物化实验-双液系的气液平衡相图

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1、双液系的气液平衡相图孙滢智/2013011968材31（张泽文）实验日期：2014.12.5提交报告日期：2014.12.10带实验的老师：陈巧梅1引言1.1实验目的1.1.1用沸点仪测定在常压下环已烷—乙醇的气液平衡相图。1.1.2掌握阿贝折射仪的使用方法。1.2实验原理将两种蒸气压不同的挥发性液体混合，溶液的组成与其平衡气相的组成不同。在压力保持一定，二组分系统气液达到平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时组成关系的相图，称为沸点和组成(T-x)图。沸点和组成(T-x)的关系有下列三种：(1)理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间

2、见图1(a)；(2)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差，其溶液有最高恒沸点见图1(b)；(3)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差，其溶液有最低恒沸点见图1(c)。第(2)、(3)两类溶液在最高或最低恒沸点时的气液两相组成相同，加热蒸发的结果只使气相总量增加，气液相组成及溶液沸点保持不变，这时的温度称恒沸点，相应的组成称恒沸组成。图1沸点组成图为了测定二元液系的T-x图，需在气液达到平衡后，同时测定溶液的沸点、气相和液相组成。本实验是测定具有最低恒沸点的环己烷—乙醇双液系的T-x图。方法是用沸点仪(图2)直接测定一系列不同组成之溶液的气液平衡温度(即沸点)，并收集少

3、量馏出液(即气相冷凝液)及吸取少量溶液(即液相)，分别用阿贝折射仅测定其折射率。为了求出相应的组成，必须先测定已知组成的溶液的折射率，作出折射率对组成的工作曲线，在此曲线上即可查得对应于样品折射率的组成。图2沸点仪2.实验操作2.1实验用品沸点仪、调压器、阿贝折射仪、超级恒温槽、1／10℃温度计、酒精温度计、滴管、放大镜。环己烷(AR)、无水乙醇(AR)、各种浓度的环已烷—乙醇混合溶液（已注入各沸点仪中）。2.2实验环境室温：T0=19.8℃相对湿度：12%大气压：p0=100.87kPa。2.3实验步骤2.3.1测定溶液的折射率。用阿贝折射仪测定环己烷、无水乙醇以及由环已烷

4、—乙醇组成的标准溶液的折射率，作折射率对组成的工作曲线。2.3.2检查待测样品的浓度。在通电加热之前，检查沸点仪内的待测样品的浓度是否合适。若浓度不符合要求，则加环己烷或乙醇调正。2.3.3测定液相和气相组成。分别测定质量百分数为0、10％、30％、69.5％、90％、96％、100％的环已烷—乙醇溶液在沸点下的液相和气相的组成。测定方法如下：接通电源，通冷却水，按要求调节调压器，加热溶液至沸腾。待其温度计上所指示的温度保持恒定后，读下该温度值，同时停止加热，并立即在小泡中取气相冷凝液，迅速测定其折射率，冷却液相，然后用滴管将溶液搅均后取少量液相测定其折射率。若认为数据不可靠

5、，重复上述操作。注意：每次测量折射率后，要将折射仪的棱镜打开，用吸耳球吹干，以备下次测定用。（本次试验使用数字显示温度计，无需校正）2.3.4绘图。2.2注意事项2.2.1加热电阻丝的电压不得超过40V。2.2.2一定要使体系达到气液平衡即温度稳定后才能取样分析。2.2.3取样后的滴管不能倒置。2.2.4取气相冷凝液的同时，停止加热。待被测液相溶液冷却后测其折射率。2.2.5使用阿贝折射仪时，棱镜行不能触及硬物（特别是滴管）。棱镜上加入被测溶液后立即关闭镜头。实验中必须使用同一台阿贝折射仪。2.2.6实验过程中必须在沸点仪的冷凝管中通入冷却水，使气相全部冷凝。3结果与讨论3.

6、1原始实验数据表1环己烷—乙醇标准溶液及其对应折射率溶液号空瓶质量/g加入环己烷后总质量/g再加入乙醇后总质量/g溶液环己烷百分数/%折射率1---01.3630231.187636.430235.648014.91.3720329.167530.705233.873632.71.3812430.741033.117235.482450.11.3923531.943435.302036.725770.21.4052635.579839.396940.172983.11.41457---1001.4274表2待测的环己烷—乙醇溶液的沸点及沸点下的液相和气相的组成溶液环己烷百分数

7、/%气相折射率液相折射率沸点t/oC0（纯乙醇）1.36301.363078.24101.36801.364277.16301.39791.376268.2969.51.40411.395064.87901.40781.417265.14961.42101.427075.86100（纯环己烷）1.42731.427480.703.2计算的数据、结果根据表1中数据绘制组成—折射率曲线如下：图3组成-折射率图环己烷质量分数（x/%）与溶液折射率（n）的关系拟合式为：x=-4891.71609n2+15211