五挥发性双液系t~x相图的绘制

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1、实验五挥发性双液系T～X相图的绘制一、实验目的1．了解相图和相律的基本概念。2．用回流冷凝法测定沸点时气相与液相的组成，绘制双液系(环己烷～乙醇)的T～X图。并找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。3．了解阿贝折光仪的构造原理，熟悉掌握阿贝折光仪的使用。二、实验原理液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压和外压相等时的温度。在一定外压下，单组分液体的沸点有确定的值。但对于完全互溶的双液系，沸点不仅与外压有关，而且还与双液系的组成有关。把两种完全互溶的挥发性液体(组分A和B)混合后，在一定的温度下，平衡共存的气、液两相组成通常并不

2、相同。因此，在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物(气相)和蒸馏液(液相)的组成，就能找出平衡时气、液两相的成分并绘出T～X图。完全互溶的双液系T～X图可分为三类：①液体与拉乌尔定律的偏差不大在T～X图上溶液的沸点介于A、B两纯物质沸点之间如图Ⅱ-5-1(a)所示，如苯～甲苯体系。②实际溶液由于A、B两组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，在T一X图上出现最高点，如图II-5-1(b)所示，如盐酸～水体系；丙酮～氯仿体系等。③A、B两组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，在T～X图上出现最低点如图Ⅱ-5-1(c)所示，如水

3、～乙醇、苯～乙醇等体系。②③类溶液在最高点或最低点时气～液两相组成相同，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物，恒沸点混合物靠蒸馏无法改其组成。平衡时气～液两相组成的分析，使用阿贝折光仪测定，因为溶液的折射率与组成有关。三、实验仪器和试剂蒸馏器1只，阿贝折光仪1台，温度计(50℃一100℃，最小分度1／10℃)1支，稳流电源(2A)1台，超级恒温槽1台，吸液管(长短各一根)，电吹风一只，小玻璃漏斗1只，环己烷(化学纯)，乙醇(化学纯)，丙酮（分析纯）。0.789;0.779四、实验步骤1．按照表1提供的环己烷-

4、乙醇标准体系，室温下用阿贝折射仪测定其折射率，。每一样品要加样三次，取其平均值，最后绘制折射率-组成工作曲线。注：每次加样前需先将折光仪的棱镜面用挥发性溶剂如丙酮淋洗，再用擦镜纸轻轻地吸去残留溶剂）。2.温度计校正将蒸馏器(见图Ⅱ-5-2)洗净、烘干后(以后每次测定是否都需要先把蒸馏器烘干?)用漏斗从加料口加入乙醇约20mL，使温度计水银球的位置一半浸入溶液中，一半露在蒸气中，通电加热使溶液沸腾(电流不超过2A)待温度恒定后，记录所得温度和室内大气压力。停止通电，倾出乙醇到回收瓶中。3．在蒸馏器中加入某种20mL环己烷

5、-乙醇混合溶液，打开冷却水，同法加热使溶液沸腾。最初在冷凝管下端袋状部的液体不能代表平衡时气相的组成(为什么?)，为加速达到平衡可将袋状部内最初冷凝的液体倾回蒸馏器底部，并反复2～3次，待温度读数恒定后记下沸点并停止加热。随即在冷凝管上口插入长吸液管吸取袋状部的蒸出液，迅速测其折光率。再用另一根短的吸液管，从蒸馏器的加料口吸出液体迅速测其折光率。迅速测定是防止由于蒸发而改变成分。每份样品需读数三次，取其平均值。实验完毕，将蒸馏器中溶液倒回原瓶。同法用表1中其他环己烷-乙醇进行实验，各次实验后的溶液均倒到回收中。实验过程

6、中应注意室内气压的读数。表1环己烷-乙醇标准体系的折射率-组成关系110:01.000.002345678910119:18:27:36:45:54:63:72:81:90:100.90110.80200.70270.60310.50320.40310.30270.20200.10120.000.09890.19800.29730.39690.49680.59690.69730.79800.89881.00五、数据记录及处理1．溶液的沸点与大气压有关。应用特鲁顿(Trouton)规则及克劳修斯—克莱贝龙公式可得溶液沸点

7、随大气压变化而变化的近似式：式中Tob为在标准大气压(P0：101325Pa)下的正常沸点。查出乙醇、环己烷的正常沸点，Tb为在实验时大气压p的沸点。计算纯乙醇或环己烷在实验时的大气压下沸点，与实验时温度计上读得的沸点相比较，求出温度计本身误差的改正值。并逐一改正各不同浓度溶液的沸点。1．已知298.2K时环己烷与乙醇混合液的组成与折光率的数据如下表所示。1.000.01.359350.89920.10081.368670.79480.20521.377660.70890.29111.384120.59410.4059

8、1.392160.49830.50171.398360.40160.59841.403420.29870.70131.408900.20500.79501.413560.10300.89701.418550.001.001.42338绘出与质量百分数的关系曲线(见下图1),根据实验测定的结果，从图上查出馏出液及蒸馏液的成分(如在实