實驗三揮發(fā)性雙液系相圖

1、實驗三 揮發(fā)性雙液系tx相圖的繪制一、實驗目的1 了解相圖和相律的基本概念。2 用回流冷凝法測定沸點時氣相與液相的組成，繪制雙液系(環(huán)己烷乙醇)的tx圖。并找出恒沸點混合物的組成及恒沸點的溫度。3 了解阿貝折光儀的構造原理，熟悉掌握阿貝折光儀的使用。二、實驗原理 液體的沸點是指液體的飽和蒸汽壓和外壓相等時的溫度。在一定外壓下，單組分液體的沸點有確定的值。但對于完全互溶的雙液系，沸點不僅與外壓有關，而且還與雙液系的組成有關。把兩種完全互溶的揮發(fā)性液體(組分a和b)混合后，在一定的溫度下，平衡共存的氣、液兩相組成通常并不相同。因此，在恒壓下將溶液蒸餾，測定餾出物(氣相)和蒸餾液(液相)的組成，就能

2、找出平衡時氣、液兩相的成分并繪出tx圖。完全互溶的雙液系tx圖可分為三類：液體與拉烏爾定律的偏差不大在tx圖上溶液的沸點介于a、b兩純物質沸點之間如圖-5-1(a)所示，如苯甲苯體系。實際溶液由于a、b兩組分相互影響，常與拉烏爾定律有較大負偏差，在t一x圖上出現(xiàn)最高點，如圖ii-5-1(b)所示，如鹽酸水體系；丙酮氯仿體系等。a、b兩組分混合后與拉烏爾定律有較大的正偏差，在tx圖上出現(xiàn)最低點如圖-5-1(c)所示，如水乙醇、苯乙醇等體系。類溶液在最高點或最低點時氣液兩相組成相同，這些點稱為恒沸點，其相應的溶液稱為恒沸點混合物，恒沸點混合物靠蒸餾無法改其組成。平衡時氣液兩相組成的分析，使用阿貝折

3、光儀測定，因為溶液的折射率與組成有關。三、實驗儀器和試劑蒸餾器1只，阿貝折光儀1臺，溫度計(50一100，最小分度110)1支，穩(wěn)流電源(2a)1臺，超級恒溫槽1臺，吸液管(長短各一根)，電吹風一只，小玻璃漏斗1只，環(huán)己烷(化學純)，乙醇(化學純)，丙酮（分析純）。0.789;0.779四、實驗步驟1按照表1提供的環(huán)己烷-乙醇標準體系，室溫下用阿貝折射儀測定其折射率，。每一樣品要加樣三次，取其平均值，最后繪制折射率-組成工作曲線。注：每次加樣前需先將折光儀的棱鏡面用揮發(fā)性溶劑如丙酮淋洗，再用擦鏡紙輕輕地吸去殘留溶劑）。2. 溫度計校正 將蒸餾器(見圖-5-2)洗凈、烘干后(以后每次測定是否都需

4、要先把蒸餾器烘干?) 用漏斗從加料口加入乙醇約20ml，使溫度計水銀球的位置一半浸入溶液中，一半露在蒸氣中，通電加熱使溶液沸騰(電流不超過2a)待溫度恒定后，記錄所得溫度和室內大氣壓力。停止通電，傾出乙醇到回收瓶中。 3在蒸餾器中加入某種20ml環(huán)己烷-乙醇混合溶液，打開冷卻水，同法加熱使溶液沸騰。最初在冷凝管下端袋狀部的液體不能代表平衡時氣相的組成(為什么?)，為加速達到平衡可將袋狀部內最初冷凝的液體傾回蒸餾器底部，并反復23次，待溫度讀數(shù)恒定后記下沸點并停止加熱。隨即在冷凝管上口插入長吸液管吸取袋狀部的蒸出液，迅速測其折光率。再用另一根短的吸液管，從蒸餾器的加料口吸出液體迅速測其折光率。迅

5、速測定是防止由于蒸發(fā)而改變成分。每份樣品需讀數(shù)三次，取其平均值。實驗完畢，將蒸餾器中溶液倒回原瓶。同法用表1中其他環(huán)己烷-乙醇進行實驗，各次實驗后的溶液均倒到回收中。實驗過程中應注意室內氣壓的讀數(shù)。表1 環(huán)己烷-乙醇標準體系的折射率-組成關系110 : 01.000.002345678910119 : 18 : 27 : 36 : 45 : 54 : 63 : 72 : 81 : 90 : 100.90110.80200.70270.60310.50320.40310.30270.20200.10120.000.09890.19800.29730.39690.49680.59690.69730

6、.79800.89881.00五、數(shù)據(jù)記錄及處理1溶液的沸點與大氣壓有關。應用特魯頓(trouton)規(guī)則及克勞修斯克萊貝龍公式可得溶液沸點隨大氣壓變化而變化的近似式： 式中 tob為在標準大氣壓(p0：101325pa)下的正常沸點。查出乙醇、環(huán)己烷的正常沸點，tb為在實驗時大氣壓p的沸點。 計算純乙醇或環(huán)己烷在實驗時的大氣壓下沸點，與實驗時溫度計上讀得的沸點相比較，求出溫度計本身誤差的改正值。并逐一改正各不同濃度溶液的沸點。1 已知298.2k時環(huán)己烷與乙醇混合液的組成與折光率的數(shù)據(jù)如下表所示。1.000.01.359350.89920.10081.368670.79480.20521.3

7、77660.70890.29111.384120.59410.40591.392160.49830.50171.398360.40160.59841.403420.29870.70131.408900.20500.79501.413560.10300.89701.418550.001.001.42338繪出與質量百分數(shù)的關系曲線，根據(jù)實驗測定的結果，從圖上查出餾出液及蒸餾液的成分(如在實驗測定折光率時的溫度不是25，則應另找一條在該溫度的標準曲線，或者近似地以溫度每升高1，折光率降低410-4，改正到25后再在圖上找出相應成分)，列于下表中。表2 環(huán)己烷-乙醇標準體系的沸點和氣液相組成樣品沸點氣相組成液相組成折射率折射率12345678910112用以上所得數(shù)據(jù)繪制環(huán)己烷-乙醇體系的溫度-組成，即tx相圖，從圖求出環(huán)己烷乙醇體系的最低恒沸點組成及其溫度。環(huán)已烷的正常沸點為353.4k。六、思考與討論 1蒸餾器中收集氣相冷凝液的袋狀部的大小對結果有何影響?2你認為本實驗所用的蒸餾器尚有哪些缺點?如何改進?3試估計哪些因素是本實驗誤差的主要來源?4試推導沸點校正公式： 。七、實驗注意事項1電阻絲不能露出液面，一定要被欲測液體浸沒，否則通電加熱會引起有機液體燃燒。通過電流不能太大(在本實驗所用電阻絲時)，只要能使欲測液體沸騰即可，過大會引起欲測