二组分完全互溶双液系气-液平衡相图

1试验报课程名称： 大学化学试验〔P〕 姓名：华佳益 试验名称：二组分完全互溶双液系气-液平衡相图试验类型：物性测试【试验目的】学习测定气-液平衡数据及绘制二组分系统相图的方法，加深理解相律和相图等概念。把握正确测量纯液体和液体混合物沸点的方法。生疏阿贝折光仪的原理及操作，娴熟把握超级恒温超的使用和液体折射率的测定。了解运用物理化学性质确定混合物组成的方法。【试验原理】两种液态物质假设能以任意比例混合，则称为二组分完全互溶液态混合物系统。当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时就会沸腾，此时的温度就是沸点。在肯定外压下，纯液体的沸点有确定值，通常说101.3kPa关。在肯定压力下，二组分完全互溶液态混合物系统的沸点与组成的关系可分为三类〔〕液态混合物装 沸点介于两纯组分的沸点之间，如甲苯系统〔〕液态混合物有沸点极大值，如丙氯仿系统〔〕液态混合物有沸点微小值，如水-乙醇系统、苯-乙醇系统。订 对于第〔1〕类，在系统处于沸点时，气液两相的组成不一样，可以通过精馏使系统的两个组分完全分别。第〔〕类是由实际系统与拉乌尔定律产生严峻偏差导致。正偏差很大的系统，如第〕类线 在T-x图上呈现微小值，负偏差很大时，如第〔2〕类，则会消灭极大值。相图中消灭极致的那一点，称为恒沸点，恒沸点温度和组成都是格外重要的平衡数据。具有恒沸点组成的二组分混合物，在蒸馏时的气相组成和液相组成完全一样，整个蒸馏过程中沸点恒定不变，因此称为恒沸混合物，如要获得两纯组分，则需实行其他方法。液态混合物组成的分析是相平衡试验的关键。组分分析常承受折射率法、密度法等物理方法和色谱分析法等。本试验承受折射率法。在肯定温度下的折射率是物质的一个特征参数，液态混合物的折射率与组成有关，一般呈简洁的函数关系。因此，测定一系列浓度的液态混合物在某一温度下的折射率，作出该液态混合物的折射率-组成工作曲线，依据未知液态混合物的折射率值，可按内插法得到这种未知液态混合物的组成。折射率是温度的函数，测定时必需严格掌握温度。本试验承受配置超级恒温槽的阿贝折光仪来测量平衡气、液相的组成。【试剂与仪器】11只；温度计〔50~100℃，1/10℃〕1支；一般温度计〔1~100℃〕1支；250mL1只；针筒2只；电吹风1只；滴管假设干只；擦镜纸。试剂环己烷〔AR〕；无水乙醇〔AR〕。【试验步骤】制作环己烷乙醇液态混合物的折射率组成工作曲线〔试验室完成。安装沸点仪：将枯燥的沸点仪安装好，检查带有温度计的软木塞是否塞紧及温度计的位置。加热用的电热丝要靠近容器底部的中心。测定沸点：自液体取样口参加乙醇200~25mL，开冷却水，接通电源，缓慢加热，使沸腾时玻璃提升管喷溢的沸腾液能不断冲在水银球上，且蒸气能在冷凝管中分散。如此沸腾一段时间，使冷凝液不断淋洗小球中的液体，知道温度计读数稳定为止。分别记录温度计和关心温度计的读数。取样分析：切断电源，停顿加热，用250mL烧杯盛冷水套在沸点仪底部，冷却容器内液体，用枯燥管吸取蒸汽冷凝液和残留液，供测定折射光率用。测定折射率：调整通入阿贝折光仪的超级恒温槽水温与制作工作曲线的温度全都〔然后分别测定蒸汽冷凝液和残留液的折射率。每个样品要平行测定3次折射率值。测毕后由加1mL、3mL、3mL、5mL沸点几乎不再下降以及冷凝液和残留液的折射率近似相等为止，停顿参加环己烷。然后将沸腾夜混合物倒入回收瓶中，吹干仪器，再参加30mL环己烷。如前操作，不过逐次参加0.2mL、0.3mL、0.5mL、1mL、1mL、3mL、3mL、…直至沸点几乎不再下降以及冷凝液和残留液的折射率近似相等为止。*6由同组成员完成【数据记录与处理】室温：27.1℃，大气压：101kPa。25mL乙醇中参加环己烷试验。温度计露茎校正〔测量温度计至52℃以上局部露出〕。校正公式t=t+0.000156h〔t-t 〕1 1 21 t为测量温度计读数；t为关心温度计读数；h1 1h=t52℃；0.000156为水银相对玻璃的膨胀系数。11环己烷-乙醇液态混合物的气-液平衡数据〔一〕环己烷参加量/mL

