1、完全互溶雙液系氣液平衡相圖的繪制一實驗目的1 測定常壓下環己烷乙醇二元系統的氣液平衡數據，繪制沸點組成相圖。2掌握雙組分沸點的測定方法，通過實驗進一步理解分餾原理。3掌握阿貝折射儀的使用方法及原理。4了解和掌握沸點儀的測定原理及方法。5加深對完全互溶雙液系氣液平衡相圖的理解和增強個人動手能力。二實驗原理兩種液體物質混合而成的兩組分體系稱為雙液系。根據兩組分間溶解度的不同，可分為完全互溶、部分互溶和完全不互溶三種情況。兩種揮發性液體混合形成完全互溶體系時，如果該兩組分的蒸氣壓不同，則混合物的組成與平衡時氣相的組成不同。當壓力保持一定，混合物沸點與兩組分的相對含量有關。恒定壓力下，真實的

2、完全互溶雙液系的氣液平衡相圖（Tx圖），根據體系對拉烏爾定律的偏差情況，可分為三類：（1）一般偏差：混合物的沸點介于兩種純組分之間，如甲苯苯體系，如圖1(a)所示。（2）最大負偏差：存在一個最小蒸氣壓值，比兩個純液體的蒸氣壓都小，混合物存在著最高沸點，如鹽酸水體系，如圖1 (b)所示。圖1 二組分真實液態混合物氣液平衡相圖（Tx圖）（3）最大正偏差：存在一個最大蒸氣壓值，比兩個純液體的蒸氣壓都大，混合物存在著最低沸點，如正丙醇水體系，如圖1(c)）所示。對于后兩種情況，為具有恒沸點的雙液系相圖。它們在最低或最高恒沸點時的氣相和液相組成相同，因而不能象第一類那樣通過反復蒸餾的方法而使雙液系的兩個

3、組分相互分離，而只能采取精餾等方法分離出一種純物質和另一種恒沸混合物。為了繪制雙液系的Tx相圖，需測定幾組原始組成不同的雙液系在氣液兩相平衡后的沸點和液相、氣相的平衡組成。本實驗以環己烷乙醇為體系，該體系屬于上述第三種類型。在沸點儀（如圖2所示）中蒸餾不同組成的混合物，測定其沸點及相應的氣、液二相的組成，即可作出Tx相圖。圖2 沸點儀的結構本實驗中氣液兩相的組成均采用折光率法測定。折光率是物質的一個特征數值，它與物質的濃度及溫度有關，因此在測量物質的折光率時要求溫度恒定。溶液的濃度不同、組成不同，折光率也不同。因此可先配制一系列已知組成的溶液，在恒定溫度下測其折光率，作出折光率組成工作曲線，便

4、可通過測折光率的大小在工作曲線上找出未知溶液的組成。三儀器與試劑沸點儀，阿貝折射儀，調壓變壓器，超級恒溫水浴，溫度測定儀，長短取樣管。環己烷物質的量分數x環己烷為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0的環己烷乙醇標準溶液，各種組成的環己烷乙醇混和溶液。已知101.325kPa下，純環己烷的沸點為80.1，乙醇的沸點為78.4。25時，純環己烷的折光率為1.4264，乙醇的折光率為1.3593。四實驗步驟1環己烷乙醇溶液折光率與組成工作曲線的測定調節恒溫槽溫度并使其穩定，恒溫水使阿貝折射儀上的溫度穩定在某一定值，測量系列環己烷乙醇標準溶液在此溫度下的折光率。為了適應季節的變化，可選擇若干溫度

