二组分完全互溶系统的气液平衡相图.docxVIP

专业：工科试验班姓名：__李歆___学号：__3080101590__日期：__2009.10.22__地点：紫金港化学实验楼__实验报告课程名称：大学化学实验（P）指导老师：____ 滕启文_ 成绩：____________实验名称：二组分完全互溶系统气-液平衡相图实验类型：____同组学生姓名：_______一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得装订线二组分完全互溶体系的气-液平衡相图实验目的学习测定气-液平衡数据及绘制二组分系统相图的方法，加深理解相图和相律等概念。掌握测量纯液体和液体混合物沸点的方法。熟悉阿贝折光仪的原理及操作，熟练掌握超级恒温槽的使用和液体折射率的测量。了解运用物理化学性质确定混合物组成的方法。基本原理 在一定的外压下，纯液体的沸点是恒定的，但对于完全互溶双液系，沸点不仅与外压有关，而且还与其组成有关，并且在沸点时，平衡的气-液两相组成往往不同。根据相律：F=C-P+2，一个气液共存的二组分体系，其自由度为2，只需再任意确定一个变量，其自由度就减为1，整个体系的存在状态就可以用二维图来描述。本实验中采用在一定压力下，作出体系的温度T和组分x的关系图，即T-x图。完全互溶体系的T-x图可分为三类：①液体与Raoult定律的偏差不大，在T-x图上，溶液的沸点介于两种纯液体的沸点之间（图1.a），如苯-甲苯系统；②由于两组分的相互作用，溶液与Raoult定律有较大的负偏差，在T-x图上存在最高沸点（图1.b），如卤化氢-水系统；③溶液与Raoult定律有较大的正偏差，在T-x图上存在最低沸点（图1.c），如乙醇-水系统。②和③类溶液，在最高或最低沸点时的气-液两相组成相同，这些点称为恒沸点，此浓度的溶液称为恒沸点混合物，相应的温度称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。xB(c)xB(b)xB(a)液液液气气气BBBAAAt/℃t/℃t/℃图1. 二元液系t-x图本实验所要测绘的环己烷-乙醇体系即属于第二类溶液。对于一个组成恒定的封闭系统，当系统达到气液平衡温度时，气液两相的组成和温度恒定不变，以此便能得到该温度下的平衡气-液两相组成的一对坐标。依次改变系统的组成就能得到一系列的平衡气-液两相组成坐标点，用光滑曲线连接即成相图。 实验所用的沸点仪结构如图2，冷凝管底部的小球用以收集冷凝下来的气相样品。电热丝直接浸入溶液中加热可避免暴沸现象，温度计外的小玻璃罩有利于降低周围环境可能造成的温度计读数波动。平衡时气-液两相组成的分析用的是折射率法，因为溶液的折射率与其组成有关。若在一定温度下，测得一系列已知浓度溶液的折射率，作出该温度下溶液的折射率-组成工作曲线，就可通过测量同温度下的未知浓度溶液的折射率得到此溶液的浓度。因折射率是温度的函数，测定时必须严格控制阿贝折光仪的测量温度。5321三、实验仪器和试剂64仪器：沸点仪，阿贝折光仪，超级恒温槽，调压变压器，1/10℃温度计，普通温度计，滴管若干，吹风机。图2. 沸点仪结构简图1.辅助温度计；2.测量温度计；3.加料口；4.加热丝；5.冷凝液取样口；6.盛冷凝液的小球试剂：环己烷（AR），无水乙醇（AR）。四、实验步骤（环己烷中加入乙醇）1.制作环己烷-乙醇液态混合物的工作曲线。（实验前已制作完成）2．按照装置图安装沸点仪，保证仪器内部干燥、洁净。打开超级恒温槽和阿贝折光仪，调节恒温槽的温度，使折光仪的测量温度达到30.0摄氏度左右（）。3. 测定沸点在沸点仪中加入30mL环己烷，打开冷却水，接通电源，缓缓加热，直至其沸腾，并保持一段时间，使冷凝液不断淋洗冷凝管底部的小球中的液体，知道温度计的读数保持稳定为止。分别记录测量温度计和辅助温度计的读数。4. 取样分析 切断电源，停止加热，用烧杯盛冷水套在沸点仪底部，冷却容器内的液体。吸用滴管吸取冷凝管小球内的冷凝液测其折射率2-3次取平均值，在工作曲线上找出其对应的组成。另取一只滴管吸取烧瓶内的残留液按上述方法得到其组成。做好记录。5. 吹干残留在两滴管内的液体待用，在环己烷中依次加入1mL、1mL、3mL、3mL……乙醇，每次加入后都重复3、4两步骤，直至沸点几乎不再下降以及冷凝液和残留液的折射率近似相等为止。 乙醇中加入环己烷的步骤基本相似，只是试剂加入量不同，具体见数据记录。数据记录与数据处理试验中我测定的为环己烷中加乙醇部分室温：25.5℃ 大气压：101.67kPa测量温度计露茎读数：50.10℃阿贝折光仪的测量温度为：29.8℃（）表1. 环己烷中加入乙醇混合物的气-液平衡数据实验条件下，纯环己烷的沸点为80.88℃，折射