混合物沸点/℃

关心温度/℃

校正后沸点/℃

气相〔冷凝液〕折射率 组成

液相〔残留液〕折射率 组成078.1027.878.30078.1027.878.301.35760.0071.35760.007175.7228.575.891.36450.0861.35940.028370.8028.570.921.38320.3171.36460.087368.0028.368.101.38960.4111.36790.125566.0128.066.091.39520.5021.36910.138565.2527.865.331.39660.5251.38340.320764.9128.064.981.39710.5341.38900.402764.7227.764.791.39800.5501.39410.484764.7026.964.771.39820.5531.39720.536764.7127.164.781.39830.5551.39980.581温度计露茎校正〔测量温度计至60℃以上局部露出〕。校正公式t=t+0.000156〔t-60〕〔t-t〕1 1 1 22环己烷-乙醇液态混合物的气-液平衡数据〔二〕乙醇参加量

混合物沸

关心温度

校正后沸

气相〔冷凝液〕

液相〔残留液〕/mL点/℃/℃点/℃折射率组成折射率组成080.3027.580.471.41990.9931.42010.9950.279.6027.579.761.41990.9931.41950.9810.377.202577.341.41850.9591.41920.9750.570.302470.371.40340.6451.41820.952166.102766.141.39950.5811.41580.901165.202665.231.39830.5531.41240.825364.702864.731.39790.5481.40690.714364.602864.631.39740.5381.39900.567364.602864.631.39720.5361.39400.482绘制环己烷-乙醇二组分系统的沸点组成图1164.78℃，恒沸混合物的组成为环己烷摩尔分数0.554。64.90℃，恒沸组成为0.5500.04,恒沸温度相对误差为|64.90–64.78|/64.90=0.18%【分析与争论】误差分析试验得到的环己烷-乙醇二组分完全互溶双液系气-液平衡相图根本符合我们的试验结果，恒沸温度与恒沸组成的偏差很小，可能产生误差的缘由有：溶液沸点与外界压强有关，试验测量气压并非标准气压，试验室气压也未进展校正，所以得到的试验结果会存在较小偏差。测量样品折射率过程中，低沸点样品可能有挥发，影响组成推断。使用阿贝折光仪读数时，存在视差对折射率造成影响。取样工具未完全枯燥，剩余试剂会影响样品组成。试验中需要留意的问题分析测定折光率时，动作要快速，以避开样品中易挥发组分损失，确保数据准确。电热丝肯定要被溶液浸没前方可通电加热，否则电热丝易烧断，还可能会引起有机物燃烧，所以电压不能过大，加热丝上有小气泡逸出即可。留意肯定要先加溶液，再加热，取样时，应留意切断加热丝电源，准时冷却。每次取样量不宜过多，取样管肯定要枯燥，不能留有上次的残液，气相局部的样品要取干净。阿贝折射仪的棱镜不能用硬物触及〔如滴管思考题：沸点仪中盛气相冷凝液的小球体积过大或过小，对测量有何影响？答：小球的体积过大会导致冷凝液对其淋洗不充分，与烧瓶中进展物质交换的就只有小球外表的试验时，假设所吸取的气相冷凝液挥发掉了，是否需要重配制溶液？答：不需要重配制溶液，只需要再次加热混合液让其沸腾，保持一段时间后冷凝液就会重产生。测定纯环己烷或纯乙醇的沸点时，为什么必需将沸点仪吹干，而测定混合物的沸点和组成时不必将沸点仪进展枯燥？答：测定纯环己烷或纯乙醇的沸点时，必需保证所测定的体系中不能有任何杂质才能获得准确的测定纯组分的沸点时，蒸汽冷凝液和残留液的折射率是否应当相等？假设不等，说明什么问题？应怎样处理？答：测定纯组分的沸点时，蒸汽冷凝液和残留液的折射率应当相等。假设不等，则说明该组分不是严格的纯组分，其中混有杂质。消灭这种状况，一般有两种可能性：①沸点仪没有吹干，内壁附有杂说明试剂本身不纯，需要更换试剂。该系统用一般蒸馏方法能否同时得到两种纯组分？为什么？Raoult定律有较大正偏差，某一纯组分和恒沸混合物，无法得到两种纯组分。试验过程中，你觉察液态混合物的沸点、组成、折射率变化有什么规律？答：只考虑液态混合物即残留液的状况下，从试验数据得到的相图可以看出，一开头随环己烷在射率的数值持续增大；到达恒沸组成时，沸点降至最低；连续增加环己烷的比率，混