氣液相圖的繪制

氣液相圖的繪制[]第一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制

了解繪制雙液系相圖的基本原理和方法。繪制環(huán)已烷—乙醇雙液體系的沸點(diǎn)組成圖，確定其恒沸組成和恒沸溫度。掌握回流冷凝法測(cè)定溶液沸點(diǎn)的方法。掌握阿貝折射儀的使用方法。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡诙?yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制在恒定壓力下，表示溶液沸點(diǎn)與組成關(guān)系的相圖稱(chēng)為沸點(diǎn)-組成圖，即為T(mén)-x相圖。完全互溶雙液系的T-x圖可分為三類(lèi)：（1）理想雙液系，溶液沸點(diǎn)介于兩純物質(zhì)沸點(diǎn)之間。（2）各組分對(duì)拉烏爾定律發(fā)生正偏差，溶液具有最低恒沸點(diǎn)。（3）各組分對(duì)拉烏爾定律發(fā)生負(fù)偏差，溶液具有最高恒沸點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理第三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二、實(shí)驗(yàn)原理雙液系氣液平衡相圖的繪制完全互溶雙液系沸點(diǎn)－組成圖(a)理想雙液系(b)具有最低恒沸點(diǎn)(c)具有最高恒沸點(diǎn)第四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二、實(shí)驗(yàn)原理將不同組成的環(huán)己烷-乙醇系統(tǒng)在沸點(diǎn)測(cè)定儀中進(jìn)行蒸餾，當(dāng)氣液兩相達(dá)到后，記下沸點(diǎn)溫度，并測(cè)定平衡時(shí)氣相和液相組成。溶液的組成可以通過(guò)間接的物理方法，因?yàn)榄h(huán)己烷和乙醇的折光率相差較大，且折光率法所用的樣品量少，準(zhǔn)確、快速，對(duì)本實(shí)驗(yàn)較適用。折光率是物質(zhì)的一種特性常數(shù)，溶液的折光率與溶液的組成有關(guān)。因此測(cè)定一系列的已知濃度溶液的折光率，作出一定溫度下溶液的折光率-組成標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，這樣就可以測(cè)定未知溶液的組成。雙液系氣液平衡相圖的繪制第五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制三、實(shí)驗(yàn)儀器水銀溫度計(jì)直流穩(wěn)流電源阿貝折光儀超級(jí)恒溫槽玻璃沸點(diǎn)儀超級(jí)恒溫槽無(wú)水乙醇（A.R）環(huán)已烷（A.R）第六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制四、實(shí)驗(yàn)步驟1、工作曲線(xiàn)的繪制本步驟省略。直接根據(jù)書(shū)上提供的數(shù)據(jù)繪制出25℃下環(huán)已烷—乙醇雙液系系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的折光率-組成工作曲線(xiàn)。第七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2、安裝沸點(diǎn)儀按圖安裝好沸點(diǎn)儀和連接好冷凝水等。雙液系氣液平衡相圖的繪制四、實(shí)驗(yàn)步驟第八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日3、沸點(diǎn)的測(cè)定

自支管中加入所要測(cè)定的溶液（約30mL），其溶液面應(yīng)在水銀球的中部，打開(kāi)冷水，接通電源，調(diào)節(jié)穩(wěn)流電源的電流不大于2A，將溶液緩慢加熱，當(dāng)液體沸騰后，再調(diào)節(jié)電流使液體能從小玻管內(nèi)向外噴溢，且蒸氣能在冷凝管中冷凝，但蒸氣在冷凝管中回流的高度不宜太高，以2cm較合適（調(diào)節(jié)冷卻水）。如此沸騰一段時(shí)間。使冷凝液不斷淋洗小球中液體，直至沸點(diǎn)儀上溫度計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定再維持3-5min，使體系達(dá)到平衡。記下溫度計(jì)上的讀數(shù)和露頸溫度，并記下大氣壓。雙液系氣液平衡相圖的繪制四、實(shí)驗(yàn)步驟第九頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制四、實(shí)驗(yàn)步驟4、取樣并測(cè)定切斷電源，停止加熱，用盛有冰水的250mL燒瓶套在沸點(diǎn)儀底部使體系冷卻，用干燥滴管自冷凝管口伸入小球，吸取其中的部分冷凝液，另一支滴管自支管伸入圓底燒瓶中取溶液1mL，上述兩樣品可分別作為氣相和液相樣品，用阿貝折光儀測(cè)定其折光率。5、系列溶液的測(cè)定將系列樣品按3-4所述的步驟逐一測(cè)定各溶液的沸點(diǎn)和兩相樣品的折光率。第十頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制五、數(shù)據(jù)記錄及處理（一）數(shù)據(jù)表實(shí)驗(yàn)者：實(shí)驗(yàn)日期：室溫：大氣壓：實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后樣品號(hào)12345678環(huán)境溫度計(jì)讀數(shù)瓶口讀數(shù)測(cè)量沸點(diǎn)

