完全互溶双液系气液平衡相图的绘制.docxVIP

四川理工学院实验报告系：材化系课程名称：简明物理化学实验日期：2011年4月18日姓名学号实验室528专业材料科学与工程班号2009级2班老师鉴定实验名称完全互溶双液系气液平衡相图的绘制成绩评定实验目的测定常压下环已烷—乙醇二元系统的气液平衡数据，绘制沸点—组成相图；掌握双组分沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理；掌握阿贝折射仪的使用方法。实验原理两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。根据两组分间溶解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶3种情况。两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸气压不同，则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气—液平衡相图（图），根据体系对拉乌尔定律的偏差情况，可分为3类：一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯—苯体系，如图2.7（a）所示。（2）最大负偏差：存在一个最小蒸气压值，比两个纯液体的蒸气压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸—水体系，如图2.7（b）所示。（3）最大正偏差：存在一个最大蒸气压值，比两个纯液体的蒸气压都大，混合物存在着最低沸点，如正丙醇—水体系，如图2.7（c）所示。图2.7 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同，因而不能像第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离，而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。为了绘制双液系的T-x相图，需测定几组原始组成不同的双液系在气—液两相平衡后的沸点和液相、气相的平衡组成。本实验以环已烷—乙醇为体系，该体系属于上述第3种类型。在沸点仪（如图2.8所示）中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T-x相图。本实验中气液两相的组成均采用折光率法测定。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，在恒定温度下测其折光率—组成工作曲线，便可通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。仪器与试剂沸点仪，阿贝折射仪，调压变压器，超级恒温水浴，温度测定仪，长短取样管；环已烷物质的量分数为0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0的环已烷—乙醇标准溶液，各种组成的环已烷—乙醇混和溶液；已知101.325KPa下，纯环已烷的沸点为80.1℃，乙醇的沸点为78.4℃。25℃时，纯环已烷的折光率为1.4264，乙醇的折光率为1.3593。实验步骤环已烷—乙醇溶液折光率与组成工作曲线的测定调节恒温槽温度并使其稳定，恒温水使阿贝折射仪上的温度稳定在某一定值，测量系列环已烷—乙醇标准溶液在此温度下的折光率。为了适应季节的变化，可选择若干温度测量，一般可选25℃，30℃，35℃三个温度。无水乙醇沸点的测定图2.8 沸点仪的结构将干燥的沸点仪安装好。从侧管加入约20mL无水乙醇于蒸馏瓶内，并使传感器（温度计）浸入液体内。冷凝管接通冷凝水。将稳流电源电流调至1.8～2.0A，使加热丝将液体加热至缓慢沸腾，待温度计的读数稳定后再维持3～5min，以使体系达到平衡。记下温度计的读数，即为无水乙醇的沸点，同时记录大气压力。环乙烷沸点的测定同第2步操作测定环乙烷的沸点。测定前应注意，必须将沸点仪清洗干净并干燥。测定系列浓度待测溶液的沸点和折光率同第2步操作，从侧管加入约20mL预先配制好的1号环乙烷—乙醇溶液于蒸馏瓶内，并使传感器（温度计）浸入溶液内，将液体加热至缓慢沸腾。因最初在冷凝管下端小槽内的液体不能代表平衡气相的组成，为加速达到平衡，须连同支架一起倾斜蒸馏瓶，使小槽中的气相冷凝液倾回蒸馏瓶内，重复3次（注意：加热时间不宜太长，以免物质挥发），待温度稳定后，记下温度计的读数，即为溶液的沸点。切断电源，停止加热，先用吸管从小槽中取出气相冷凝液，迅速测定各自的折光率。用烧杯盛水冷却液相，再从侧管处吸出少许液相，迅速测定各自的折光率。剩余溶液倒入回收瓶。按1号溶液的操作，依次测定2，3，4，5，6，7，8号溶液的沸点和气—液平衡时的气、液相折光率。数据处理阿贝折射仪温度：25℃大气压：98.56KPa无水乙醇沸点：78.8℃环乙烷沸点：77.3℃表2.3环乙烷—乙醇标准溶液的折光率00.250.50.751.0折光率1.35021.37051.3881.4071.4229表2.4 环乙烷—乙醇混合液测定数据混和液编号混和液近似组成沸点/℃液相分析气相冷凝液分析折光率折光率175.41.35800.10731.36420.1926272.61.36240.16781.37420.330