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* * 吉首大学 化学实验教学中心 Experimental Chemistry Center of Jishou University 实验七十五 双液系的气-液平衡相图 单位：吉首大学化学化工学院 实验七十五 双液系的气-液平衡相图 1、什么是双液系和完全互溶双液系？ 2、什么是相图和气-液平衡相图？ 3、完全互溶双液系在恒定压力下，沸点与组成相图有哪三种情况？我们测定的常压下乙醇-环己烷气液平衡相图属于哪一类？ 4、在恒定压力下，纯液体和完全互溶双液系的沸点有何不同？ 5、何为恒沸点？为什么恒沸点对应的组成称为恒沸混合物，而不是恒沸化合物？ 6、绘制恒定压力下的沸点-组成相图，需要测定哪些数据，如何测量？ 7、本实验作乙醇-环己烷溶液折光率对组成的工作曲线目的是什么？ 8、安装沸点仪时应该注意什么？为什么？ 9、每组实验的仪器需要干燥吗？为什么？ 10、各组实验所加样品的量需要精确量取吗？为什么？ 11、实验过程中何时读取沸点？何时取样测折光率 ？ 12、为什么在整个实验中，取样管必须是干净干燥的？ 预习提问 （1）用沸点仪测定常压下乙醇-环己烷的气液平衡相图； （2）了解沸点的测定方法； （3）掌握超级恒温水浴的使用方法； （4）掌握阿贝折光仪的测量原理及使用方法。 一、实验目的 二、实验原理 相平衡 是热力学在化学领域中的重要应用之一。研究相平衡在化学、化工的科研和生产中有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。 相图 描述系统的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形。 相 系统内部物理和化学性质完全均匀的部分称为一个“相”。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上热力学性质的改变是飞跃式的，即热力学性质是间断的。 1、基本概念 二、实验原理 对于二组分系统，C=2, f =4 -?, ? 至少为1，则 f 最多为3。 保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。 （1） 保持温度不变，得 p-x 图 较常用 （3） 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。 （2） 保持压力不变，得 T-x 图 常用 这三个变量通常是T，p 和组成 x。所以要表示二组分系统状态图，需用三个坐标的立体图表示。 相律: 二、实验原理 2、T-x 图(亦称为沸点-组成图) T-x图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常在等压下进行。 外压为大气压力，当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的温度称为沸点。 某组成的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。 两种在常温时为液态的物质混合起来而成的二组分体系称为双液系。若二液体按任意比例互相溶解，称为完全互溶双液系。 二、实验原理 2、T-x 图(亦称为沸点-组成图) 完全互溶双液系在恒压下，T-x 图有如下三种情况： （a） 溶液沸点介于二个纯组分沸点之间，如苯与甲苯； （b） 溶液有最低恒沸点，如乙醇与环己烷； （c） 溶液有最高恒沸点，如卤化氢与水。 （a） （b） （c） 溶液C点沸腾时气液两相组成相同，该沸腾温度称为该体系恒沸点，C点代表的组成即为该恒沸混合物的组成。改变压力，恒沸点的温度也改变，它的组成也随之改变，恒沸混合物是混合物而不是化合物。 二、实验原理 从实验数据直接绘制T-x图，需测定一系列不同组成乙醇-环己烷溶液的沸点及气液平衡两相的组成。 A B 定压 3、T-x 图的绘制 二、实验原理 3、T-x 图的绘制 本实验用回流冷凝法测定乙醇-环己烷溶液在不同组成时的沸点，平衡气、液相组成则利用组成与折光率之间的关系，应用阿贝折光仪间接测得。 折光率-组成图 沸点-组成图 二、实验原理 4、阿贝折光仪测定液体介质折光率的基本原理 当一束光从一种各向同性的介质m进入另一种各向同性的介质M时，不仅光速会发生改变，如果传播方向不垂直于m/M界面，还会发生折射现象。 折射定律： 临界折射现象： 光在不同介质中的折射 阿贝折光仪的临界折射 三、实验仪器与试剂 1、仪器 沸点测定仪 1套 阿贝折光仪 1台 超级恒温水浴 1台 温度计（1/10℃） 1支 长滴管 2支 电吹风 1个 擦镜纸 2、实验试剂 无水乙醇（分析纯） 环己烷（分析纯） 四、实验步骤 1、安装沸点仪 将干燥的沸点仪如图75-2安装好。检查带有温度计的橡皮塞是否塞紧，加热用的电热丝要靠近底部中心又不得碰上瓶壁。温度计的水银球的位置在支管之下并高于电热丝