5、測量，一般可選25、30、35三個溫度。2無水乙醇沸點的測定 安裝沸點儀側管加入約20mL無水乙醇溫度計浸入液體冷凝管通水電流加熱液體待溫度計讀數穩定35min記下溫度計的讀數3環己烷沸點的測定將沸點儀洗凈并干燥側管加入約20mL環己烷溫度計浸入液體冷凝管通水電流加熱液體待溫度計讀數穩定35min記下溫度計的讀數4測定系列濃度待測溶液的沸點和折光率將沸點儀洗凈并干燥側管加入約20mL1號溶液溫度計浸入液體冷凝管通水電流加熱液體傾斜沸點儀使小槽中的氣相冷凝液傾回蒸餾瓶（重復三次）待溫度計讀數穩定記下溫度計的讀數切斷電源從小槽中取出氣相冷凝液測定折光率用燒杯盛水冷卻液相從側管處吸出少許液相迅速測定

6、折光率剩余溶液倒入回收瓶按1號溶液的操作，依次測定2、3、4、5、6、7、8號溶液的沸點和氣液平衡時的氣、液相折光率。五數據處理無水乙醇沸點： 76.1 環己烷沸點： 79.2 1. 作出環己烷-乙醇標準溶液的折光率-組成關系曲線表1 環己烷乙醇標準溶液的折光率x環己烷00.250.50.751.0折光率1.35801.36681.38491.40481.42092. 根據工作曲線求出各待測溶液的氣相和液相的平衡組成，填入表中。以組成為橫軸，沸點為縱軸，繪出氣相與液相的沸點-組成（T-X）平衡相圖。表2 環己烷乙醇混合液測定數據混和液編號混和液近似組成x環己烷沸點/液相分析氣相冷凝液分析折光率

7、x環己烷折光率y環己烷174.81.36050.09321.36950.2286269.11.36110.10231.38450.4541365.11.37050.24361.39100.5519463.31.37750.34891.39610.6286563.61.40500.76241.40150.7098664.01.40150.70981.41150.8602767.51.40650.78501.41750.9504869.51.40850.81501.41950.9805六注意事項1. 測定折光率時，動作應迅速，以避免樣品中易揮發組元損失，確保數據準確。2電熱絲一定要被溶液浸沒后方可

8、通電加熱，否則電熱絲易燒斷，還可能會引起有機液體燃燒；所加電壓不能太大，加熱絲上有小氣泡逸出即可。3注意一定要先加溶液，再加熱；取樣時，應注意切斷加熱絲電源；4每種濃度樣品其沸騰狀態應盡量一致。即氣泡“連續”、“均勻”、冒出為好，不要過于激烈也不要過于慢。5先開通冷卻水，然后開始加熱,系統真正達到平衡后，停止加熱，稍冷卻后方可取樣分析；每次取樣量不宜過多，取樣管一定要干燥；取樣后的滴管不能倒置。6阿貝折射儀的棱鏡不能用硬物觸及（如滴管），擦拭棱鏡需用擦鏡紙。七思考題1取出的平衡氣液相樣品，為什么必須在密閉的容器中冷卻后方可用以測定其折射率？答：因為在敞開的容器中樣品在冷卻過程中會揮發，即其測定

9、的折射率是樣品揮發后的折射率，而密閉的容器測定的折射率即為樣品的折射率。2平衡時，氣液兩相溫度是否應該一樣，實際是否一樣，對測量有何影響？答：不一樣，由于儀器保溫欠佳，使蒸汽還沒有到達冷凝小球就冷凝而成為液相。3如果要測純環己烷、純乙醇的沸點，蒸餾瓶必須洗凈，而且烘干，而測混合液沸點和組成時，蒸餾瓶則不洗也不烘，為什么?蒸餾瓶則不洗也不烘測得的物質的折射率為混合物的折射率，并不是純物質的折射率。4如何判斷氣液已達到平衡狀態？討論此溶液蒸餾時的分離情況？答：待溫度計的讀數穩定后，氣液已達到平衡狀態。5為什么工業上常產生95酒精？只用精餾含水酒精的方法是否可能獲的無水酒精？答：因為蒸餾所得產物只能獲得95酒精，不可能用精餾含水酒精的方法獲得無水酒精。95酒精和5