1、實驗四 雙液系的氣液平衡相圖一、實驗目的        1.繪制常壓下環己烷-異丙醇雙液系的TX圖，并找出恒沸點混合物的組成和最低恒沸點。 2.學會阿貝折射儀的使用。   二、預習要求        1.了解繪制雙液系相圖的基本原理和方法。 2.了解本實驗中有哪些注意事項。 3.熟悉阿貝折射儀的使用。   三、實驗原理   在常溫下，任意兩種液體混合組成的體系稱為雙液體系。若兩液體能按任意比例相互溶解，則稱完全互溶雙液體系;若只能部分互溶，則稱部分互溶雙液體系。 液

2、體的沸點是指液體的蒸氣壓與外界大氣壓相等時的溫度。在一定的外壓下，純液體有確定的沸點。而雙液體系的沸點不僅與外壓有關，還與雙液體系的組成有關。圖-4-1是一種最簡單的完全互溶雙液系的TX圖。圖中縱軸是溫度(沸點)T，橫軸是液體B的摩爾分數XB(或質量百分組成)，上面一條是氣相線，下面一條是液相線，對應于同一沸點溫度的二曲線上的兩個點，就是互相成平衡的氣相點和液相點，其相應的組成可從橫軸上獲得。因此如果在恒壓下將溶液蒸餾，測定氣相餾出液和液相蒸餾液的組成就能繪出TX圖。 如果液體與拉烏爾定律的偏差不大，在TX圖上溶液的沸點介于A、B二純液體的沸點之間(見圖-4-1)，實際溶液由于A、B二組分的相

3、互影響，常與拉烏爾定律有較大偏差，在TX圖上會有最高或最低點出現，如圖-4-2所示，這些點稱為恒沸點，其相應的溶液稱為恒沸點混合物。恒沸點混合物蒸餾時，所得的氣相與液相組成相同，靠蒸餾無法改變其組成。如HCl與水的體系具有最高恒沸點，苯與乙醇的體系則具有最低恒沸點。 圖-4-1  完全互溶雙液系的 圖III-4-2  完全互溶雙液系的另一種類型相圖                    

4、                 一種蒸餾相圖 本實驗是用回流冷凝法測定環已烷異丙醇體系的沸點組成圖。其方法是用阿貝折射儀測定不同組成的體系，在沸點溫度時氣、液相的折射率，再從折射率組成工作曲線上查得相應的組成，然后繪制沸點組成圖。四、儀器藥品   1.儀器 沸點儀1套; 恒溫槽1臺; 阿貝折射儀1臺; 移液管(1mL)2支; 量筒3只; 小試管9支。 2.藥品 環己烷; 異丙醇。   五、實驗步驟   1

5、.調節恒溫槽溫度比室溫高5左右，通恒溫水于阿貝折射儀中。 2.測定折射率與組成的關系，作工作曲線:將9支小試管編號，依次移入0.100mL、0.200mL、0.900mL的環己烷，再依次移入0.900mL、0.800mL、0.100mL的異丙醇，輕輕搖動，混合均勻，配成9份已知濃度的溶液（按純樣品的密度，換算成質量百分濃度）。用阿貝折射儀測定每份溶液的折射率及純環己烷和異丙醇的折射率。以折射率對濃度作圖，即可繪制工作曲線。 3.測定沸點與組成的關系 方法一:連續測定法 沸點儀裝置圖如圖-4-3所示。加熱使沸點儀中溶液沸騰，待溶液沸騰且回流正常后minmin，旋轉活塞成圖-4-4所示位置。用毛細

6、滴管吸取少許樣品(即為氣相樣品)，隨即將活塞轉回回流位置(如圖-4-5所示)。把所取的樣品迅速滴入折射儀中，測其折射率ng。再用另一支滴管吸取沸點儀中的溶液，測其折射率nl。在每次取氣相和液相樣品分析前，要分別記下沸點儀中溫度計的氣相溫度tg和液相溫度tl。 圖-4-3 沸點儀 圖III-4-5 回流   本實驗是以恒沸點為界，把相圖分成左右兩半，分兩次來繪制相圖的。具體方法 如下: 右一半沸點組成關系的測定 在三口瓶中加入20mL異丙醇和1mL環己烷，再加入幾小塊沸石，按上述方法測定ng和nl，并記下溫度tg和tl，然后依次加入1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、6.0

