双液系气液平衡相图的绘制(华南师范大学物化实验).doc
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1、双液系气液平衡相图得绘制一、实验目得(1)用回流冷凝法测定沸点时气相与液相得组成,绘制双液系相图。找出恒沸点混合物得组成及恒沸点得温度。(2)掌握测定双组分液体得沸点及正常沸点得测定方法。(3)了解阿贝折射计得构造原理,熟悉掌握阿贝折射计得使用方法。二、实验原理2、1液体得沸点液体得沸点就是液体饱与蒸汽压与外压相等时得温度,在外压一定时,纯液体得沸点有一个确定值。2、2双液系得沸点双液系得沸点不仅与外压有关,而且还与两种液体得相对含量有关。理想得二组分体系在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。结构相似、性质相近得组分间可以形成近似得理想体系,这样可以形成简单得Tx(y)图。大多数情况下,曲线将出现或
2、正或负得偏差。当这一偏差足够大时,在Tx(y)曲线上将出现极大点(负偏差)或极小点(正偏差)。这种最高与最低沸点称为恒沸点,所对应得溶液称为恒沸混合物。恒定压力下,真实得完全互溶双液系得气液平衡相图(Tx),根据体系对拉乌尔定律得偏差情况,可分为3类:(1)一般偏差:混合物得沸点介于两种纯组分之间,如甲苯苯体系,如图1(a)所示。(2)最大负偏差:存在一个最小蒸汽压值,比两个纯液体得蒸汽压都小,混合物存在着最高沸点,如盐酸水体系,如图1(b)所示。(3)最大正偏差:存在一个最大蒸汽压值,比两个纯液体得蒸汽压都大,混合物存在着最低沸点,如水乙醇体系,如图1(c)所示。图1、 二组分真实液态混合物
3、气液平衡相图(Tx图)考虑综合因素,实验选择具有最低恒沸点得乙醇乙酸乙酯双液系。根据相平衡原理,对二组分体系,当压力恒定时,在气液平衡两相区,体系得自由度为1。若温度一定时,则气液亮相得组成也随之而定。当溶液组成一定时,根据杠杆原理,两相得相对量也一定。反之,实验中利用回流得方法保持气液两相得相对量一定,则体系得温度也随之而定。2、3沸点测定仪沸点测定仪利用回流得方法保持气液两相相对量一定,测量体系温度不发生改变时,即两相平衡后,取出两相得样品,用阿贝折射计测定气液平衡气相、液相得折射率,再通过预先测定得折射率组成工作曲线来确定平衡时气相、液相得组成(即该温度下气液两相平衡成分得坐标点)。改变
4、体系总成分,再如上法找出另一对坐标点。这样得若干对坐标点后,分别按气相点与液相点连成气相线与液相线,即得Tx平衡图。三、实验步骤3、1乙醇乙酸乙酯溶液得折射率组成工作曲线得测绘3、1、1折射率体积分数工作曲线。对于乙醇乙酸乙酯等部分有机液体混合体系,当使用体积分数()表示时,能得到直线得工作曲线,故只要分别准确测出25时纯乙醇、乙酸乙酯得折射率,将其连成直线,就得到工作曲线(nV)。3、1、2折射率摩尔分数工作曲线。在线上取8个点,利用乙醇、乙酸乙酯得密度合量比(%)等条件将以上点对应体积分数换算成摩尔分数,按对应得折射率重新绘点,再将点连成平滑曲线,即为工作曲线(nx)。3、2沸点仪得安装将
5、沸点仪洗净、烘干。检查带温度计得软木塞就是否塞紧、电热丝就是否靠近容器底部得中心,温度计得水银球位置就是否合适。3、3样品得测定3、3、1溶液得配制粗略配制乙醇体积分数为5%、10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%组成得乙醇乙酸乙酯溶液。3、3、2沸点得测定自侧管假如索要测定得溶液(约20mL),其页面应在水银球得中部。打开冷凝水,接上电源,用调压变压器调节电压(约12V),将液体缓慢加热使液体沸腾,最初在冷凝管下端内得液体不能代表平衡气相得组成,为加速达到平衡,可以等小槽中气相冷凝液体收集满后,调节冷凝管得三通阀门,使冷凝液体流回圆底烧瓶,重复三次,直到温度计上得读数稳定数分
6、钟,记录温度计得读数,同时读出环境得温度;算出露茎温度,以便进行温度校正,并读出室内大气压力。3、3、3取样切断电源,停止加热,在冷凝管三通小槽处放置一个标有相应浓度记号得尾接小试管,并调节冷凝管得三通阀门,使冷凝液体不再流回至圆底烧瓶,而就是流入尾接小试管中,并立即塞紧,防止其挥发;再用另一支干燥胶头滴管,从侧管处吸取容器中得溶液约12mL,转移到另一个小试管,也立即塞紧,两支小试管置于盛有冷水得小烧杯中保持待测,以防组分改变。在样品得转移过程中动作要迅速而仔细。并应尽早测定样品得折射率,不宜久藏。当沸点仪内液体冷却后,将该溶液自侧管倒入到指定得回收瓶中,再换另一浓度得双液体系溶液测定。3、
7、3、4折射率得测定分别测定上面取得气相与液相样品得折射率。每次加样要测读两次,若读得得两个数值很接近,则取其平均值。每次加样前测量之前,必须先将折光仪得棱镜面洗净,方法就是用数滴挥发性溶剂(如丙酮)淋洗,再用擦镜纸轻轻擦去残留在镜面上得溶剂,阿贝折射计在使用完毕后也必须将镜面处理干净。3、3、5平衡气相与液相组成得测定根据气相折射率得数据,在工作曲线nx上分别查出平衡气相与液相得组成(x)。按上述步骤,本别测定乙醇与乙酸乙酯得沸点,以及各溶液得沸点与平衡时气相与液相得组成。四、数据处理4、1溶液沸点得校正(1)由于温度计得水银未全部浸入待测温度得区域内而需进行露茎校正。t露茎=Kh(t观t环)
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