三元相圖的繪制詳解教學(xué)備用

1、三元相圖的繪制本實(shí)驗(yàn)是綜合性實(shí)驗(yàn)。其綜合性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及相關(guān)知識(shí)的綜合本實(shí)驗(yàn)涉及到多個(gè)基本概念，例如相律、相圖、溶解度曲線、連接線、等邊三角形坐標(biāo)等，尤其是在一般的實(shí)驗(yàn)中（比如分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等）作圖都是用的直角坐標(biāo)體系，幾乎沒(méi)有用過(guò)三角坐標(biāo)體系，因此該實(shí)驗(yàn)中的等邊三角形作圖法就具有獨(dú)特的作用。這類相圖的繪制不僅在相平衡的理論課中有重要意義，而且對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和化工廠中經(jīng)常用到的萃取分離中具有重要的指導(dǎo)作用。2.運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法和操作的綜合本實(shí)驗(yàn)中涉及到多種基本實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)儀器（如電子天平、滴定管等）的使用。本實(shí)驗(yàn)中滴定終點(diǎn)的判斷，不同于分析化學(xué)中的大多數(shù)滴定。本實(shí)

2、驗(yàn)的滴定終點(diǎn)，是在本來(lái)可以互溶的澄清透明的單相液體體系中逐漸滴加試劑，使其互溶度逐漸減小而變成兩相，即“由清變渾”來(lái)判斷終點(diǎn)。準(zhǔn)確地掌握滴定的終點(diǎn)，有助于學(xué)生掌握多種操作，例如取樣的準(zhǔn)確、滴定的準(zhǔn)確、終點(diǎn)的判斷準(zhǔn)確等。一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握相律，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三組分相圖的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法。二.實(shí)驗(yàn)原理三組分體系k = 3，根據(jù)相律：f = k+2 = 5式中為相數(shù)。恒定溫度和壓力時(shí)：f = 3當(dāng)= 1，則f = 2因此，恒溫恒壓下可以用平面圖形來(lái)表示體系的狀態(tài)與組成之間的關(guān)系，稱為三元相圖。一般用等邊三角形的方法表示三元相圖。在萃取時(shí)，具有一對(duì)共

3、軛溶液的三組分相圖對(duì)確定合理的萃取條件極為重要。在定溫定壓下，三組分體系的狀態(tài)和組分之間的關(guān)系通?？捎玫冗吶切巫鴺?biāo)表示，如圖1所示： 圖1 圖2 等邊三角形三頂點(diǎn)分別表示三個(gè)純物質(zhì)a，b，c。ab，bc，ca，三邊表示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)任一點(diǎn)則表示三組分體系的組成。如點(diǎn)p的組成為： a%cb b%=ac c%=ba具有一對(duì)共軛溶液的三組分體系的相圖如圖2所示。該三液系中，a和b，及a和c完全互溶，而b和c部分互溶。曲線defhijkl為溶解度曲線。ei和dj是連接線。溶解度曲線內(nèi)（abdefhijklca）為單相區(qū)，曲線外為兩相區(qū)。物系點(diǎn)落在兩相區(qū)內(nèi)，即

4、分為兩相。圖3（a醋，b水，c氯仿）繪制溶解度曲線的方法有許多種，本實(shí)驗(yàn)采用的方法是：將將完全互溶的兩組分（如氯仿和醋酸）按照一定的比例配制成均相溶液（圖中n點(diǎn)），再向清亮溶液中滴加另一組分（如水），則系統(tǒng)點(diǎn)沿bn線移動(dòng)，到k點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)由清變渾。再往體系里加入醋酸，系統(tǒng)點(diǎn)則沿ak上升至n點(diǎn)而變清亮。再加入水，系統(tǒng)點(diǎn)又沿bn由n點(diǎn)移至j點(diǎn)而再次變渾，再滴加醋酸使之變清如此往復(fù)，最后連接k、j、i即可得到互溶度曲線，如圖3所示。三. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1. 儀 器：具塞磨口錐形瓶，酸式滴定管，堿式滴定管，移液管，分析天平。2. 藥 品：冰醋酸，氯仿，naoh溶液（0.2mol·mol3），酚酞指示劑

5、。四.操作要點(diǎn)（各實(shí)驗(yàn)步驟中的操作關(guān)鍵點(diǎn)）1. 因所測(cè)的體系中含有水的成分，所以玻璃器皿均需干燥。2. 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意防止或盡可能減少氯仿和乙酸的揮發(fā)，測(cè)定連接線時(shí)取樣要迅速。3. 當(dāng)體系中乙酸含量少時(shí)，滴加水要逐滴加入，注意判斷終點(diǎn)。在滴加水的過(guò)程中須一滴滴地加入，且需不停地振搖錐形瓶，待出現(xiàn)渾濁并在2-3分鐘內(nèi)不消失，即為終點(diǎn)。特別是在接近終點(diǎn)時(shí)要多加振搖，這時(shí)溶液接近飽和，溶解平衡需較長(zhǎng)時(shí)間。1.在潔凈的酸式滴定管內(nèi)裝水，移取6ml氯仿及1ml醋酸于干燥潔凈的100ml磨口錐形瓶中，然后慢慢滴入水，且不停地振搖，至溶液由清變濁，即為終點(diǎn)，記下水的體積。再向此瓶中加入2ml醋酸。體系又

