双液系气液平衡相图的绘制实验报告.doc

《双液系气液平衡相图的绘制实验报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、双液系沸点-组成图测绘实验报告实验时间：2015年4月15日学号：1120132970一、目的要求1．测定相应组成时的沸点并制作常压下环已烷—无水乙醇双液系的平衡相图。2．从沸点组成图了解分馏原理。3．了解沸点的测定技术，掌握两组分液体沸点的测定方法。4．掌握折光率与组成的关系及阿贝折光仪的测量原理和使用方法。二．实验原理1、由液态物质混合而成的二组分系统称为双液系统。若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系，若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系。一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分在所有组成范围内完全互溶。在定压下，完全互溶的二元体系的沸点—组成图可

2、分为三类，如图C7.1所示。a.溶液的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯一甲苯体系；b.溶液有最低恒沸点，如环己烷-乙醇体系；c.溶液有最高恒沸点，如丙酮—氯仿体系。下面以a为例，简单说明绘制沸点-组成图的原理。加热总组成为x1的溶液，体系的温度上升，达液相线上1点时溶液开始沸腾，组成为x2的气相开始生成，但气相量很少，趋于0，x1、x2二点代表达到平衡时液、气两相组成。继续加热，气相量逐渐增多，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线和液相线上变化，当达某温度（如2点）并维持温度不变时，则x3、x4为该温度下液、气两相组成，气相、液相的量之比按杠杆规则确定。从相律f

3、=c-p+2可知：当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度等于1；当温度一定时，则气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也已确定。因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相的量与液相的量之比也不变时（达气-液平衡），则体系的温度也就恒定。分别取出气、液两相的样品，分析其组成，得到该温度下气、液两相平衡时各相的组成。改变溶液总组成，得到另一温度下气、液两相平衡时各相的组成。测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用线连接即为气相线，将液相点用线连接即为液相线，得到沸点-组成图。气相、液相的成

4、份分析采用折光率法：折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同。因此可先配制一系列已知组成的溶液，绘出折光率-组成（n-x）的等温线，方法是在定温下测定已知各种组成（x）的折光率(n)，绘出n-x等温线。对于未知组成的样品，取出各相样品后，迅速测出该温度下的折光率(n)，便可以从n-x线查出其相应组成。2、阿贝折光仪的原理它的主要部分为两块直角棱镜PI，PII，棱镜PI的粗糙表面与PII的光学平面镜AD之间约有0.1到0.15mm的空隙，用于装待测液体并使在PI、PII间铺成一簿

5、层。光线从反射镜射入棱镜PI后，由于面是粗糙的毛玻璃而发生漫射，从各种角度透过缝隙的被测液体；进入棱镜PII中，由前所知，从各个方向进入棱镜PII的光线均产生折射，而其折射角都落在临界角rc之内（因为棱镜的折射率大于液体的折射率，因此人射角从到的全部光线都能通过棱镜而发生折射）。具有临界角rc的光线穿出棱镜PII后射于目镜上，此时若将目镜的十字线调节到适当位置，则会见到目镜上半明半暗。从几何光学原理可以证明，缝隙中液体的折射率n液与rc间的关系为：n液=sinB，B对一定的棱镜为一常数，n棱镜在定温下也是个定值。所以液体的折射率n液是角rc的函数。由rc可计算液体折

6、射率。折光仪上已经把读数rc换算成n液的值，可直接读出n液的值。3、阿贝折光仪使用方法（1）将棱镜打开，用擦镜纸将镜面拭洁后，在镜面上滴少量待测液体，并使其铺满整个镜面，关上棱镜。（2）调节反射镜使入射光线达到最强，然后转动棱镜使目镜出现半明半暗，分界线位于十字线的交叉点，这时从放大镜即可在标尺上读出液体的折射率。（3）如出现彩色光带，调节消色补偿器，使彩色光带消失，明暗界面清晰。（4）测完之后，打开棱镜并用丙酮洗净镜面，也可用吸耳球吹干镜面，实验结束后，除必须使镜面清洁外，尚需夹上两层擦镜纸才能扭紧两棱镜的闭合螺丝，以防镜面受损。三．仪器与试剂沸点仪阿贝折射仪温度

7、计（数字式）移液管恒温槽镜头纸电热套橡皮塞洗耳球吸管锥形瓶（具塞）量筒环乙烷（A.R.）无水乙醇（A.R.）已知101.325kPa下，纯环己烷的沸点为80.1℃，乙醇的沸点为78.4℃。25℃时，纯环己烷的折光率为1.4264，乙醇的折光率为1.3593。四．实验步骤本实验绘制环己烷-乙醇二元体系的沸点一组成图。一般精确测定气、液平衡温度是相当困难的，因液相易发生过热现象，气相中又有冷凝过程。采用沸点仪是减少这些误差的方法之一。沸点仪种类很多，如图所示，是一支带有回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。冷凝管底部有一凹槽，用以收集气相冷凝下来的样品。液相样品则通过烧瓶上的支