76 实验七十六 三组分液-液体系的平衡相图.doc

第一部分：思考题实验七十六 三组分液-液体系的平衡相图1、什么是平衡相图？2、试用相律分析一下恒温恒压条件时，三组分液-液体系单相区的条件自由度是几？两相区的条件自由度是几？3、等边三角形坐标的顶点、线上的点、面上的点分别代表几组分的组成？4、如何确定等边三角形坐标面上的点的组成？5、通过任一顶点B向其对边引直线BD，则BD线上的各点所表示的组成中，A、C两个组分含量的比值如何？6、如果有两个三组分体系D和E，将其混合之后其组成点会落在哪？7、对于等边三角形坐标内的任意一组成O，向其加纯B，体系的组成点会落在哪？若蒸发掉B，体系的组成点又会落在哪？8、已知一三组分体系P的百分组成为：B%20，C%30，A%50，如何在等边三角形坐标上绘制出P点？9、请绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图的草图，并分析各相区的相数及相态。 10、要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出哪些点？11、由K滴加乙醇到曲线上的d点，体系由两相区进人单相区，溶液由浑浊转为清澈，为何还要继续加乙醇至e点？而不是在d点直接滴加水？12、三组分液-液体系的平衡相图实验中，要绘制单相区与两相区的分界线，即双结点溶解度曲线或双结线，应准确记录哪些数据，知道哪些数据，计算出哪些数据？13、三组分液-液体系的平衡相图实验中，如果滴定过程中有一次清浊转变时读数不准，是否需要立即倒掉溶液重新做实验？为什么？14、三组分液-液体系的平衡相图中，连接线交于曲线上的两点代表什么？15、三组分液-液体系的平衡相图实验中，使用的锥形瓶、分液漏斗为什么要事先干燥?16、三组分液-液体系的平衡相图实验中，用水或乙醇滴定至清浊变化以后，为什么还要加入过量？过量的多少对结果有何影响？17、三组分液-液体系的平衡相图实验中，当体系总组成点在曲线内与曲线外时相数有何不同？总组成点通过曲线时发生了什么变化？18、温度升高，体系的溶解度曲线会发生什么样的变化？在本实验操作中 应注意哪些问题，以防止温度变化而影响实验的准确性？19、简述绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区的连接线的基本原理。20、要绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区中某一点的连接线，应准确记录哪些数据？ 第二部分：参考答案实验七十六 三组分液-液体系的平衡相图1、什么是平衡相图？答：研究多相系统的状态如何随温度、压力和浓度等条件的改变而发生改变，并用图形表示系统状态的变化，这种图形即平衡相图，简称相图。2、试用相律分析一下恒温恒压条件时，三组分液-液体系单相区的条件自由度是几？两相区的条件自由度是几？答：恒温恒压条件时相律表达式为：f=C-，三组分体系C =3，即f*=3-，当=1时，f*=2；当=2时，f*=1。3、等边三角形坐标的顶点、线上的点、面上的点分别代表几组分的组成？答：三个顶点分别代表三个纯组分A、B和C，线代表（）的两组分体系，线代表（）的两组分体系，BC线代表（BC）的两组分体系，面上的点（三角形内各点）是三组分体系。4、如何确定等边三角形坐标面上的点的组成？答：通过三角形内任何一点O引平行线于各边的直线，根据几何原理，a+b+c=AB=BC=CA=100%,或者a+b+c=AB=BC=CA=100%。因此，O点的组成可由a、b、c来表示，即O点所代表的三个组分的百分组成是：B%= b，C%= c，A%= a。5、通过任一顶点B向其对边引直线BD，则BD线上的各点所表示的组成中，A、C两个组分含量的比值如何？答：A、C两个组分的含量的比值保持不变。6、如果有两个三组分体系D和E，将其混合之后其组成点会落在哪？答：其成分必定位于D、E两点之间的连线上。7、对于等边三角形坐标内的任意一组成O，向其加纯B，体系的组成点会落在哪？若蒸发掉B，体系的组成点又会落在哪？答：向其中加入纯B时体系总组成点将沿直线OB向B移动，即落在OB直线上。蒸发掉B时体系总组成点将沿直线OB的反方向移动，即落在OB的反向延长线上。8、已知一三组分体系P的百分组成为：B%20，C%30，A%50，如何在等边三角形坐标上绘制出P点？答：在B%20处做一条顶点B对边的平行线，该线上所有点B的百分组成均为B%20，再在C%30在处做一条顶点C对边的平行线，该线上所有点C的百分组成均为C%30，这两条平行线的交点即为P。9、请绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图的草图，并分析各相区的相数及相态。 答：醋酸(A)和氯仿(B) 能无限混溶，醋酸(A) 和水(C)也能无限混溶，但氯仿和水只能部分互溶。