物理化学实验报告-二元体系沸点-组成图测绘.docx

C7二元体系沸点-组成图测绘实验日期：2014年4月日姓名：马玉仁 学号：1120122488 班级：10011202 一、 实验目的（一） 在大气压下，测定环己烷-乙醇体系气、液平衡相图（沸点-组成图）。（二） 掌握阿贝折光仪的测量原理和使用方法。二、 原理及实验公式一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分，在所有组成范围内完全互溶。在定压下，完全互溶的二元体系的沸点组成图可分为三类，如图C7.1所示。a.溶液的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯一甲苯体系；b.溶液有最低恒沸点，如环己烷乙醇体系；c.溶液有最高恒沸点，如丙酮氯仿体系。b、c两类溶液在最高或最低恒沸点时气、液两相组成相同，加热蒸发只能使气相总量增加，气、液相组成及溶液沸点保持不变，此温度称恒沸点，相应组成称恒沸组成。图C7.1 二元体系T-x图下面以a为例，简单说明绘制沸点-组成图的原理。加热总组成为x1的溶液，体系的温度上升，达液相线上1点时溶液开始沸腾，组成为x2的气相开始生成，但气相量很少（趋于0），x1、x2二点代表达到平衡时液、气两相组成。继续加热，气相量逐渐增多，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线和液相线上变化，当达某温度（如2点），并维持温度不变时，则x3、x4为该温度下液、气两相组成，气相、液相的量之比按杠杆规则确定。从相律f = c - p +2可知，当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度等于1，当温度一定时，则气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也已确定。因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相的量与液相的量之比也不变时（达气-液平衡），则体系的温度也就恒定。分别取出气、液两相的样品，分析其组成，得到该温度下，气、液两相平衡时各相的组成。改变溶液总组成，得到另一温度下，气、液两相平衡时各相的组成。测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用线连接即为气相线，将液相点用线连接即为液相线，得到沸点-组成图。气相、液相的成份分析采用折光率法：先绘出折光率组成（nx）的等温线，方法是在定温下测定已知各种组成（x）的折光率(n)，绘出nx等温线。对于未知组成的样品，取出各相样品后，迅速测出该温度下的折光率(n)，便可以从nx线查出其相应组成。三、 仪器和试剂（一） 仪器6恒温槽恒沸点仪折光仪镜头纸加热电源电热丝导线（带夹子）橡皮塞温度计（0.1，50100）放大镜量筒（30ml）洗耳球吸管（二） 试剂环己烷(A.R.)无水乙醇(A.R.)四、 实验步骤（一） 实验装置如图；（二） 调节恒温槽温度至25；（三） 按表C7.1准备10瓶锥形瓶相应浓度比的溶液（编号1到10）；（四） 确认冷却水已通入沸点仪冷凝管中；（五） 测量操作：1. 按编号次序将锥形瓶内溶液（约30mL）倒入沸点仪；2. 按装置图在沸点仪中装好温度计及电热丝（电热丝全部浸入，温度计水银球约1/2至2/3浸入）3. 断开加热电源输出线，打开加热电源开关，将输出电源调至0；连通加热电源输出线与电热丝，慢慢调高加热电源的输出电压或输出电流（切勿超过20V）；4. 加热溶液至沸腾（沸点仪冷凝管中的冷却水要充足，不能让蒸汽溢出）；5. 当冷凝管下端凹槽内馏液充满后溢出且温度稳定数分钟不变时，记下温度（即为沸点）；6. 用对应编号的长胶头滴管从冷凝管上端伸入凹槽取馏液，立即在25下测定折光率；用对应编号的短胶头滴管从沸点仪支管伸入取母液样品，立即在25下测定折光率；7. 取出温度计和电热丝，用对应编号滴管将沸点仪中溶液吸回对应编号锥形瓶8. 重复步骤1至7测定其它沸点仪中溶液沸点、馏液和母液的折光率。9. 测定完毕后整理实验仪器。五、 数据记录及处理（1） 记录大气压值 实验中的大气压为1.007Kpa（2） 根据测定的折光率，在实验室担供的折光率（n）-组成(x)等温线上查出对应的组成，填入表C7.1中。（3） 以温度为纵坐标，组成为横坐标，绘出沸点-组成图，并由图找出恒沸点温度及恒沸组成。二元体系沸点组成图测绘序号体积比/沸点 气相分析液相分析环己烷乙醇折光率组成折光率组成1010078.51.36070.0161.34880.015299172.41.38430.2651.36380.0683247667.71.38920.3711.37920.1514445664.61.39750.4881.38630.3135604064.51.39930.5151.39380.4216693164.31.39970.5311.40040.5187772364.41.39960.5291.40710.6578881267.21.40080.5591.41250.783997376.21.41010.7351.42110.90210100080.11.42270.9831.42380.984（一） 沸点-组成图线的拟合测绘图中：红色曲线为液相的沸点-组成图蓝色曲线为气相的沸点-组成图由图可得恒沸温度为温度最低点（64.3），查看数据表，求得在该点下环己烷的组成为0.531即恒沸时，环己烷与乙醇的组成比约为53:47。六、 思考题1.本次实验过程中，如何判断气、液相是否已达到平衡？答：当温度计读数稳定的时候表示气液已达到平衡状态。2.本实验体系中，恒沸组成的蒸气压比拉乌尔定律所预测的蒸气压大还是小？答：小。3.收集气相冷凝液的凹槽的大小对实验结果有无影响？答：如果凹槽太小