超詳細(xì)三組分體系相圖的制備實(shí)驗(yàn)

1、中國(guó)石油大學(xué)化學(xué)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一三組分體系相圖的制備一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹苽涞葴?、等壓下苯水乙醇三組分體系相圖。二.實(shí)驗(yàn)原理三組分體系的組成可用等邊三角坐標(biāo)表示。等邊三角形三個(gè)頂點(diǎn)分別代表純組分 A、B 和 C，則 AB 線(xiàn)上各點(diǎn)相當(dāng)于 A 和 B 組分的混合體系，BC 線(xiàn)上各點(diǎn)相當(dāng)于 B 和 C 的 組分的混合體系。AC 線(xiàn)上各點(diǎn)相當(dāng)于 A 和 C 的組分的混合體系。在苯水乙醇三組分體系中，苯與水是部分互溶的，而乙醇和苯、乙醇和水都是 完全互溶的。設(shè)由一定量的苯和水組成一個(gè)體系，其組成為 K，此體系分為兩相：一相 為水相，另一項(xiàng)為苯相。當(dāng)在體系中加入乙醇時(shí)，體系的總組成沿 AK 線(xiàn)移至 N 點(diǎn)。此

2、 時(shí)乙醇溶于水相及苯相，同時(shí)乙醇促使苯與水互溶，故此體系由兩個(gè)分別含有三個(gè)組分 的液相組成，但這兩個(gè)液相的組成不同。若分別用 b1、c1 表示這兩個(gè)平衡的液相的組成， 此兩點(diǎn)的連線(xiàn)成為連系線(xiàn)，這兩個(gè)溶液稱(chēng)為共軛溶液。代表液液平衡體系中所有共軛 液相組成點(diǎn)的連線(xiàn)稱(chēng)為溶解度曲線(xiàn)（如圖 1-1）。曲線(xiàn)以下區(qū)域?yàn)閮上喙泊鎱^(qū)，其余部分為均相區(qū)。此圖稱(chēng)為含一對(duì)部分互溶組分的三組分體系液液平衡相圖。圖 1-1 三組分體系液液平衡相按照相律，三組分相圖要畫(huà)在平面上，必須規(guī)定兩個(gè)獨(dú)立變量。本實(shí)驗(yàn)中，它2 / 8 們分別是溫度（為室溫）和壓力（為大氣壓）。三.實(shí)驗(yàn)儀器與藥品1.儀器25mL 酸式滴定管 2 支，5

3、mL 移液管 1 支，50mL 帶蓋錐形瓶 8 個(gè)。2.藥品 苯（分析純），無(wú)水乙醇（分析純），蒸餾水。四.實(shí)驗(yàn)步驟1.取 8 個(gè)干燥的 50mL 帶蓋錐形瓶，按照記錄表格中的規(guī)定體積用滴定管及移液管 配制 6 種不同濃度的苯乙醇溶液，及兩種不同濃度的水乙醇溶液。2.用滴定管向已配好的水乙醇溶液中滴苯，至清液變濁，記錄此時(shí)每種清液中水 的體積。滴定時(shí)必須充分搖蕩，同時(shí)注意動(dòng)作迅速，盡量避免由于苯、乙醇的揮發(fā)而引 入的誤差。3.讀取室溫。4.記錄表格。表 1-1 溶解度曲線(xiàn)有關(guān)數(shù)據(jù)溶液 編號(hào)體積（mL）質(zhì)量（g）質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）苯水乙醇苯水乙醇合計(jì)苯.8595苯水乙醇123456781.001.5

4、02.503.003.504.003.502.505.004.003.502.501.504.00五.數(shù)據(jù)處理將各溶液滴定終點(diǎn)時(shí)各組分的體積，根據(jù)它們?cè)趯?shí)驗(yàn)溫度下的密度（查附錄二和 附錄三）換算為質(zhì)量，求出各溶液滴定終點(diǎn)時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)的濃度。求出各溶液滴定終點(diǎn)時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)的濃度。將所得的點(diǎn)及笨與水的相互溶解的點(diǎn)（見(jiàn)附錄一）繪于三角坐標(biāo)紙上，并將各點(diǎn)連成平滑曲線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法如下：已知苯、水、乙醇的體積，參照附錄三（見(jiàn)下圖）以及其中的公式，可求出各自的密度，再換算為質(zhì)量。公式為：d =A +B+Ct2+Dt3式中：d 密度(g/cm3)；t 溫度（），。實(shí)驗(yàn)中t=21依次

5、計(jì)算得到如下數(shù)據(jù)表：溶解度曲線(xiàn)有關(guān)數(shù)處理結(jié)果表溶液編號(hào)體積(mL)質(zhì)量(g)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(%)苯水乙醇苯水乙醇合計(jì)苯水乙醇10.10 3.501.500.093.491.214.791.872.925.320.152.502.500.142.492.024.652.8654.342.831.002.605.000.902.594.037.5211.835.153.141.501.70 4.001.351.703.236.2821.327.651.152.501.003.502.251.002.826.0736.916.846.363.000.552.502.700.552.025.2751.21

6、0.438.473.500.35 1.503.150.351.214.7166.97.4325.784.000.15 1.003.600.150.814.5678.93.2917.8把以上處理結(jié)果在等邊三角形坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、連線(xiàn)，得到苯-水-乙醇三組分體系相圖。六.思考題1本實(shí)驗(yàn)所用的滴定管（盛苯的）、錐形瓶、移液管等為什么必須干燥？答：由于本實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)要求比較精確，微小的誤差就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤影響，會(huì)影響三組分體系相圖的繪制。因此，實(shí)驗(yàn)前將滴定管（盛苯的）、錐形瓶、移液管等干燥是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。如果上述儀器不干燥，會(huì)使混合溶液中的水的體積增加，使得計(jì)算的水的質(zhì)量小于水的實(shí)際質(zhì)量，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2當(dāng)體系組成分別在溶解度曲線(xiàn)上方及下方時(shí)，這兩個(gè)體系的相數(shù)有什么不同？ 在本實(shí)驗(yàn)中是如何判斷體系總組成正處于溶解度曲線(xiàn)上的？此時(shí)為幾相？答：當(dāng)體系組成在溶解度曲線(xiàn)上方時(shí)，體系的相數(shù)是二，當(dāng)體系組成在溶解度曲線(xiàn)下方時(shí)，體系的相數(shù)是三；本實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為溶液剛出現(xiàn)渾濁時(shí)體系總組成正處于溶解度曲線(xiàn)上，此時(shí)為兩相。3溫度升高，體系的溶解度曲線(xiàn)會(huì)發(fā)生什么樣的變化？在本實(shí)驗(yàn)操作中 應(yīng)注意哪些問(wèn)題，以防止溫度變化而影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性？答：當(dāng)溫度升高時(shí)，三組分體系溶解度曲線(xiàn)會(huì)下降。注意不要用手捂住試劑瓶，以免增加溫度，從而影響