收集在球形凹槽內(nèi)的冷凝液常不能代表平衡時(shí)的氣相的組成。因

7、此需將最初的冷凝液傾倒回?zé)?3次。,注意事項(xiàng),加熱電熱絲一定要被欲測(cè)液體浸沒(méi)，否則通電加熱時(shí)會(huì)引起有機(jī)溶液的燃燒或燒斷加熱絲，所加電壓不能太大，加熱絲上有小氣泡逸出即可，溫度計(jì)水銀球不要直接碰到加熱絲。 一定要使體系達(dá)到平衡，即溫度計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定，先停止通電加熱再取樣分析。 使用折光儀時(shí)，棱鏡上不能觸及硬物（如滴管）。,數(shù)據(jù)處理,沸點(diǎn)溫度校正 (1)正常沸點(diǎn)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下測(cè)得的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)。通常外界壓力并不恰好等于101.325KPa，因此，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得值作壓力校正。應(yīng)用特魯頓規(guī)則及克勞修斯克拉見(jiàn)龍公式校正。 t壓（273.15+ t測(cè)）/10（101325P）/101325,溫度露莖校正

8、 在作精密的溫度測(cè)量時(shí)，需對(duì)溫度計(jì)讀數(shù)校正。根據(jù)玻璃與水銀膨脹系數(shù)的差異，校正計(jì)算式為： t露1.610-4n（tAtB） 式中tA、tB為露莖部位的溫度值，n為露出在體系外的水銀柱長(zhǎng)度。即圖4中溫度計(jì)的觀測(cè)值與沸點(diǎn)儀軟木塞處溫度計(jì)讀數(shù)之差，并以溫度差值作為長(zhǎng)度單位。,校正后溶液的正常沸點(diǎn)為 t沸t測(cè)t壓t露 作出折光率組成標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)所得蒸出液和蒸餾液的折光率，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出對(duì)應(yīng)的成分。 作環(huán)己烷乙醇的Tx圖。并從圖中確定出最低恒沸點(diǎn)和恒沸物組成。,思考問(wèn)題,閃蒸現(xiàn)象、分餾現(xiàn)象及暴沸現(xiàn)象是指什么？如何消除？ 如出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象、分餾現(xiàn)象及暴沸現(xiàn)象，將使繪出的相圖圖形會(huì)產(chǎn)生什么變化？ 過(guò)熱現(xiàn)象是指什么？如果有過(guò)熱現(xiàn)象所得相圖區(qū)如何變化？ 雙液系相圖實(shí)驗(yàn)中，氣液兩相溫度應(yīng)不應(yīng)該一致？實(shí)際上是否一致？為什么怎樣防止溫度