实验九 三组分系统KCl-HCl-H2O等温相图的绘制.doc

物理化学实验讲义 三组分系统等温相图的绘制实验九 KCl-HCl-H2O三组分系统等温相图的绘制、目的要求1掌握用三角坐标表示三组分相图的方法；2能正确利用溶解度方法绘制KCl-HCl-H2O三组分系统的相图；3了解湿固相法的原理，学会确定溶液中纯固相组成点的方法。、基本原理为了绘制相图就需要通过实验获得平衡时各相间的组成及二相的连接线，即先使体系达到平衡，然后把各相分离，再用化学分析法或物理方法测定达成平衡时各相的组成。但体系达到平衡的时间，可以相差很大。对于互溶的液体，一般平衡达到的时间很快；对于溶解度较大，但不生成化合物的水盐体系，也容易达到平衡。对于一些难溶的盐，则需要相当长的时间，如几个昼夜。由于结晶过程往往要比溶解过程快得多，所以通常把样品置于较高的温度下，使其较多溶解，然后将其移至温度较低的恒温槽中，使之结晶，加速达到平衡。另外，摇动、搅拌、加大相界面也能加快各相间的扩散速度，加速达到平衡。由于在不同温度时的溶解度不同，所以系统所处的温度应该保持不变。湿固相法的基本原理：在等边三角形相图中凡带有饱和溶液的固相组成点，必定处于饱和溶液组成点和纯固相点的连结线上，测定一组饱和溶液和湿固相（饱和溶液所对应的固相）的组成，它们的连结延长线将交于一点，即纯固相组成点。本实验是测定在一定温度和压力下，KCl-HCl-H2O三组分体系中各组分的质量百分组成，从而绘制出三组分相图（体系中KCl处于饱和状态，溶解的KCl与KCl固体处于平衡状态）。由KCl、HCl、H2O组成的三组分体系，在HCl的含量不太高时，HCl完全溶于水而成盐酸溶液，与KCl有共同的负离子Cl-。所以当饱和的KCl水溶液中加入盐酸时，由于同离子效应使KCl的溶解度降低。本实验即是研究在不同浓度的盐酸溶液中KCl的溶解度，通过此实验熟悉盐水体系相图的构筑方法和一般性质。为了分析平衡体系各相的成分，可以采取各相分离方法。如对于液体可以用分液漏斗来分离。但是对于固相，分离起来比较困难。因为固体上总会带有一些母液，很难分离干净，而且有些固相极易风化潮解，不能离开母液而稳定存在。这时，常常采用不用分离母液，而确定固相组成的湿固相法。这一方法就是根据带有饱和溶液的固相的组成点，必定处于饱和溶液的组成点和纯固相的组成点的连接线上。因此同时分析几对饱和溶液和湿固相的成分，将它们连成直线，这些直线的交点即为纯固相成分。本实验就是采用这种方法求取固相组成。、仪器 试剂1电热恒温振荡水槽 2玻璃仪器气流烘干器 3恒温水浴锅 4酸式滴定管、碱式滴定管5250 ml三角瓶、100ml、50ml磨口锥形瓶各6个，2ml移液管、量筒、玻勺 6KCl（AR）、HCl（1、2、4、6、8）moldm-37AgNO3溶液（0.1moldm-3），NaOH溶液（0.1moldm-3） 81%酚酞、5%K2CrO4指示剂、实验步骤1用电子天平直接在6个100 ml磨口锥形瓶中称取12g 左右的KCl。2在含有KCl的6个100ml磨口锥形瓶中分别加入25 ml蒸馏水、25 ml 1 molL-1 HCl、25 ml 2 molL-1 HCl、25 ml 4 molL-1 HCl、25 ml 6 molL-1 HCl、25 ml 8 molL-1 HCl。编号123456KCl / g121212121212试样/25ml蒸馏水1 molL-1 HCl2 molL-1 HCl4 molL-1 HCl6 molL-1 HCl8 molL-1 HCl3打开恒温振荡器总开关，设定温度（高于室温1015），升至恒温，打开振荡器开关，设定中速，振荡15分钟。4打开恒温水浴锅开关，设定温度（高于室温5左右），升至恒温，恒温30分钟。5先用0.5 ml吸管吸取0.4 0.5 ml的饱和溶液，放于相应的50 ml磨口锥形瓶中。6用玻勺分别挖取一勺湿固体（以0.2 0.4 g为佳），入于相应的50 ml磨口锥形瓶中。7分别称重，记录瓶重、（瓶+样）重。8样品+100 ml蒸馏水250ml三角瓶中。9用0.1 molL-1NaOH滴定H+浓度，指示剂为酚酞，滴定等当点后酚酞在OH-的作用下，由无色离子变为红色离子，变色范围为pH=810。10用0.1 molL-1AgNO3滴定Cl-浓度，指示剂为K2CrO4水溶液。由于AgCl的溶解度比Ag2CrO4小，因此在用AgNO3溶液滴定过程中，白色先沉淀出来，过量的AgNO3即与K2CrO4反应，形成砖红色的Ag2CrO4沉淀，即到达终点。实验数据记录表：恒温水浴锅温度： 编号瓶重/g瓶+样/ g样品重/ gNaOH滴定（0.1moldm-3）AgNO3滴定（0.1moldm-3）滴前/ml滴后/ml滴量V1/ml滴前/ml滴后/ml滴量V2/ml12/液3/液4/液5/液6/液2/固3/固4/固5/固6/固、数据处理1计算各组分的百分组成。2列表。3作等边三角坐标图。4确定纯固相组成。5文献值。根据： KCl-HCl-H2O三元体系各组分百分组成样品编号1P点2/液A1点3/液A2点4/液A3点5/液A4点6/液A5点2/固B1点3/固B2点4/固B3点5/固B4点6/固B5点HCl%KCl%H2O%、思考题1为什么根据体系由清变浑的现象即可测定相界？2本实验中根据什么原理求出KCl-HCl-H2O体系的连接线？3湿固相法的原理