氣液平衡相圖的測定課件

1、 掌握測定雙組分液體的沸點(diǎn)的方法 掌握折光率法測組成的方法 繪制環(huán)已烷-乙醇雙液系相圖 液系蒸餾時(shí)的氣相組成和液相組成并不相同。通常液系蒸餾時(shí)的氣相組成和液相組成并不相同。通常用幾何作圖的方法將雙液系的沸點(diǎn)對其氣相和液相用幾何作圖的方法將雙液系的沸點(diǎn)對其氣相和液相的組成作圖，所得圖形叫雙液系的沸點(diǎn)的組成作圖，所得圖形叫雙液系的沸點(diǎn)(T)(T)組成組成(x)(x)圖，即圖，即TxTx圖。它表明了在沸點(diǎn)時(shí)的液相組成和與圖。它表明了在沸點(diǎn)時(shí)的液相組成和與之平衡的氣相組成之間的關(guān)系。之平衡的氣相組成之間的關(guān)系。 雙液系的雙液系的TxTx圖有三種情況：圖有三種情況： (1)(1)理想溶液的理想溶液的Tx

2、Tx圖，它表示混合液的沸點(diǎn)介于圖，它表示混合液的沸點(diǎn)介于A A、B B二純組分沸點(diǎn)之間。這類雙液系可用分餾法從溶液二純組分沸點(diǎn)之間。這類雙液系可用分餾法從溶液中分離出兩個(gè)純組分。中分離出兩個(gè)純組分。 (2(2）有最低恒沸點(diǎn)體系的）有最低恒沸點(diǎn)體系的TxTx圖和有最高恒沸點(diǎn)體圖和有最高恒沸點(diǎn)體系的系的TxTx圖。這類體系的圖。這類體系的TxTx圖上有一個(gè)最低和一圖上有一個(gè)最低和一個(gè)最高點(diǎn)，在此點(diǎn)相互平衡的液相和氣相具有相同個(gè)最高點(diǎn)，在此點(diǎn)相互平衡的液相和氣相具有相同的組成，分別叫做最低恒沸點(diǎn)和最高恒沸點(diǎn)。對于的組成，分別叫做最低恒沸點(diǎn)和最高恒沸點(diǎn)。對于這類的雙液系，用分餾法不能從溶液中分離出兩個(gè)

3、這類的雙液系，用分餾法不能從溶液中分離出兩個(gè)純組分。純組分。 本實(shí)驗(yàn)選擇一個(gè)具有最低恒沸點(diǎn)的環(huán)己烷本實(shí)驗(yàn)選擇一個(gè)具有最低恒沸點(diǎn)的環(huán)己烷乙醇乙醇體系。在體系。在100KPa100KPa下測定一系列不同組成的混合溶下測定一系列不同組成的混合溶液的沸點(diǎn)及在沸點(diǎn)時(shí)呈平衡的氣液兩相的組成，液的沸點(diǎn)及在沸點(diǎn)時(shí)呈平衡的氣液兩相的組成，繪制繪制TxTx圖，并從相圖中確定恒沸點(diǎn)的溫度和組圖，并從相圖中確定恒沸點(diǎn)的溫度和組成。成。 測定沸點(diǎn)的裝置叫沸點(diǎn)測定儀。這是一個(gè)帶回流測定沸點(diǎn)的裝置叫沸點(diǎn)測定儀。這是一個(gè)帶回流冷凝管的長頸圓底燒瓶。冷凝管底部有一半球形冷凝管的長頸圓底燒瓶。冷凝管底部有一半球形小室，用以收集冷

4、凝下來的氣相樣品。電流通過小室，用以收集冷凝下來的氣相樣品。電流通過浸入溶液中的電阻絲。這樣既可減少溶液沸騰時(shí)浸入溶液中的電阻絲。這樣既可減少溶液沸騰時(shí)的過熱現(xiàn)象的過熱現(xiàn)象, ,還能防止暴沸。還能防止暴沸。 由于環(huán)己烷和乙醇的折射率相差較大，而折光率由于環(huán)己烷和乙醇的折射率相差較大，而折光率的測定又只需少量樣品，所以，可用折射率的測定又只需少量樣品，所以，可用折射率- -組成組成工作曲線來測得平衡體系的兩相組成。工作曲線來測得平衡體系的兩相組成。 沸點(diǎn)測定儀 1個(gè) 阿貝折射儀 1臺 直流穩(wěn)壓電源 1臺 取樣管 10支 環(huán)己烷(分析純) 無水乙醇(分析純) 1.測定折射率與組成的關(guān)系 將9支小試

