實(shí)驗(yàn)8三組分體系等溫相圖PPT課件

1、 實(shí)驗(yàn)8 三組分體系等溫相圖 物理化學(xué)研究室物理化學(xué)研究室 何廣平何廣平實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)熟悉相律，掌握用三角形坐標(biāo)表示三組 分體系相圖。 (2) 掌握用溶解度法繪制相圖的基本原理。(3) 用溶解度法作出具有一對(duì)共軛溶液的氯 仿醋酸水體系相圖 為什么三組分體系需采用三角形坐標(biāo)描述相圖？ 三組分體系C=3，在等溫等壓條件，根據(jù)相律，體系的條件自由度f*為 f* = 3 - 式中，為體系的相數(shù)，體系最大條件自由度 f f* * *maxmax =3-1=2 =3-1=2因此，濃度變量最多只有兩個(gè),可用平面圖表示體系狀態(tài)和組成之間的關(guān)系，稱為三元相圖。通常用等邊三角形坐標(biāo)表示。 什么是三角形坐

2、標(biāo)？ 等邊三角形頂點(diǎn)分別表示三個(gè)純物質(zhì)A、B、C，AB、BC、CA三條邊分別表示A和B、B和C、C和A所組成的二組分體系的組成，三角形內(nèi)任何一點(diǎn)則表示三組分體系的組成。圖1.1中的P點(diǎn)，其組成表示如下: 經(jīng)P點(diǎn)作平行于三角形三邊的直線，并交三邊于a、b、c三點(diǎn)。若將三邊均分成100等分，則P點(diǎn)的A、B、C組成分別為:A=Pa=Cb，B=Pb=Ac，C=Pc=Ba。 思考：思考：（1）E、P、F點(diǎn) 構(gòu)成的曲線是什么曲線？（2）C點(diǎn)和E點(diǎn)代表什么溶液？他們?yōu)槭裁捶Q為共軛溶液？關(guān)于三角形坐標(biāo)的點(diǎn)、線與面？關(guān)于三角形坐標(biāo)的點(diǎn)、線與面？ E、P、F點(diǎn)構(gòu)成溶解度曲線，溶解度曲線內(nèi)是兩相區(qū)，而曲線外是單相區(qū)

3、。 組成介于EF之間的系統(tǒng)分為兩層，一層是水在氯仿中的飽和溶液（C點(diǎn)），一層是氯仿在水中的飽和溶液（E點(diǎn)），這對(duì)溶液稱為共軛溶液。K1L1、K2L2是連結(jié)線，連接線上的兩點(diǎn)也為共軛溶液.由于醋酸在兩層中并非等量分配，因此代表兩層濃度的各對(duì)應(yīng)點(diǎn)K1L1等的連線不一定與底邊平行。 如已知物系點(diǎn)，則可根據(jù)連線利用杠桿規(guī)則求得共軛溶液數(shù)量的比值。 由于溶解度曲線內(nèi)是兩相區(qū)，而曲線外是單相區(qū)，利用體系在相變化時(shí)清濁現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以判斷體系中各組分間互溶度的大小，繪制溶解度曲線與連接線。如何用溶解度法作出具有一對(duì)共軛溶液的氯仿醋酸水體系相圖？ 溶解度曲線的繪制：溶解度曲線的繪制： 本實(shí)驗(yàn)是向均相的氯仿醋酸

4、體系滴加水使之變成二相混合物的方法，確定二相間的相互溶解度，繪制溶解度曲線。 具體做法如下：具體做法如下： 預(yù)先混合互溶氯仿、醋酸溶液，其組成用N表示，在此透明的氯仿、醋酸溶液中加入水，則體系將沿著B移動(dòng)，到L點(diǎn)時(shí)體系從清變混，此終點(diǎn)很明顯。終點(diǎn)L的組成可根據(jù)氯仿、醋酸、水的用量算出。配制不同的氯仿、醋酸混合溶液，可得到一系列不同組成終點(diǎn)，則可畫出溶解度曲線。連接線的繪制：連接線的繪制：根據(jù)所繪制的溶解度曲線，在兩相區(qū)配制混合溶液，達(dá)平衡時(shí)，兩相的組成一定，只需分析每相中的一個(gè)組分的含量(重量百分組成)，在溶解度曲線上就可以找出每相的組成點(diǎn)，連接共軛溶液組成點(diǎn)的連線，即為連結(jié)線。本實(shí)驗(yàn)先在兩相

