雙液系可編輯

PAGEPAGE1雙液系氣液平衡相圖目的要求1、用回流冷凝法測(cè)定不同濃度的乙醇-乙酸乙酯體系沸點(diǎn)和氣液兩相平衡組成，并繪制相圖。2、掌握測(cè)定雙組分液體的非典和正常沸點(diǎn)的測(cè)定方法。3、掌握阿貝折光儀的使用方法?；驹?、液體的沸點(diǎn)是指液體的飽和蒸汽壓和外壓相等時(shí)的溫度。在一定外壓下，純液體的沸點(diǎn)有確定的值。但對(duì)于完全互溶的雙液系，沸點(diǎn)不僅與外壓有關(guān)，而且還與雙液系的組成有關(guān)。（1）溶液沸點(diǎn)介于二個(gè)純組分沸點(diǎn)之間，如苯與甲苯（圖5-1）；（2）溶液有最低恒沸點(diǎn)，如乙醇-水（圖5-2）。（3）溶液有最高恒沸點(diǎn)，如鹵化氫與水（圖5-3）；…….33圖5-（1）圖5-（2）圖5-（3）圖5-（2）表示有最低恒點(diǎn)體系的沸點(diǎn)-組成圖，圖中下方曲線是液相線，上方曲線是氣相線，等溫的水平線與氣、液相線交點(diǎn)表示該溫度（沸點(diǎn)）時(shí)，互相平衡的氣液兩相的組成。它們一般是不相同的，只有M點(diǎn)的氣液兩相組成相同，M點(diǎn)的溫度就稱為該體系最低恒沸點(diǎn)，M點(diǎn)代表的組成即為該恒沸混合物的組成。

2、用阿貝折射儀測(cè)定氣液組成的折光率,來(lái)獲得氣液組成。儀器試劑沸點(diǎn)測(cè)定儀1套阿貝折光儀1臺(tái)調(diào)壓變壓器1臺(tái)超級(jí)恒溫槽1臺(tái)溫度計(jì)（50~100℃，1/10℃）1支長(zhǎng)滴管2支不同比例的乙醇-乙酸乙酯混合溶液小試管（5mL帶軟木塞）無(wú)水乙醇乙酸乙酯丙酮蒸餾水實(shí)驗(yàn)步驟1、沸點(diǎn)儀的安裝：將干燥的沸點(diǎn)儀如圖5-4安裝好。檢查帶有溫度計(jì)的橡皮塞是否塞緊，加熱用的電熱絲要靠近底部中心又不得碰上瓶壁。溫度計(jì)的水銀球的位置在支管之下并高于電熱絲1cm左右，水銀球應(yīng)有一半浸入溶液中。2、工作曲線的繪制1)、溶液的配置：粗略配制乙醇濃度為5%、10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%的乙醇-乙酸乙酯溶液（此步由實(shí)驗(yàn)室事先配好）。2)、用阿貝折光儀分別測(cè)出蒸餾水、無(wú)水乙醇及乙酸乙酯的折射率。3)．溶液沸點(diǎn)及平衡氣、液兩相組成的測(cè)定從支管2處加入約20ml所要測(cè)定的乙醇-乙酸乙酯溶液于燒瓶中，水銀球應(yīng)有一半浸入溶液中，電熱絲要全部浸泡在溶液中。連結(jié)好線路，打開(kāi)回流冷卻水，通電并調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器（電壓約為12v），使液體加熱直到溫度計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定為止，記下溫度，同時(shí)讀出環(huán)境溫度，算出露莖溫度，以便進(jìn)行溫度校正，并讀出室內(nèi)大氣壓力。切斷電源，停止加熱，迅速?gòu)?處取樣，放入標(biāo)有相應(yīng)標(biāo)簽的小試管中（氣相），并立即塞緊，放入盛放有冷水的燒杯中，冷卻。同樣從2處取樣放入標(biāo)有相應(yīng)標(biāo)簽的小試管中（液相），并立即塞緊，放入盛放有冷水的燒杯中。用重蒸水測(cè)定阿貝折射儀的讀數(shù)校正值，再測(cè)定上述氣相、液相的折射率。每次加樣要測(cè)讀數(shù)三次，若讀數(shù)很接近，則取其平均值，并用前面水讀數(shù)校正，即為所測(cè)樣品在該溫度下的折射率。每次加樣測(cè)量前，必須保證掕鏡面的干凈（可用丙酮淋洗）。將冷凝管中的溶液取出，再換另一濃度的雙液體系溶液測(cè)定，如果溶液無(wú)法完全取出，可以繼續(xù)操作，不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。按同樣的方法分別測(cè)定濃度約為10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%的各溶液沸點(diǎn)及平衡氣、液相的折射率。數(shù)據(jù)記錄表表1純水,乙醇,乙酸乙酯的折光率樣品第一次第二次第三次平均值水1.33401.33411.33401.3340乙醇1.36321.36311.36301.3631乙酸乙酯1.37141.37161.37151.3715表2不同組分溶液折光率測(cè)定乙醇體積分?jǐn)?shù)/%t觀/℃t環(huán)/℃h/℃nD氣nD液574.223.869.81.36911.37031072.824.768.41.36851.36921572.224.767.81.36831.36902271.524.867.01.36711.36773871.425.067.11.36601.36605071.824.967.41.36491.36427072.725.868.31.36411.36309075.425.8711.36181.3611注:上表的折光率為三次測(cè)定的平均值,原始數(shù)據(jù)附在最后.