超详细三组分体系相图的制备实验

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1、中国石油大学化学原理Ⅱ实验报告实验一三组分体系相图的制备一.实验目的制备等温、等压下苯－水－乙醇三组分体系相图。二.实验原理三组分体系的组成可用等边三角坐标表示。等边三角形三个顶点分别代表纯组分A、B和C，则AB线上各点相当于A和B组分的混合体系，BC线上各点相当于B和C的组分的混合体系。AC线上各点相当于A和C的组分的混合体系。在苯－水－乙醇三组分体系中，苯与水是部分互溶的，而乙醇和苯、乙醇和水都是完全互溶的。设由一定量的苯和水组成一个体系，其组成为K，此体系分为两相：一相为水相，另一项为苯相。当在体系中加入乙醇时，体系

2、的总组成沿AK线移至N点。此时乙醇溶于水相及苯相，同时乙醇促使苯与水互溶，故此体系由两个分别含有三个组分的液相组成，但这两个液相的组成不同。若分别用b1、c1表示这两个平衡的液相的组成，此两点的连线成为连系线，这两个溶液称为共轭溶液。代表液－液平衡体系中所有共轭液相组成点的连线称为溶解度曲线（如图1-1）。曲线以下区域为两相共存区，其余部分为均相区。此图称为含一对部分互溶组分的三组分体系液－液平衡相图。图1-1三组分体系液－液平衡相按照相律，三组分相图要画在平面上，必须规定两个独立变量。本实验中，它们分别是温度（为室温）和

3、压力（为大气压）。三.实验仪器与药品1.仪器25mL酸式滴定管2支，5mL移液管1支，50mL带盖锥形瓶8个。2.药品苯（分析纯），无水乙醇（分析纯），蒸馏水。四.实验步骤1.取8个干燥的50mL带盖锥形瓶，按照记录表格中的规定体积用滴定管及移液管配制6种不同浓度的苯－乙醇溶液，及两种不同浓度的水－乙醇溶液。2.用滴定管向已配好的水－乙醇溶液中滴苯，至清液变浊，记录此时每种清液中水的体积。滴定时必须充分摇荡，同时注意动作迅速，尽量避免由于苯、乙醇的挥发而引入的误差。3.读取室温。4.记录表格。表1-1溶解度曲线有关数据溶液

4、编号体积（mL）质量（g）质量百分数（％）苯水乙醇苯水乙醇合计苯.8595苯水乙醇123456781.001.502.503.003.504.003.502.505.004.003.502.501.504.00五.数据处理将各溶液滴定终点时各组分的体积，根据它们在实验温度下的密度（查附录二和附录三）换算为质量，求出各溶液滴定终点时的质量分数或质量分数的浓度。求出各溶液滴定终点时的质量分数或质量分数的浓度。将所得的点及笨与水的相互溶解的点（见附录一）绘于三角坐标纸上，并将各点连成平滑曲线。实验数据的处理方法如下：已知苯、水、

5、乙醇的体积，参照附录三（见下图）以及其中的公式，可求出各自的密度，再换算为质量。公式为：d=A+B+Ct2+Dt3式中：d－密度(g/cm3)；t－温度（℃），。实验中t=21℃依次计算得到如下数据表：溶解度曲线有关数处理结果表溶液编号体积(mL)质量(g)质量百分数(%)苯水乙醇苯水乙醇合计苯水乙醇10.103.501.500.093.491.214.791.872.925.320.152.502.500.142.492.024.652.8654.342.831.002.605.000.902.594.037.5211.

6、835.153.141.501.704.001.351.703.236.2821.327.651.152.501.003.502.251.002.826.0736.916.846.363.000.552.502.700.552.025.2751.210.438.473.500.351.503.150.351.214.7166.97.4325.784.000.151.003.600.150.814.5678.93.2917.8把以上处理结果在等边三角形坐标纸上描点、连线，得到苯-水-乙醇三组分体系相图。六.思考题1．本实验所

7、用的滴定管（盛苯的）、锥形瓶、移液管等为什么必须干燥？答：由于本实验对数据要求比较精确，微小的误差就会对实验产生较大的误影响，会影响三组分体系相图的绘制。因此，实验前将滴定管（盛苯的）、锥形瓶、移液管等干燥是为了减小实验误差，提高实验的准确度。如果上述仪器不干燥，会使混合溶液中的水的体积增加，使得计算的水的质量小于水的实际质量，影响实验结果。2．当体系组成分别在溶解度曲线上方及下方时，这两个体系的相数有什么不同？在本实验中是如何判断体系总组成正处于溶解度曲线上的？此时为几相？答：当体系组成在溶解度曲线上方时，体系的相数是二

8、，当体系组成在溶解度曲线下方时，体系的相数是三；本实验中认为溶液刚出现浑浊时体系总组成正处于溶解度曲线上，此时为两相。3．温度升高，体系的溶解度曲线会发生什么样的变化？在本实验操作中应注意哪些问题，以防止温度变化而影响实验的准确性？答：当温度升高时，三组分体系溶解度曲线会下降。注意不要用手捂住试剂瓶，以