双液系气液相图绘制

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1、双液系的气-液平衡相图一、实验目的1、绘制在常压下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图，能用相律分析相图；2、掌握测定双组分液体沸点的方法,通过实验进一步理解分馏原理；3、掌握用折光率确定二元液体组成的方法，学会阿贝折光仪的使用。二、实验原理两种液态物质混合而成的二组分系统称为双液系。若两液体能按任意比例相互溶解，则称完全互溶双液体系；若只能部分互溶，则称部分互溶双液系。液体的沸点是指液体的蒸汽压与外界大气压相等时的温度。在一定外压下，纯液体有确定的沸点。而双液系的沸点不仅与外压有关，还与其组成有关。根据相律，对于指定双液系，定压下气、液两相平衡共存的区域中，自由度为1，当温度一定时，平衡

2、共存的气、液两相组成确定。根据杠杆原理，两相的相对量也为定值。所以实验测定一系列不同组成的双液系溶液的气、液组成和沸点，就可以绘出温度-组成（T-x）图。CoCo/oC/tt/tBtttABtBttAAAxBAxx'BAxx'BBBB(a)(b)(c)图中（a）是一种最简单的完全互溶双液系的T-x图，如果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二纯液体的沸点之间。图（a）中上面是一条气相线，下面是一条液相线，对应于同一沸点温度二曲线上的两个点，就是互相平衡的气相点和液相点，其相应的组成可以从横轴上获得。实际溶液由于二组分的相互影响，与拉乌尔定律存在较大偏差，在T-x图

3、上会有最高点或最低点出现，如图（b）和（c）。这些点称为恒沸点，相应溶液称为恒沸点混合物，蒸馏所得的气相与液相组成相同，靠蒸馏无法改变其组成。本实验用回流冷凝法，以沸点测定仪测定环己烷-乙醇二元体系的T-x图。方法是，用阿贝折光仪测定一系列标准混合溶液的组成，作折射率-组成图；在待测液沸点温度时测定气、液相的折射率，再从折射率-组成工作曲线上查得相应组成，然后绘制T-x图。沸点测定仪是一只带回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。电流经变压器和粗导线通过浸于溶液中的电热丝加热被测液，当其沸腾后，气相在支管被冷凝后回流。冷凝管底部的半球形小室D，收集冷凝下来的气相样品。气、液达到平衡后，分沸点测定仪别从

4、半球形小室D和烧瓶液相可以得到A长颈圆底烧瓶气、液两相，分析其组成，即可得平衡B测量温度计C铜丝共存的气、液两相组成。测量此时的温D半球形小室度，就可得到其沸点。测量一系列不E电热丝F冷凝管同组成的二元溶液沸点和平衡共存的L支管G环境温度计气、液两相组成，即可据此绘出相图。三、仪器及试剂1.仪器：沸点测定仪；阿贝折光仪；超级恒温槽；调压变压器；电阻丝；温度计2支（50～100°C，分度值0.1°C1支；0～100°C，分度值1℃1支）；取样吸管2支；2.药品:无水乙醇（A.R.）；环己烷（A.R.）。环己烷-乙醇系列标准溶液：环己烷物质的量分数为0.10，0.20，0.30，0.40，0

5、.50，0.60，0.70，0.80和0.90.环己烷-乙醇系列待测溶液；环己烷物质的量分数大约为0.05，0.15，0.30，0.45，0.55，0.65，0.80和0.95。四、实验步骤1、测系列标准溶液折光率。调节超级恒温水浴温度，使阿贝折光仪的温度计读数保持在某一定值。测量系列标准溶液、无水乙醇以及环己烷的折光率，记录测量数据，绘制该温度下的折光率-组成工作曲线。2、装样与沸点测定仪的安装。将洁净干燥的平衡蒸馏器安装好，加入待测液。检查带有温度计的软木塞是否塞紧，注意电热丝要靠近烧瓶底部的中心，且应完全浸没在被测液中，液面应低于蒸馏器支管。调节温度计B水银球底部离液面0.5cm。

6、3、加热。打开冷凝水，将调压变压器旋至0V，接通电源。调压5~10V，待液体沸腾后再缓慢调压至维持沸腾即可。4、测量沸点。待温度计B读数基本稳定后，调节温度计G高度使其水银球中部在温度计B露茎高度的1/2处。继续观察温度计B的读数，测其读数稳定数分钟不变后，记下温度计B和温度计G的读数，并记录大气压力。5、取样并测定其折光率。切断电源，停止加热。小心迅速用一支干燥吸管自支管口取少量液相混合物，用另一支干燥吸管吸取小球D中的液体，冷却后分别测其折光率，并将容器中的剩余的溶液全部倒回原试剂瓶中。6、环己烷-乙醇系列溶液的测定。按照从低到高浓度顺序加入另一溶液，按(2)~(5)步骤的方法测定各

7、溶液的沸点及两相样品的折光率。如操作正确，系列待测液可回收，换样时沸点仪不必干燥，依次测完所有试样。7、实验完毕，清洗凝固点管，关闭仪器电源。五、结果与讨论1、记录环己烷-乙醇系列标准溶液的折光率，绘制该温度下的折光率-组成工作曲线。物质的量分数0.100.200.300.400.500.600.700.800.90折光率2、记录环己烷-乙醇系列待测溶液的沸点及气、液两相的折光率。物质的量分数0.050.150.300.450.55