5、管編號，依次移入0.100mL、0.200mL、0.900mL的環(huán)己烷，再依次移入0.900mL、0.800mL、0.100mL的乙醇，輕輕搖動(dòng)，混合均勻，配成9份已知濃度的溶液（按純樣品的密度，換算成質(zhì)量百分濃度）。調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至25左右，通恒溫水于阿貝折射儀中。用阿貝折射儀測定每份溶液的折射率及純環(huán)己烷和乙醇的折射率。以折射率對濃度作圖，即可繪制工作曲線 2.測定沸點(diǎn)-組成數(shù)據(jù)測定 1.取取20mL無水乙醇加入到沸點(diǎn)儀中，然后依次加無水乙醇加入到沸點(diǎn)儀中，然后依次加入環(huán)已烷入環(huán)已烷0.5mL, 1.0mL, 1.5mL, 2.0mL,4.0mL,14.0mL，分別測定上述溶液沸點(diǎn)，分別測

6、定上述溶液沸點(diǎn)及氣、液兩相的折射率。及氣、液兩相的折射率。 2.取取25mL環(huán)已烷加入沸點(diǎn)儀中，然后依次加入無環(huán)已烷加入沸點(diǎn)儀中，然后依次加入無水乙醇水乙醇0.1mL, 0.2mL, 0.3mL, 0.4mL, 1.0mL,5.0mL分別測定上述溶液沸點(diǎn)及氣、液兩分別測定上述溶液沸點(diǎn)及氣、液兩相的折射率。相的折射率。 1.1.安裝沸點(diǎn)測定儀：安裝沸點(diǎn)測定儀：檢查帶有溫度計(jì)的橡皮塞是否塞緊。加熱用檢查帶有溫度計(jì)的橡皮塞是否塞緊。加熱用的電阻絲要靠近底部中心，溫度計(jì)不能接觸的電阻絲要靠近底部中心，溫度計(jì)不能接觸電阻絲，電熱絲一定要被液體浸沒，不能露電阻絲，電熱絲一定要被液體浸沒，不能露出液面。而且

7、每次更換溶液后，都要調(diào)整好出液面。而且每次更換溶液后，都要調(diào)整好電熱絲的位置。加熱電流不能過高，否則易電熱絲的位置。加熱電流不能過高，否則易引起有機(jī)液體燃燒或燒斷爐絲。引起有機(jī)液體燃燒或燒斷爐絲。2.2.測定沸點(diǎn)及平衡的氣液相組成：測定沸點(diǎn)及平衡的氣液相組成：（1 1）溫度穩(wěn)定后再維持）溫度穩(wěn)定后再維持1min1min2min2min以使體系達(dá)到以使體系達(dá)到平衡，再記錄沸點(diǎn)溫度、取樣分析。停止加熱，平衡，再記錄沸點(diǎn)溫度、取樣分析。停止加熱，并立即測定氣液兩相的折光率。用干燥長滴管自并立即測定氣液兩相的折光率。用干燥長滴管自冷凝管口伸入小球，吸取其中全部冷凝液。迅速冷凝管口伸入小球，吸取其中全部

8、冷凝液。迅速測定它們的折光率。測定它們的折光率。（2 2）取樣管在取樣前必須用吹風(fēng)機(jī)吹干。）取樣管在取樣前必須用吹風(fēng)機(jī)吹干。（3 3）測定純組分的沸點(diǎn)時(shí)，蒸餾必須烘干，而測定）測定純組分的沸點(diǎn)時(shí)，蒸餾必須烘干，而測定混合，不必烘干?；旌?，不必烘干。 1. 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表 2. 繪制工作曲線，即環(huán)己烷繪制工作曲線，即環(huán)己烷乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液的折乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液的折光率與組成的關(guān)系曲線。光率與組成的關(guān)系曲線。 3. 根據(jù)工作曲線確定各待測溶液氣相和液相的平根據(jù)工作曲線確定各待測溶液氣相和液相的平衡組成，繪出氣相與液相的平衡曲線，即雙液系衡組成，繪出氣相與液相的平衡曲線，即雙液系相圖。相圖。 4

9、. 確定最低恒沸點(diǎn)的溫度和組成。確定最低恒沸點(diǎn)的溫度和組成。 光從一種介質(zhì)斜射入另一種介光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì)發(fā)生變質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫光的折射?；@種現(xiàn)象叫光的折射。 光從空氣斜射入水中或其他介光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線與入射光線、質(zhì)中時(shí)，折射光線與入射光線、法線在同一平面上；折射光線法線在同一平面上；折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；折和入射光線分居法線兩側(cè)；折射角小于入射角；入射角增大射角小于入射角；入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大；當(dāng)光時(shí)，折射角也隨著增大；當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時(shí)，傳播線垂直射向介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不變。方向不

10、變?？諝饪諝馑鈴目諝庑鄙淙胨袝r(shí)，折射角小于入射角光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角小于入射角水水空氣空氣光從水斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角光從水斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角 阿貝折光儀的臨界折射阿貝折光儀的臨界折射 阿貝爾折光儀是根據(jù)臨界折射現(xiàn)象設(shè)計(jì)的阿貝爾折光儀是根據(jù)臨界折射現(xiàn)象設(shè)計(jì)的 觀測系統(tǒng)：光線由反光鏡觀測系統(tǒng)：光線由反光鏡l l反反射，經(jīng)進(jìn)光棱鏡射，經(jīng)進(jìn)光棱鏡2 2、折射棱鏡、折射棱鏡3 3及其間的樣液薄層折射后射及其間的樣液薄層折射后射出。再經(jīng)色散補(bǔ)償器出。再經(jīng)色散補(bǔ)償器4 4消除由消除由折射棱鏡及被測樣品所產(chǎn)生折射棱鏡及被測樣品所產(chǎn)生的色散，然后由物鏡的色散，然后由物鏡5

11、 5將明暗將明暗分界線成像于分劃板分界線成像于分劃板6 6上，經(jīng)上，經(jīng)目鏡目鏡7 7、8 8放大后成像于觀測放大后成像于觀測者眼中。者眼中。 一、儀器的安裝一、儀器的安裝 將折射儀置于靠窗的桌子或白熾燈前。但勿使儀器將折射儀置于靠窗的桌子或白熾燈前。但勿使儀器置于直照的日光中，以避免液體試樣迅速蒸發(fā)。連置于直照的日光中，以避免液體試樣迅速蒸發(fā)。連接電動(dòng)恒溫水浴，調(diào)節(jié)到所需測量溫度接電動(dòng)恒溫水浴，調(diào)節(jié)到所需測量溫度( (通常為通常為2020或或2525，保持水浴溫差土，保持水浴溫差土0.20)0.20)；二二. . 儀器校正儀器校正 折光儀的刻度盤上的標(biāo)尺的零點(diǎn)有時(shí)會(huì)發(fā)生移動(dòng)，折光儀的刻度盤上的

12、標(biāo)尺的零點(diǎn)有時(shí)會(huì)發(fā)生移動(dòng)，須加以校正。校正的方法是用一種已知折光率的玻須加以校正。校正的方法是用一種已知折光率的玻璃，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使標(biāo)尺讀數(shù)等于此折射率，再消除色璃，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使標(biāo)尺讀數(shù)等于此折射率，再消除色散，然后用調(diào)節(jié)扳手旋動(dòng)目鏡前凹槽中的調(diào)整螺絲，散，然后用調(diào)節(jié)扳手旋動(dòng)目鏡前凹槽中的調(diào)整螺絲，使明暗分界線與十字線相交于一點(diǎn)；使明暗分界線與十字線相交于一點(diǎn)；阿貝折射儀的操作程序阿貝折射儀的操作程序四、粗調(diào)四、粗調(diào) 打開遮光板打開遮光板3 3，合上反射鏡，合上反射鏡1 1，調(diào)節(jié)目鏡視度，使，調(diào)節(jié)目鏡視度，使“+”+”宇交叉線成像清晰，此時(shí)旋轉(zhuǎn)手輪，并在宇交叉線成像清晰，此時(shí)旋轉(zhuǎn)手輪，并在目鏡視場中

13、找到明暗分界線的位置；目鏡視場中找到明暗分界線的位置；五、消色散五、消色散 旋轉(zhuǎn)消色散旋鈕，使分界線不帶任何色彩。再微旋轉(zhuǎn)消色散旋鈕，使分界線不帶任何色彩。再微調(diào)折光率刻度調(diào)節(jié)手輪，使分界線位于調(diào)折光率刻度調(diào)節(jié)手輪，使分界線位于“+”+”字字交叉線的中心；此時(shí)目鏡視場下方顯示的數(shù)值即交叉線的中心；此時(shí)目鏡視場下方顯示的數(shù)值即為被測液體的折光率。記錄讀數(shù)與溫度，重復(fù)為被測液體的折光率。記錄讀數(shù)與溫度，重復(fù)1 12 2次；次； 三、加樣三、加樣 恒慍后，取丙酮擦恒慍后，取丙酮擦凈棱鏡表面，揮干丙凈棱鏡表面，揮干丙酮。滴加酮。滴加l l2 2滴樣液滴樣液于鏡面上，迅速閉合于鏡面上，迅速閉合兩塊棱鏡，調(diào)節(jié)反光兩塊棱鏡，調(diào)節(jié)反光鏡使鏡筒內(nèi)視野最鏡使鏡筒內(nèi)視野最亮。亮。 由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動(dòng)由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡旋鈕，使視野出棱鏡旋鈕，使視野出現(xiàn)明暗兩部分?，F(xiàn)明暗兩部分。旋轉(zhuǎn)色散補(bǔ)償器旋鈕，使旋轉(zhuǎn)色散補(bǔ)償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。視野中只有黑白兩色。旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕使明暗分旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕使明暗分界線在十字線交叉點(diǎn)。界線在十字線交叉點(diǎn)。讀取折射率。讀取折射率。右邊目鏡中的圖像右邊目鏡中的圖像 雙物鏡阿貝折光儀 1. 待測溶液的濃度是否需要精確計(jì)量待測溶