二元液系相圖的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)三二元液系相圖的測(cè)定一、目的要求掌握二組分沸點(diǎn)一組成圖的測(cè)繪方法；掌握阿貝（Abbe）折光儀及超級(jí)恒溫槽的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理兩種液態(tài)物質(zhì)以任何比例混合都形成均相溶液的系統(tǒng)稱這完全互中溶雙液系。在恒定壓力下溶液沸點(diǎn)與平衡的氣液相組成的關(guān)系，可用沸點(diǎn)一組成圖（tx圖）表示。完全互溶雙液系的沸點(diǎn)一組成圖可分為兩三種：一種為最簡(jiǎn)單的情況，溶液沸點(diǎn)介于兩個(gè)純組分沸點(diǎn)之間，如圖6-1所示?？v坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示組分B的摩爾分?jǐn)?shù)（xB,yB）。下面一條曲線表示氣液平衡時(shí)溫度（即溶液沸點(diǎn)）與液想組成的關(guān)系，稱液相線（Tx線）。上面的線表示平衡溫度與氣相組成的關(guān)系，稱氣相線（Ty線）。若總組成為ZB

2、的系統(tǒng)在壓力p及溫度t時(shí)達(dá)到氣液兩相平衡，其液相組成為xB氣相組成為yB（見(jiàn)圖6-1）。另兩種類型為具有恒沸點(diǎn)的完全互溶雙液系統(tǒng)氣液平衡相圖，如圖6-2所示。其中（a）為具有低恒沸點(diǎn)相圖，（b）為具有高恒沸點(diǎn)相圖。這兩類相圖中氣相線與液相線在某處相切。相切點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度稱為恒沸溫度，對(duì)應(yīng)組成的混合物稱恒沸混合物。恒沸混合物在恒沸點(diǎn)達(dá)氣液平衡，平衡的氣、液組成相同。同一雙液系在不同壓力下，恒沸點(diǎn)及恒沸混合物是不同的。1AYt2XmHae-z具有恒at點(diǎn)輛點(diǎn)-爼成相圖本實(shí)驗(yàn)用氣液沸點(diǎn)儀見(jiàn)國(guó)6-3）在一定壓力下通常在大氣壓力下），測(cè)定不同麒威即加入平衡沸點(diǎn)儀溶液的組成）的環(huán)己烷和乙醇構(gòu)成的溶液達(dá)到氣液

3、平衡時(shí)的溫度及氣、液相組成.根據(jù)這些資料統(tǒng)在此壓力下的沸點(diǎn)-組成閣-相圖與壓力有關(guān)，制作相閣時(shí)必須注明其平衡壓力值-aS6-3三夜平衡儀nniiEun?1-溫度計(jì)；2-電熱絲；凝管；4-液相取樣口；5-氣相冷凝液取祥口：占瓷氣排出口：7喪壓器接頭*兩種純液體構(gòu)成理想混合物時(shí)苴中各齟分的氣液平衡分壓在所有濃度范圍內(nèi)蘇瞼拉烏爾定崔：aPl=P-1PX29-1.）式中：01、歹功兩組分氣液平衡時(shí)氣相分壓；丄巧?；昶胶鈺r(shí)兩組分的液相物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)；4X、F；為兩組分純液體在平衡溫度下的飽和談氣壓.I（6-2）裁麹讎?yán)硐霚睾衔?苴性質(zhì)則不符合拉烏爾定崔，在低壓下可符合下列各式所示關(guān)丟:亠Pl=PlalP

4、2ai=?iAia2=FM2式中：總廣函兩組分在平衡液相中的活度；4兒、尸2兩組分在平衢液相中的活度系數(shù)；4（6-4）+活度丟數(shù)除與兩齟分本性有關(guān)外，還與謚度.壓力及齟成有關(guān).根據(jù)分壓定隹及式（6-2）（6-3）可猖：aFE戸2花式中：F為氣液平衡總壓丄兒、尸2為兩爼分在平衡氣相中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)4當(dāng)以手冊(cè)上查到一定爲(wèi)度下的Fl、P2t并叢栢圖上查到平衡總壓F及在此溫度下氣液平衢時(shí)的沐必（叱“為，就可用式（佔(zhàn)）計(jì)算岀各組分在平衡液相中的活度丟數(shù)片、匕.4濬液的折射率隨它的組成而改變n如果一定遍度下配制一系列已知組分的二組綁容液測(cè)定出它們的折射率，可繪制出反映此溶液蛆成與折射率關(guān)系的標(biāo)淮曲線.根據(jù)些

