完全互溶雙液系氣液平衡相圖的繪制完全互溶雙液系氣液平衡相圖的繪制/NUMPAGES11完全互溶雙液系氣液平衡相圖的繪制完全互溶雙液系氣液平衡相圖的繪制完全互溶雙液系氣液平衡相圖的繪制一．實驗?zāi)康?．

測定常壓下環(huán)己烷－乙醇二元系統(tǒng)的氣液平衡數(shù)據(jù)，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(zhì)混合而成的兩組分體系稱為雙液系。根據(jù)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(fā)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(dāng)壓力保持一定，混合物沸點與兩組分的相對含量有關(guān)。恒定壓力下，真實的完全互溶雙液系的氣－液平衡相圖（T－x圖），根據(jù)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(tài)混合物氣－液平衡相圖（T－x圖）（3）最大正偏差：圖1二組分真實液態(tài)混合物氣－液平衡相圖（T－x圖）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(fù)蒸餾的方法而使雙液系的兩個組分相互分離，而只能采取精餾等方法分離出一種純物質(zhì)和另一種恒沸混合物。為了繪制雙液系的T－x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(huán)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(yīng)的氣、液二相的組成，即可作出T－x相圖。圖2沸點儀的結(jié)構(gòu)本實驗中氣液兩相的組成均采用折光率法測定。圖2沸點儀的結(jié)構(gòu)折光率是物質(zhì)的一個特征數(shù)值，它與物質(zhì)的濃度及溫度有關(guān)，因此在測量物質(zhì)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(diào)壓變壓器，超級恒溫水浴，溫度測定儀，長短取樣管。環(huán)己烷物質(zhì)的量分數(shù)x環(huán)己烷為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0的環(huán)己烷－乙醇標準溶液，各種組成的環(huán)己烷－乙醇混和溶液。已知101.325kPa下，純環(huán)己烷的沸點為80.1℃，乙醇的沸點為78.4℃。25℃時，純環(huán)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(huán)己烷－乙醇溶液折光率與組成工作曲線的測定調(diào)節(jié)恒溫槽溫度并使其穩(wěn)定，恒溫水使阿貝折射儀上的溫度穩(wěn)定在某一定值，測量系列環(huán)己烷－乙醇標準溶液在此溫度下的折光率。為了適應(yīng)季節(jié)的變化，可選擇若干溫度測量，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(cè)管加入約20mL無水乙醇→溫度計浸入液體→冷凝管通水→1.8-2.0A電流加熱液體→待溫度計讀數(shù)穩(wěn)定3～5min→記下溫度計的讀數(shù)3．環(huán)己烷沸點的測定將沸點儀洗凈并干燥→側(cè)管加入約20mL環(huán)己烷→溫度計浸入液體→冷凝管通水→1.8-2.0A電流加熱液體→待溫度計讀數(shù)穩(wěn)定3～5min→記下溫度計的讀數(shù)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(cè)管加入約20mL1號溶液→溫度計浸入液體→冷凝管通水→1.8-2.0A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(fù)三次）→待溫度計讀數(shù)穩(wěn)定→記下溫度計的讀數(shù)→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(cè)管處吸出少許液相→迅速測定折光率→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．?dāng)?shù)據(jù)處理無水乙醇沸點：76.1℃環(huán)己烷沸點：79.2℃作出環(huán)己烷-乙醇標準溶液的折光率-組成關(guān)系曲線表1環(huán)己烷－乙醇標準溶液的折光率x環(huán)己烷00.250.50.751.0折光率1.35801.36681.38491.40481.4209根據(jù)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(huán)己烷－乙醇混合液測定數(shù)據(jù)混和液編號混和液近似組成x環(huán)己烷沸點/℃液相分析氣相冷凝液分析折光率x環(huán)己烷折光率y環(huán)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(yīng)迅速，以避免樣品中易揮發(fā)組元損失，確保數(shù)據(jù)準確。2．電熱絲一定要被溶液浸沒后方可通電加熱，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(yīng)注意切斷加熱絲電源；4．每種濃度樣品其沸騰狀態(tài)應(yīng)盡量一致。即氣泡“連續(xù)”、“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(tǒng)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(fā)，即其測定的折射率是樣品揮發(fā)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(yīng)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(huán)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(zhì)的折射率為混合物的折射率，并不是純物質(zhì)的折射率。4．如何判斷氣－液已達到平衡狀態(tài)？討論此溶液蒸餾時的分離情況？答：待溫度計的讀數(shù)穩(wěn)定后，氣－液已達到平衡狀態(tài)。5．為什么工業(yè)上常產(chǎn)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(chǎn)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