7、mL、25.0mL環己烷。每加一次環己烷都要按上述方法分別測定其ng和nl及溫度tg和tl。實驗完畢后將溶液倒入回收瓶中。 左一半沸點組成關系的測定     在三口瓶中加入50mL環己烷，依次加入0.3mL、0.5mL、0.7mL、1.0mL、2.5mL、5.0mL、12.0mL的異丙醇，分別按進行測定。 方法二:間歇測定法 在測定沸點與組成的關系時，也可以用間歇方法測定。每種含不同質量百分數的溶液由教師事先配好，同學按順序號依次測定。 把事先配好的第一份溶液25mL加入沸點儀中，加入沸石，待沸騰穩定后，讀取沸點溫度，立即停止加熱。取氣相冷凝液測其折射率，而后再取

8、液相液體測其折射率，然后用滴管取盡沸點儀中的測定液，放回原試劑瓶中。在沸點儀中再加入25mL新的待測液，用上述方 法同樣依次測定。 注意: 在更換溶液時，務必用滴管取盡沸點儀中的測定液，以免帶來誤差。 六、注意事項   1.由于整個體系并非絕對恒溫，氣、液兩相的溫度會有少許差別，因此沸點儀中，溫度計水銀球的位置應一半浸在溶液中，一半露在蒸氣中。并隨著溶液量的增加要不斷調節水銀球的位置。 2.實驗中盡可能避免過熱現象，為此每加兩次樣品后，可加入一小塊沸石，同時要控制好液體的回流速度，不宜過快或過慢（回流速度的快慢可調節加熱溫度來控制）。 3.在每一份樣品的蒸餾過程中，由于整個體系的成分

9、不可能保持恒定，因此平衡溫度會略有變化，特別是當溶液中兩種組成的量相差較大時，變化更為明顯。為此每加入一次樣品后，只要待溶液沸騰，正常回流minmin后，即可取樣測定，不宜等待時間過長。 4.每次取樣量不宜過多，取樣時毛細滴管一定要干燥，不能留有上次的殘液，氣相取樣口的殘液亦要擦干凈。 5.整個實驗過程中，通過折射儀的水溫要恒定，使用折射儀時，棱鏡不能觸及硬物(如滴管)，擦拭棱鏡用擦鏡紙。七、數據處理   1.將實驗中測得的折射率組成數據列表，并繪制成工作曲線。 2.將實驗中測得的沸點折射率數據列表，并從工作曲線上查得相應的組成，從而獲得沸點與組成的關系。 3.繪制沸點組成圖，并標明

10、最低恒沸點和組成。 4.在精確的測定中，還要對溫度計的外露水銀柱進行露莖校正。     【思考問題】   1.在該實驗中，測定工作曲線時折射儀的恒溫溫度與測定樣品時折射儀的恒溫溫度是否需要保持一致？為什么？ 2.過熱現象對實驗產生什么影響？如何在實驗中盡可能避免？ 3.在連續測定法實驗中，樣品的加入量應十分精確嗎？為什么？ 4.試估計哪些因素是本實驗的誤差主要來源？   附錄:   具有最低恒沸點的雙液體系是很多的，除了本實驗中介紹的環己烷-異丙醇體系外，下面再介紹其它二種體系，以便在實驗中需要改變體系時作參考。 1.苯-乙醇體系 右半分支:先加入30mL乙醇，然后依次加入苯1.0mL、2.0mL、3.0mL、5.0mL、10.0mL、15.0mL、17.5mL。 左半分支:先加入50mL苯，然后依次加入乙醇0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、3.0mL、5.0mL、13.5mL。 2