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双液系气液平衡相图实验报告
篇一:双液系气—液平衡相图绘制实验报告 双液系气—液平衡相图绘制 实验目的:
①用回流冷凝法测定沸点时气相与液相的组成,绘制双液系相图。找出恒沸点混合物的组成及恒沸点的温度。 ②掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的测定方法。 ③了解阿贝折射计的构造原理,熟悉掌握阿贝折射计的使用方法。 实验原理:
液体的沸点是液体饱和蒸气压和外压相等时的温度,在外压一定时,纯液体的沸点有一个确定值。但双液系的沸点不仅与外压有关,而且还与两种液体的相对含量有关。理想的二组分体系在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。结构相似,性质相近的组分间可以形成近似的理想体系,这样可以形成简单的T-x(y)图。大多数情况下,曲线将出现或正或负的偏差。当这一偏差足够大时,在T-x(y)曲线上将出现极大点(负
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偏差)或极小点(正偏差)。这种最高和最低沸点称为恒沸点,所对应的溶液称为恒沸混合物。考虑综合因素,实验选择具有最低恒沸点的乙醇—乙酸乙酯双液系。根据相平衡原理,对二组分体系,当压力恒定时,在气液平衡两相区,体系的自由度为1.当温度一定时,则气液两相的组成也随之而定。当气液两相的相对量一定,则体系的温度也随之而定。沸点测定仪就是根据这一原理设计的,它利用回流的方法保持气液两相相对量一定,测量体系温度不发生改变时,即两相平衡后,取两相的样品,用阿贝折射计测定气液平衡气相、液相的折射率,再通过预先测定的折射率—组成工作曲线来确定平衡时气相、液相的组成(即该温度下气液两相平衡成分的坐标点。)改变体系总成分,再如上法找出另一对坐标点。这样得若干对坐标点后,分别按气相点和液相点连成气相线和液相线,即得T-x平衡图。 仪器与试剂:
沸点仪一套调压变压器一台阿贝折射计一台超级恒温槽
1/10温度计(50~100℃)一支1/10温度计(0~50℃)一支小烧杯一个小试管(5ml带软木塞)(若干)吸管2支红外线干燥箱(风筒)一台搽镜纸乙酸乙酯(AR)
无水乙醇(AR)不同配比的乙醇—乙酸乙酯混合液丙酮(c、p)重蒸水
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实验步骤:(1)、乙醇—乙酸乙酯溶液的折射率组成工作曲线的测绘①折射率—体积分数工作曲线。对于乙醇—乙酸乙酯等部分有机液体混合体系,当使用体积分数(?)表示时,能得到直线的工作曲线,故只要分别准确测出25℃时纯乙醇、乙酸乙酯的折射率,将其连成直线,就得到nD??(%)工作曲线(n~V)。
②折射率—摩尔分数工作曲线。在nD??(%)线上取8个点,利用乙醇、乙酸乙酯的密度合量比(%)等条件将以上点对应的体积分数换算成摩尔分数,按对应的折射率重新绘 2525
2525(nD。?x)点,再将点连成平滑曲线,即为nD?x工作曲线(n-x) (2)、沸点仪的安装
将沸点仪洗净,烘干,如图所示,检查带温度计的软木塞是否塞紧、电热丝是否靠近容器底部的中心,温度计的水银球位置是否合适。(3)、样品的测定
①溶液的配置粗略配置乙醇体积分数为10%、30%、50%、62%、75%、85%、90%、95%组成的乙醇—乙酸乙酯溶液(可由教师先配合)。
②沸点的测定自侧管加入所要测定的溶液(约20ml),其液面应在水银球的中部。打开冷凝水,接上电源,用调压
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变压器调节电压(约12V),将液体缓慢加热使液体沸腾,最初在冷凝管下端内的液体不能代表平衡气相的组成,为加速达到平衡,可以等小槽中的气相冷凝液体收集满后,调节冷凝管的三通阀门,使冷凝液体流回至圆底
烧瓶,重复三次,直到温度计上的读数稳定数分钟,记录温度计的读数,同时读出环境的温度,算出露茎温度,以便进行温度的校正,并读出室内大气压力。③取样切断电源,停止加热,在冷凝管三通小槽处放置一个标有相应浓度记号的尾接小试管,并调节冷凝管的三通阀门,使冷凝液体不再流回至圆底烧瓶,而是流入尾接小试管中,并立即塞紧(防止其挥发),再用另一支干燥胶头滴管,从侧管处吸取容器中的溶液约1~2ml,转移到另一个小试管,也立即塞紧,两支小试管置于盛有冷水的小烧杯中保持待测,以防组分改变。在样品的转移过程中动作要迅速而仔细。并应尽早测定样品的折射率,不宜久藏。当沸点仪内液体冷却后,将该溶液自测管倒入到指定的回收瓶中,再换另一浓度的双液体系溶液测定。
④折射率的测定将阿贝折射计和超级恒温槽安装好,调节超级恒温槽温度为(25.0+0.2)℃,再用重蒸水测定阿贝折射计的读数校正值(水的折射率nD=1.3325),然后分别测定上面取的气相和液相样品的折射率。每次加样要测读数三次,若读得的三个数值很接近,则取平均值,并用前面水读
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数校正,即为所测样品在该温度下的折射率。每次加样测量之前,必须先将折光仪的棱镜面洗净,方法是用数滴挥发性溶剂(如丙酮)淋洗,再用搽镜纸轻轻擦去残留在镜面上的溶剂,阿贝折射计在使用完毕后也必须将镜面处理干净。⑤平衡气相和液相组成的测定根据气液相折射率的数据,在工作曲线n~x上分别查出平衡气相和液相的组成(x)。按上述步骤,分别测定乙醇和乙酸乙酯的沸点,以及各溶液的沸点和平衡时气相和液相的组成。 数据处理:
(1)溶液沸点的校正
①由于温度计的水银未全部浸入待测温度的区域内须进行露茎校正。△t露茎=Kh(t观-t环)
式中,K=0.00016,是水银对玻璃的相对膨胀系数;h为露出被测体系之外的水银柱长度,称露茎高度,以温度差值表示;t观为测量温度计上的读数;t环为环境温度,可用辅读温度计读出,其水银球置于测量温度计露茎的中部。露茎校正后,t沸=t观+△t露茎②溶液的沸点与大气压有关,应用特鲁顿规则及克劳修斯- 克拉贝公式可得溶液熔沸点因 25
大气压变动的近似校正公式。 ?pT沸760?p???△T=21p10760
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双液系气液平衡相图实验报告
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