在它们组成的三组分系统相图上出现一个帽形区，在a和b之间，溶液分为两层，一层是在醋酸存在下，水在氯仿中的饱和液，如一系列 a 点所示；另一层是氯仿在水中的饱和液，如一系列 b 点所示，这对溶液称为共轭溶液。 在物系点为c的系统中加醋酸，物系点向A移动，到达c1时，对应的两相组成为a1和b1，由于醋酸在两层中含量不等，所以连结线a1b1不一定与底边平行。继续加醋酸，使B，C两组分互溶度增加，连结线缩短，最后缩为一点，O点称为等温会溶点或褶点，这时两层溶液界面消失，成单相。组成帽形区的 aOb 曲线称为双结点溶解度曲线或双结线。两相分界曲线aOb内组分点相数为二，为两液相平衡共存，曲线外组分点及曲线上点相数为一，为单液相。10、要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出哪些点？如何找？答：要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出双结点溶解度曲线或双结线上的点，然后绘制出双结点溶解度曲线或双结线上。如图现有一个环己烷-水的二组分体系，其组成为K，向其中逐渐加入乙醇，则体系总组成沿KB变化(环己烷-水比例保持不变)，在曲线以下区域内则存在互不混溶的两共扼相，将溶液振荡后则出现浑浊状态。继续滴加乙醇直到曲线上的d点，体系将由两相区进人单相区，溶液将由浑浊转为清澈，继续加乙醇至e点，溶液仍为清澈的单相。如果在这一体系中滴加水，则体系总组成将沿e-C变化(乙醇-环己烷比例保持不变)，直到曲线上的f点。此后由单相区进入两相区，溶液开始由清澈变浑浊。继续滴加水至g点仍为两相。此时若在此体系中再加人乙醇，至h点则由两相区进入单相区，液体由浑变清。如此反复进行，可获得d、f、h、j位于曲线上的点，将它们连接即得单相区与两相区分界的曲线。11、由K滴加乙醇到曲线上的d点，体系由两相区进人单相区，溶液由浑浊转为清澈，为何还要继续加乙醇至e点？而不是在d点直接滴加水？答：便于出现新的清浊变化点。使混合液交替出现在单相区和两相区之间，找出不同的单、两相区的分界点，从而得到单、两相区的分界曲线。12、 三组分液-液体系的平衡相图实验中，要绘制单相区与两相区的分界线，即双结点溶解度曲线或双结线，应准确记录哪些数据，知道哪些数据，计算出哪些数据？答：应准确记录清浊转变时各组分的精确体积，实验温度，应知道实验温度下各纯组分的密度，然后计算出各组分的质量及质量百分数。用等边三角形坐标画图即可。13、 三组分液-液体系的平衡相图实验中，如果滴定过程中有一次清浊转变时读数不准，是否需要立即倒掉溶液重新做实验？为什么？答：不需要，可用乙醇或者水回滴几滴恢复，记下各试剂的实际用量。因为实验只要找出单、双相区的分界曲线上的一系列点即可。14、 三组分液-液体系的平衡相图中，连接线交于曲线上的两点代表什么？答：G及I代表总组成为H的体系的两个共轭溶液，G是它的水层的平衡组成，I是它的环己烷层的平衡组成。15、三组分液-液体系的平衡相图实验中，使用的锥形瓶、分液漏斗为什么要事先干燥?答：由于本实验是通过体积的精确测量，然后根据室温下的密度计算出相变点的组成，因此使用的锥形瓶、分液漏斗要事先干燥。如果上述仪器不干燥，会使混合溶液中的水的体积增加，使得计算的水的质量小于水的实际质量，影响实验结果。16、 三组分液-液体系的平衡相图实验中，用水或乙醇滴定至清浊变化以后，为什么还要加入过量？过量的多少对结果有何影响？答：为了使混合液交替出现在单相区和两相区之间，找出单、两相区的分界点，从而得到单、两相区的分界曲线。过量多时会使得实验测得的分界点位于分界曲线的后端部位，影响曲线绘制，从而影响实验结果。17. 三组分液-液体系的平衡相图实验中，当体系总组成点在曲线内与曲线外时相数有何不同？总组成点通过曲线时发生了什么变化？答：曲线内相数为二，曲线外相数为一。总组成点通过曲线时会从单相变成两相或者两相变成单相。18温度升高，体系的溶解度曲线会发生什么样的变化？在本实验操作中 应注意哪些问题，以防止温度变化而影响实验的准确性？答：当温度升高时，三组分体系帽形区会变小。注意不要用手捂住试剂瓶，以免增加温度，从而影响结果。实验操作中手应避免触及锥形瓶底部的溶液，防止温度升高而导致溶液挥发，滴定时动作要迅速，应减少震荡时间。19、简述绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区的连接线的基本原理。 答：设将组成为E的环己烷-乙醇混合液，滴加到组成为G、质量为WG的水层溶液中，如图76-2（b）所示，则体系总组成点将沿直线GE向E移动，当移至F点时，液体由浑变清(由两相变为单相)，根据杠杆规则，加入环己烷-乙醇混合物的质量WE与水层G的质量WG之比按式（1）确定 （1）已知E点及FG/EF值后，可通过E作曲线