图3
环己烷—乙醇体系沸点—组成相图
从图中读出,环己烷—乙醇体系有一最低恒沸点,该点温度为64.9℃,对应组成为环己烷质量分数x=71%。
3.3讨论分析
3.3.1误差分析
经过查表得,乙醇—环己烷体系的最低恒沸点为64.8℃,环己烷的质量分数为70.77%。由此可以看出通过实验测出的恒沸点和组成与文献值相差很小,相对误差分别为0.15%和0.32%,实验的准确性较高。
本实验的误差可能来源于以下几个方
面:
? 实验中,取液相时,由于没有等到其完全冷却,此时温度较高,溶液的蒸发仍较快,而乙醇和环己烷的蒸汽压不同,蒸汽组成也与液相不同,蒸发的速率不同,导致实际测量时液相的组成与刚取出时有差异,造成结果的误差。
? 液体沸腾时过于剧烈,使得喷嘴喷出的液体过于频繁地进入冷凝液小泡,若气相冷凝液没有在停止加热前及时将液相液体排出,则会导致液相组成测定出现误差。
? 液体的折射率会随温度的变化而改变,理论上应该在恒温的条件下对折射率进行测量。但实际测量的过程中室温是会发生变化的,而且对液相的折射率进行测量时液相也未完全冷却到室温,引入误差。 ? 此外还有读数,仪器等引起的误差。
3.3.2注意事项
? 注意调节沸腾的剧烈程度,不要使喷出液过
于猛烈使得液相进入冷凝的小泡内过于频繁,也不要使喷淋温度计的间隔过久,放置散热过多造成测量的温度会偏低。 ? 测定折射率时要尽快,防止蒸发引起所测液体组分发生变化引起的误差。
? 在即将达到沸腾温度时,温度计测量的温度升高较为缓慢,应等待足够长的时间待其稳定后再进行测量。
4 结论
由实验数据和相图可知,乙醇双—环己烷体系,为具有最低恒沸点的双液系,在最低恒沸点时的气相和液相组成相同。此双液系非理想液体混合物,对拉乌尔定律有负偏差。最低恒沸点为64.9℃,环己烷质量分数为71%。
5 参考文献
[1].贺德华,麻 英,张连庆.基础物理化学实验[M].北京:高等教育出版社,2008:36-38 [2]朱文涛,王军民,陈琳.简明物理化学.北京:清华大学出版社,2008.
6 附录
思考题:
1.使用阿贝折射仪时要注意些什么问题?如何正确的使用才能测准数据?
答:使用阿贝折射仪时应注意的问题和准确测量数据的方法如下:
⑴ 在棱镜上不能触及硬物,尤其要注意滴液时不要将滴管的头部触碰到棱镜
⑵ 棱镜上加入被测溶液后立即关闭镜头,防止液体蒸发。
⑶ 打开恒温仪,尽量保证在恒温下测量折射率。
⑷ 使用之前先校正仪器,调节黑色线的清晰度,使得黑色边界分明。
⑸ 测量时候使黑色线超过十字线交点后再返回和交点重合,这样可以消除旋钮造成的仪器系统误差。
⑹ 读数要注意读两边的数,最后取小数点后四位。
2.收集气相冷凝液的小泡体积太大,对测量有什么影响?
答:当液体沸腾时液相有时会喷入小泡,若气相冷凝液的小泡体积太大,则冷凝管产生的气相冷凝液不能及时将液相液体排出小泡,部分液相液体会残留于小泡中,从而导致小泡中液体的组成向液相液体的方向产生偏差,引入误差。
3.平衡时,气液两相温度应不应该一样?实际是否一样?怎样防止温度的差异?
答:两相平衡是温度应该是一样的。实际上二者的温度会有微小的差别,不完全一样。为了防止此差异,应该保持沸腾数分钟,再在停止加热之后放置半分钟到一分钟,然后迅速测量折射率。
4.溶液沸腾之后,如何控制条件使温度稳定? 答:沸腾之后,应把加热电压控制在合适的值,在本次实验中将电压控制在30V左右,可以在实验温度范围64℃~80℃内使体系温度基本保持稳定,需要注意的是若要调节电压应缓慢调高,不宜突增,一方面是考虑到温度的反应有一定延后性,另一方面避免液体发生暴沸。