6、成均相，繼續(xù)用水滴至終點(diǎn)。同法再依次加入3.5ml，6.5ml醋酸，并分別再用水滴定，記錄各次各組分的用量。最后加入40ml的水，蓋緊瓶塞，每隔5min振搖一次，約30min后將此溶液作測(cè)量連接線使用(溶液1)。2.另取一干燥潔凈的100ml磨口錐形瓶，用移液管移入1ml氯仿和3ml醋酸。用水滴定至終點(diǎn)，以后依次再添加2ml，5ml，6ml醋酸。分別用水滴定至終點(diǎn)。記錄各次各組分的用量。最后加入9ml氯仿和5ml醋酸，混合均勻，每隔5min振搖一次，約30min后作為測(cè)量另一根連接線使用(溶液2)。3.將2只25ml磨口錐形瓶稱重，待用。將溶液1和溶液2靜置，待溶液分層后，用干燥潔凈的移液管吸

7、取溶液1上層2ml，下層2ml，分別放入已經(jīng)稱重的25ml磨口錐形瓶中，再稱其重量。然后以酚酞為指示劑，用0.5m的naoh溶液滴定至終點(diǎn)。根據(jù)兩相中乙酸的含量確定溶解度曲線上的兩個(gè)點(diǎn)，兩個(gè)點(diǎn)連接即為連接線。4.同步驟3，移取溶液2上層液2ml和下層液2ml，稱重并滴定。五.本實(shí)驗(yàn)的成敗關(guān)鍵1. 酸式滴定管和堿式滴定管的操作正確和規(guī)范。2. 測(cè)定溶解度曲線時(shí)滴定終點(diǎn)“由清變渾”的準(zhǔn)確判斷。六.思考題及解答（一）判斷題1. 本實(shí)驗(yàn)每一次往體系中加入氯仿或者醋酸時(shí)，其體積都必須精確到0.01ml。2. 本實(shí)驗(yàn)所用的具塞磨口錐形瓶在臨用前，一定要清潔且干燥。3. 連結(jié)兩個(gè)成平衡的相點(diǎn)的線段稱為連結(jié)線

8、。（二）單選題1. 關(guān)于本實(shí)驗(yàn)所用的三角形坐標(biāo)的特點(diǎn)，不正確的說(shuō)法是：a. 在過(guò)三角形某一頂點(diǎn)的任一直線上所代表的體系中，另外兩組分的濃度都相同b. 任意兩點(diǎn)代表的體系組成新體系時(shí)，新體系的物系點(diǎn)必在原來(lái)兩點(diǎn)的連接線上c. 任意三個(gè)點(diǎn)代表的體系組成新體系時(shí)，新體系的物系點(diǎn)必在原來(lái)三點(diǎn)連成的三角形內(nèi)d. 在平行于三角形一邊的直線上所有的點(diǎn)代表的體系中，某個(gè)組分的濃度是固定不變的2. 本實(shí)驗(yàn)中用水滴定醋酸-氯仿體系時(shí)終點(diǎn)的現(xiàn)象是：a. 體系由無(wú)色變?yōu)闇\紅色 b. 體系由清變渾c. 體系由淺紅色變?yōu)闊o(wú)色 d. 體系由渾變清3. 在本實(shí)驗(yàn)所繪制的相圖5-2中，區(qū)域和的相數(shù)分別為：a. 1、2 b. 2

9、、1 c. 1、1 d. 2、2圖5-2答案：判斷題：1（對(duì)） 2（對(duì)） 3 （對(duì)） 單選題：1 a 2 b 3 b七問(wèn)題討論:1.若滴定過(guò)程中不小心超過(guò)終點(diǎn)，是否需要重做？答：滴定過(guò)程中若不小心超過(guò)終點(diǎn)，可以再滴加幾滴醋酸（記錄加入量），至剛由渾變清作為終點(diǎn)，記錄實(shí)際各組分的用量。無(wú)需返工。2不同溫度時(shí)各物質(zhì)的密度：3.為什么說(shuō)具有一對(duì)共軛溶液的三組分體系的相圖對(duì)確對(duì)各區(qū)的萃取條件極為重要？答：（如下圖）將組成為n的混合溶液加入b后，體系沿nb線向b方向變化，當(dāng)總組成為o點(diǎn)時(shí)，此時(shí)體系為兩相x1，y1。如果把這兩層溶液分開(kāi)，分別除去b，得由s、f點(diǎn)代表的兩個(gè)溶液（s在bx的反向延長(zhǎng)線上，f在by的反向延長(zhǎng)線上）。這就是說(shuō)經(jīng)過(guò)一次萃取除去溶劑后，能把原來(lái)組成為n的原溶液分成s和f兩個(gè)溶液，其中s含c較