氣相冷凝液折射率1

2

3

平均值

液相冷凝液折光率1

2

3

平均值

25℃乙醇折光率

25℃環(huán)己烷折光率

第十一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制五、數(shù)據(jù)記錄及處理（二）數(shù)據(jù)處理根據(jù)雙液系系列標(biāo)準(zhǔn)溶液折光率數(shù)據(jù)，繪制折光率—組成標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)。第十二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制五、數(shù)據(jù)記錄及處理（二）數(shù)據(jù)處理沸點(diǎn)校正（1）正常沸點(diǎn)在Pθ下測(cè)得的沸點(diǎn)稱(chēng)為正常沸點(diǎn)。通常外壓不恰好等于101.325Kpa，因此，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的值作壓力校正。校正式為

△t壓/℃=1/10×(273.15+t測(cè)/℃)×(101325-P/pa)/101325（2）溫度露頸校正在作精密溫度測(cè)量時(shí)，需要對(duì)溫度計(jì)作校正，除了溫度計(jì)的零點(diǎn)和刻度誤差等因素外，還應(yīng)作露頸校正。這是由于玻璃水銀溫度計(jì)未能完全置于被測(cè)體系而引起的。校正值為：

△t露/℃=0.00016×n×（t測(cè)—t環(huán)）

n露在體系外水銀柱的長(zhǎng)度（3）經(jīng)校正后的正常沸點(diǎn)為：

t沸=t測(cè)+t壓+t露第十三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制五、數(shù)據(jù)記錄及處理（二）數(shù)據(jù)處理折光率校正n(平均）=[(n乙醇測(cè)-n乙醇標(biāo)準(zhǔn))+(n環(huán)己烷測(cè)-n環(huán)己烷標(biāo)準(zhǔn))]/2任一樣品的氣相折光率ng=ng(平均值)-n(平均）任一樣品的液相折光率nl=nl(平均值)-n(平均）將經(jīng)過(guò)沸點(diǎn)校正和折光率校正后的數(shù)據(jù)填入下表，并從工作曲線(xiàn)上查處相應(yīng)折光率對(duì)應(yīng)的氣相和液相組成，一并填入下表。第十四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制五、數(shù)據(jù)記錄及處理（二）數(shù)據(jù)處理樣品號(hào)12345678沸點(diǎn)壓力校正露徑校正測(cè)量沸點(diǎn)校正沸點(diǎn)氣相冷凝液折射率123平均值組成液相冷凝液折射率123平均值組成第十五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制五、數(shù)據(jù)記錄及處理（二）數(shù)據(jù)處理根據(jù)上表校正后的沸點(diǎn)和組成繪制出氣—液平衡相圖，確定恒沸組成和恒沸溫度。

第十六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制六、注意事項(xiàng)1、加熱絲一定要被測(cè)液體浸沒(méi)，否則通電加熱時(shí)可能會(huì)引起有機(jī)液體燃燒。2、加熱功率不能太大，加熱絲上有小氣泡逸出即可3、溫度傳感器（或溫度計(jì)）不要直接碰到加熱絲。4、一定要使體系達(dá)到平衡，即溫度數(shù)值穩(wěn)定后讀數(shù)。5、每次取樣量不宜過(guò)多，取樣時(shí)毛細(xì)滴管一定要干燥，不能留有上次的殘液，氣相取樣口的殘液亦要擦干凈。6、整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)折射儀的水溫要恒定，使用折射儀時(shí)，棱鏡不能觸及硬物(如滴管)，擦拭棱鏡用擦鏡紙。

第十七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日雙液系氣液平衡相圖的繪制七、思考題1、在該實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定工作曲線(xiàn)時(shí)折射儀的恒溫溫度與測(cè)定樣品時(shí)折射儀的恒溫溫度是否需要保持一致？為什么？2、過(guò)熱現(xiàn)象對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生什么影響？如何在實(shí)驗(yàn)中盡可能避免？3、在連續(xù)測(cè)定法實(shí)驗(yàn)中，樣品的加入量應(yīng)十分精確嗎？為什么？4、試估計(jì)哪些因素是本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)源？5、為什么工業(yè)上常生產(chǎn)95℅酒精？只用精餾含水酒精的方法是否可能獲得無(wú)水酒精？第十八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日將超級(jí)恒溫槽中的恒溫水通入兩棱鏡的平面夾套內(nèi)。打開(kāi)鎖鈕，把待測(cè)液滴在洗凈擦干的輔助棱鏡5的毛玻璃面上，合上棱鏡，旋緊瑣鈕。調(diào)節(jié)反射鏡7，使光線(xiàn)從測(cè)量棱鏡6的窗口射出，轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤(pán)罩外的旋紐，使測(cè)量望遠(yuǎn)鏡1的目鏡