5、區(qū)內(nèi)配制兩個(gè)混合液(組成已知)，然后用NaOH分別滴定每對(duì)共軛相中的醋酸含量，根據(jù)醋酸含量在溶解度曲線上找出每對(duì)共軛相的組成點(diǎn)，連接此二組成點(diǎn)即為連結(jié)線(注意：連結(jié)線必須通過混合液的物系點(diǎn))。 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器實(shí)驗(yàn)試劑與儀器 帶塞錐形瓶(100mL) 2只 帶塞錐形瓶(25mL) 4只 酸式滴定管(20mL) 1只 堿式滴定管(50mL) 1只 移液管(1mL、2mL) 各1只 刻度移液管(10mL、20mL) 各1只 錐形瓶(150mL) 2只 冰醋酸(分析純) 氯仿（分析純） 標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液(0.2mo1dm-3) 酚酞指示劑。 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 (1)測(cè)定溶解度曲線測(cè)定溶解度曲線 在潔凈

6、的酸式滴定管內(nèi)裝水，用移液管移取6.00mL氯仿及1.00mL醋酸于干燥的100mL帶塞錐形瓶中，然后慢慢滴加水，同時(shí)不停搖動(dòng)，至溶液由清變渾，即為終點(diǎn)，記下水的體積，再向此瓶中加入2.00mL醋酸，體系又成均相，再用水滴定至終點(diǎn)，然后依次用同樣方法加入4.0mL、7.0mL醋酸，分別用水滴至終點(diǎn)，記錄每次各組分的用量。最后再加入40.00mL水，加塞搖動(dòng)，并每間隔5min搖動(dòng)一次，30min后用此溶液測(cè)連結(jié)線(溶液A)。 另取一只干燥的100mL帶塞錐形瓶，用移液管加入2.00mL氯仿及5.00mL醋酸，用水滴至終點(diǎn)，以后依次加入3.00mL、6.00mL、8.00mL醋酸，分別用水滴定至終

7、點(diǎn)，并記錄每次各組分的用量。最后再加入10.00mL氯仿和6.00mL醋酸，每隔5min搖一次，30min后用于測(cè)定另一條連結(jié)線(溶液B)。 (2(2）連結(jié)線的測(cè)定）連結(jié)線的測(cè)定 分別將上面所得的兩份溶液(A、B)迅速移到干燥清潔的分液漏斗中，經(jīng)半小時(shí)后，待二層液分清，將上下兩層溶液分離。用干燥的移液管分別吸取A上層液約2mL，下層液約2mL于已稱重的2個(gè)25mL帶塞錐形瓶中，再稱其重量，然后用水洗入100mL錐形瓶中，以酚酞為指示劑，用0.5moldm-3標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定各層溶液中醋酸的含量。 同法吸取B液上層2ml、下層2ml，稱重并滴定之。思考：思考： （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，在進(jìn)行上述

8、實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，需記錄那些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，在進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，需記錄那些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？（2）利用這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何獲得溶解度曲線與連接線？并繪制出相圖？）利用這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何獲得溶解度曲線與連接線？并繪制出相圖？實(shí)驗(yàn)評(píng)注與拓展實(shí)驗(yàn)評(píng)注與拓展 (1) 因所測(cè)體系含有水的成分，故玻璃器皿均需干燥。 (2) 在滴加水的過程中須一滴一滴地加入，且需不停地?fù)u動(dòng)錐形瓶，由于分散的“油珠”顆粒能散射光線，所以體系出現(xiàn)渾濁，如在2min3min內(nèi)仍不消失，即到終點(diǎn)。(3) 在實(shí)驗(yàn)過程中注意防止或盡可能減少氯仿和醋酸的揮發(fā)，測(cè)定連結(jié)線時(shí)取樣要迅速。 （4）對(duì)于三元體系，只要組分間能形成一對(duì)以上的共軛溶液，原則上都能用溶解度法繪制相圖。但選擇體系時(shí)因考慮毒性小組分，各組分的揮發(fā)度盡可能小，并且各組分的溶解度受溫度的影響較少，盡可能避免引入實(shí)驗(yàn)誤差。提問與思考提問與思考 (1) 為什么根據(jù)體系由清變混的現(xiàn)象可測(cè)定相界， 確定終點(diǎn)？ (2) 如連結(jié)線不通過物系點(diǎn)，其原因可能是什么？ (3) 本實(shí)驗(yàn)中根據(jù)什么原理求出苯醋酸水體系 的連結(jié)線？（4）為什么說具有一對(duì)共軛溶液的三組分體系相圖 對(duì)確定各區(qū)的萃取條件極為重要？參考文獻(xiàn)（1）吳子生等主編物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，北京 高等教育出版社（