5、標(biāo)淮曲線可由此二組分溶液在給定溫度下的折射率查猖苴組成-亦可由實(shí)騎數(shù)據(jù)回歸對(duì)組成與折射率的關(guān)系式，由關(guān)丟式計(jì)篡混合溶液在不同折射率下的蛆成口丄rtmne喚三、儀器和試劑沸點(diǎn)儀1套；超級(jí)恒溫槽一臺(tái)；阿貝折射儀一臺(tái)；變壓器一臺(tái)；0.1刻度溫度計(jì)（501OOC）1支；30ml小滴瓶6個(gè)；20ml量筒2個(gè)；毛細(xì)滴管2支；洗耳球1個(gè)；擦鏡紙若干。無(wú)水乙醇（A.R）,環(huán)己烷（A.R）,I訓(xùn)號(hào)不同組成環(huán)己環(huán)-乙醇溶液，丙酮。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、接好超級(jí)恒溫槽與折射儀間的循環(huán)水管，將超級(jí)恒溫槽溫度調(diào)至25.0C。2、校正折射儀，校正方法見(jiàn)71。3、繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；用吸量管配制6種不同體積百分?jǐn)?shù)（10、25、40、5

6、5、70、85%環(huán)己烷）各10ml的乙醇一環(huán)己烷溶液，分別放在6個(gè)干燥的30ml滴瓶中（注意蓋嚴(yán)）。記錄配制時(shí)室溫。用折射儀分別測(cè)定各溶液的折射率（三學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)不做此步，標(biāo)準(zhǔn)線數(shù)據(jù)由教師給出）。4讀大氣壓力。在干燥的沸點(diǎn)儀內(nèi)，加入實(shí)驗(yàn)室配制好的乙醇一環(huán)己烷I號(hào)溶液。使沸點(diǎn)儀內(nèi)液面達(dá)到溫度計(jì)水銀球約一半的位置。開(kāi)冷卻水。沸點(diǎn)儀電熱絲接至變壓器20V的輸出位置，加熱至沸騰，使氣相冷凝液充分回流。此時(shí)應(yīng)注意觀察溫度。當(dāng)在23min內(nèi)溫度不變時(shí)，認(rèn)為氣液相達(dá)到平衡，記下溫度數(shù)值。停止加熱。迅速用干燥的毛細(xì)滴管先取氣相冷凝液樣品，測(cè)其折射率。用丙酮洗凈折射儀棱鏡后，再用另一支干燥的毛細(xì)滴管取液相樣品，測(cè)定

7、其折射率。洗凈棱鏡做好下次測(cè)定的準(zhǔn)備工作。測(cè)定完畢，放出I號(hào)溶液裝入原溶液瓶?jī)?nèi)（切勿裝錯(cuò)）。6、在沸點(diǎn)儀內(nèi)加入II號(hào)溶液，按上述步驟重復(fù)操作。再依次測(cè)量III訓(xùn)號(hào)溶液。7、實(shí)驗(yàn)完畢，切斷超級(jí)恒溫槽電源，擦凈折射儀。重讀大氣壓。五、數(shù)據(jù)處理1、在標(biāo)準(zhǔn)線上根據(jù)不同標(biāo)號(hào)溶液的折射率查出相應(yīng)的氣、液相組成，如所測(cè)溫度與標(biāo)準(zhǔn)線不符，則按溫度每升高1C折射率下降0.0005校正后再查。2、用實(shí)測(cè)溫度和氣、液平衡組成繪制乙醇一環(huán)己烷的t-x圖，從圖上查出最低恒沸組成和恒沸溫度。3、計(jì)算含乙醇的物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10及0.80的環(huán)己烷乙醇溶液在它們氣液平衡溫度下兩組分的活度系數(shù)（兩組分在平衡溫度下的純物質(zhì)飽和蒸氣壓由附錄十九查出）。六、注意事項(xiàng)1、變壓器輸出電壓應(yīng)緩緩上調(diào)至液體沸騰為止，一般不得超過(guò)20V,否則會(huì)燒斷電熱絲。2、沸點(diǎn)儀中所加溶液必須使液面超過(guò)其內(nèi)的電熱絲玻管。3、每次測(cè)定前，取樣管和折射儀棱鏡玻璃面必須用洗耳球吹干，否則將嚴(yán)重影響測(cè)定結(jié)果。七、思考題1、本實(shí)驗(yàn)中沸點(diǎn)儀及毛細(xì)滴管為什么必須干燥？本