大学物化实验报告--双液系的气—双液系的气—液平衡相图.doc

1. 绘制常压下环己烷-乙醇双液系的气液平衡相图(T—X图),了解相图和相律的基本概念;
2. 掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法;
3. 掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
实验原理:
常温下,任意两种液体混合组成的体系称为双液体系。若两液体能按任意比例相互溶解,则称完全互溶双液体系;若只能部分互溶,则称部分互溶双液体系。双液体系的沸点不仅与外压有关,还与双液体系的组成有关。恒压下将完全互溶双液体系蒸馏,测定馏出物(气相)和蒸馏液(液相)的组成,就能找出平衡时气、液两相的成分并绘出T—X图。
通常,如果液体与拉乌尔定律的偏差不大,在T—X图上溶液的沸点介于A、B二纯液体的沸点之间见图1 (a)。而实际溶液由于A、B二组分的相互影响,常与拉乌尔定律有较大偏差,在T—X图上就会有最高或最低点出现,这些点称为恒沸点,其相应的溶液称为恒沸点混合物,如图1(b),(c)所示。恒沸点混合物蒸馏时,所得的气相与液相组成相同,因此通过蒸馏无法改变其组成。
图1  完全互溶双液系的相图

图2 沸点仪
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本实验采用回流冷凝的方法绘制环己烷-乙醇体系的T—X图。其方法是用阿贝折射仪测定不同组分的体系在沸点温度时气相、液相的折射率,再从折射率
—组成工作曲线上查得相应的组成,然后绘制T—X图
仪器与试剂:
沸点仪1套
超级恒温槽1台
WZS-I型阿贝折光仪
25ml量筒、小漏斗、滴管、大烧杯
无水乙醇, 环己烷,
,,,,。(250mL试剂瓶盛装)
注:x环己烷为环己烷的物质的量分数浓度,定义为
实验步骤:
开启超级恒温槽的电源,℃,开启循环泵使折光率仪恒温,若水温高于25℃,可用冰块降温。
用干燥量筒量取无水乙醇20毫升,用漏斗倒入干燥的沸点测定仪中。开通冷却水。开启电源,缓慢调节加热电压至约15V,温度开始上升,不久仪器内液体沸腾,调节电压为约10V,回流至温度不再升高和气相冷凝液充满D球,读取沸点。缓慢调节加热电压至0V。用玻璃研钵盛水冷却沸点仪3分钟。用干燥滴管吸取D球中的气相冷凝液,测其折光率。再用另一干净滴管吸取沸点仪中的液体,测其折光率。测毕,将乙醇倒入乙醇专用回收瓶。
以同样的方法,-。测毕,将溶液倒回原试剂瓶。
用少量环己烷涮洗沸点仪2次,将环己烷倒入环己烷专用回收瓶。加入纯环己烷,测其沸点及气相液相组分的折光率。
【注意事项】
实验中可调节加热电压来控制回流速度的快慢,电压不可过大,能使待测液体沸腾即可。电阻丝不能露出液面,一定要被待测液体浸没。
在每一份样品的蒸馏过程中,由于整个体系的成分不可能保持恒定,因此平衡温度会略有变化,特别是当溶液中两种组成的量相差较大时,变化更为明显。为此每加入一次样品后,只要待溶液沸腾,正常回流1min~2min后,即可取样测定,不宜等待时间过长。
每次取样量不宜过多,取样时毛细滴管一定干净和干燥。
整个实验过程中,通过折射仪的水温要恒定。使用折射仪时,棱镜不能触及硬物(如滴管),擦拭棱镜用擦镜纸。
数据记录及处理分析:
环己烷的沸点: