实验二完全互溶双液系平衡相图-2015级药学

实验二

完全互溶双液系的平衡相图赵静化学教研室实验目的和要求绘制常压下环己烷-乙醇双液系的沸点-组成的相图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点掌握阿贝折射仪的使用方法实验原理二组分体系的相数与自由度f=K-+2=2-+2

=4-单相三变量体系两相平衡二变量体系三相共存单变量体系

当

=1f=3当

=2当

=3f=2f=1四相共存无变量体系f=0当

=4环己烷-乙醇双液系

=1，则

f=3变量：T，p和组成x需用三个坐标的立体图表示保持一个变量为常量，相图仍用平面图表示

f*=K-+1=3-T不变，得p-x图p不变，得T-x图实验原理双液体系完全互溶体系部分互溶体系完全不互溶体系理想的非理想的实验原理实验原理-理想的完全互溶双液体系相图能按任意比例互溶，且体系中的每个组分都服从拉乌尔定律xB,

yB气相区(气相线)露点线(液相线)泡点线液相区实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图正偏差体系的总蒸气压和蒸气分压的实验值均大于拉乌尔定律的计算值，称为发生了“正偏差”负偏差体系的总蒸气压和蒸气分压的实验值均小于拉乌尔定律的计算值，称为发生了“负偏差”实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图产生偏差的原因分子环境发生变化，分子间作用力改变而引起挥发性的改变同类分子间引力>异类分子间引力混合后作用力挥发性产生偏差正实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图产生偏差的原因由于混合后分子发生缔合或解离现象引起挥发性改变解离度增加或缔合度减少蒸气压产生偏差正实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图产生偏差的原因由于混合后二组分生成化合物引起挥发性改变蒸气压产生偏差负一般偏差体系的总蒸气压总是介于两纯组分蒸气压之间，但正负偏差都不是很大的体系实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图气液液气实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图最大负偏差存在一个最小蒸气压值，比两个纯液体的蒸气压都小，混合物存在着最高沸点液气实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图最大正偏差存在一个最大蒸气压值，比两个纯液体的蒸气压都大，混合物存在着最低沸点T1xB环己烷-乙醇双液系气液液气实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图绘制温度-组成图沸点相应的气、液二相的组成环己烷－乙醇沸点仪折光率法测定实验原理-非理想的完全互溶双液体系相图折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定溶液的浓度不同、组成不同，折光率不同可配制一系列已知组成的溶液，在恒定温度下测其折光率，作出折光率－组成工作曲线，可通过测折光率的在工作曲线上找出未知溶液的组成仪器-阿贝折射仪的构造目镜消色散手柄反射镜闭合旋钮遮光板旋转手轮刻度盘聚光镜仪器-阿贝折射仪的使用方法一、清洁移去擦镜纸清洁棱镜表面二、加样松开闭合旋钮，用干净试管将待测液滴加在棱镜表面，并将棱镜盖盖上，用闭合旋钮锁紧打开遮光板，合上反射镜三、粗调调节目镜，使视场准丝最清晰转动手轮调节，直至观察到视场中出现彩色光带或黑白临界线为止仪器-阿贝折射仪的使用方法四、消色散转动消色散手柄，使分界线不带任何彩色，使视场内呈现一个清晰的明暗临界线仪器-阿贝折射仪的使用方法五、精调转动手轮，使临界线正好处在X形准丝交点上，若此时又呈微色散，必须重调消色散手柄，使临界线明暗清晰仪器-阿贝折射仪的使用方法六、读数读数前先调节刻度盘聚光镜，使光线射入然后从目镜中读出标尺上相应的示值为减少偶然误差，应转动手柄，重复测定三次，三个读数相差不能大于0.0002，然后取其平均值仪器-阿贝折射仪的使用方法仪器-阿贝折射仪的使用方法七、仪器校正折射仪的刻度盘上的标尺的零点有时会发生移动，须加以校正校正的方法是用一种已知折光率的标准液体(一般是用纯水)，按上述方法进行测定，将平均值与标准值比较，其差值即为校正值1.环己烷－乙醇溶液折光率与组成工作曲线的测定测定折射率与组成的关系，绘制工作曲线。将9支小试管编号，依次移入0.100mL、0.200mL、∙∙∙、0.900mL的环己烷，然后依次加入0.900mL、0.800mL、∙∙∙0.100mL的无水乙醇，轻轻摇动，混合均匀，配成9份已知浓度的溶液实验步骤1.环己烷－乙醇溶液折光率与组成工作曲线的测定用阿贝折射仪测定每份溶液的折射率及纯环己烷和纯无水乙醇的折射率以折射率对浓度作图(按纯样品的密度，换算成质量分数)，得工作曲线P219:rt=r0+10-3a(t–t0)+10-6b(t–t0)2+10-9g(t–t0)3r0为t=0oC时的密度，乙醇特殊为25oC质量分数=w(乙醇)w(总)=r(乙醇)∙V(乙醇)r(乙醇)∙V(乙醇)

+

r(环己烷)∙V(环己烷)2.测定环己烷-乙醇体系的沸点与组成的关系沸点与折射率的测定方法

将沸点仪洗净并干燥→侧管加入待测溶液→温度计浸入液体→冷凝管通水→调节适当的电压(约12V)加热液体→将沸点仪中小槽中里气相冷凝液吸出重新加入蒸馏瓶(重复三次)→待温度计读数稳定(1-2min)→记下温度计的读数→从小槽中取出气相冷凝液(先)→迅速测定折光率→从侧管处吸出少许液相(后)→迅速测定折光率→将冷凝液滴回蒸馏瓶→切断电源(最后一次测量)2.测定环己烷-乙醇体系的沸点与组成的关系测定环己烷-乙醇体系的沸点与折射率右半部沸点-组成关系的测定取20.0mL无水乙醇加入沸点仪中→加入环己烷0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、4.0mL、14.0mL→测定沸点及气、液相组分折射率2.测定环己烷-乙醇体系的沸点与组成的关系测定环己烷-乙醇体系的沸点与折射率左半部沸点-组成关系的测定取25.0mL环己烷加入沸点仪中→加入乙醇0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、1.0mL、5.0mL→测定沸点及气、液相组分折射率实验数据处理-绘制工作曲线水的折射率(查表)：1.3323(27.5oC)水的折射率(测试)：1.3318(27.5oC)n校正值=-0.00051.校正折率仪2.制作乙醇质量分数对折光率工作曲线数据中需包括：乙醇、环己烷的加入体积，乙醇密度的计算，环己烷密度的计算，乙醇的质量分数，水折光率的测定值、折光率的标准值、计算折光仪的校正值第一步打开Excel，在前两行输入乙醇和环己烷的加入体积，计算混合溶液乙醇的质量分数(在对应位置输入“函数”，求出一个后，可用拖动求出其他值)，接下来输入对应的折光率测定值，进而求得折光率的校正值(在对应位置输入“函数”，求出一个后，可用拖动求出其他值)第二步选中乙醇质量分数和折光率校正值两栏数据，插入图表-“散点图”，去除网格线，添加标题和x、y轴单位(布局：图表标题-坐标轴标题)第三步选中数据点添加趋势线(布局：其它趋势线选项：多项式[顺序：2]，显示公式，R2值)2.制作乙醇质量分数对折光率工作曲线为方便起见，建议换一张新的工作表，根据测定的每组未知双液系的气相和液相折光率值，利用工作曲线求出其组成3.算出未知双液系的组成4.绘出气相与液相的沸点-组成(T-X)平衡相图将结果按乙醇的摩尔分数大小重新排列，气相和液相各一列，其对应的沸点一列选中气、液相组成与对应沸点选择“插入”中的“图表”-中的“XY散点图”，选择带平滑线和数据标记的散点图在其中任意一条线，点右键，“选择数据”，“编辑”系列名称、X轴系列值、X轴系列值，“确定”在