數(shù)據(jù)處理1折射率的校正查文獻(xiàn)可知，在24度下的水的折射率為1.33262此次實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)t=24℃時(shí),nD=1.3340.則校正值ΔnD=1.3340-1.33262=0.0014.2溶液沸點(diǎn)的校正①露莖校正.根據(jù)下式Δt露莖=Kh(t觀-t環(huán))(2)式中,K=0.00016,是水銀對(duì)玻璃的相對(duì)膨脹系數(shù);h為露莖高度;t觀為測(cè)量溫度計(jì)上的讀數(shù);t環(huán)為環(huán)境溫度,由輔助溫度計(jì)讀出.露莖校正后,t沸=t觀+Δt露莖②沸點(diǎn)與大氣壓有關(guān),見(jiàn)下式(2)式中,ΔT是沸點(diǎn)的壓力校正值;T沸是溶液的沸點(diǎn)(均用熱力學(xué)溫度表示);p是測(cè)定時(shí)的大氣壓(mmHg),本實(shí)驗(yàn)的大氣壓為1029.5mbar=772mmHg.若用攝氏溫標(biāo),則Δt=ΔT,經(jīng)校正后,t正常=t沸+Δt.3.修改后的數(shù)據(jù)①乙醇折光率:1.3617;乙酸乙酯折光率:1.3701②混合液沸點(diǎn)及氣液相折光率修正后數(shù)據(jù)見(jiàn)表3.表3修正后的不同組分溶液沸點(diǎn)及折光率乙醇體積分?jǐn)?shù)/%沸點(diǎn)/℃氣相折光率液相折光率574.761.36961.36971073.431.36771.36761572.711.3661.36962272.001.36561.36553871.901.36561.36565072.301.36481.36387073.211.36371.36219075.961.36151.36054乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率組成工作曲線的繪制①乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率-體積分?jǐn)?shù)工作曲線.見(jiàn)圖2.圖2乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率-體積分?jǐn)?shù)工作曲線②乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率-摩爾分?jǐn)?shù)工作曲線.如表4,將體積分?jǐn)?shù)φ換算成摩爾分?jǐn)?shù)x.再重新繪出乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率-摩爾分?jǐn)?shù)工作曲線(圖3).換算公式如下:(4)換算后的摩爾分?jǐn)?shù)請(qǐng)見(jiàn)表55繪制T-x相圖表5不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇-乙酸乙酯溶液氣液相的乙醇摩爾分?jǐn)?shù)初始乙醇體積分?jǐn)?shù)0510152238507090100t沸/℃77.0674.7673.4372.7172.0071.9072.3073.2175.9678.50氣φ/%nD05.952428.571430.952453.571453.571463.095276.1905102.38101001.3701.36961.36771.3661.36561.36561.36481.36371.36151.359x/%09.3239.3742.1265.265.273.5283.86101.4100液φ/%nD04.76195.952417.857154.761953.571475.000095.2308114.28571001.3701.36971.36761.36961.36551.36561.36381.36211.36051.359x/%07.519.3226.0966.2865.282.9797.01108.3100圖4乙醇-乙酸乙酯混合溶液的沸點(diǎn)-摩爾分?jǐn)?shù)相圖數(shù)據(jù)分析由以上表4可知，由初始乙醇體積分?jǐn)?shù)為90%的數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)處理后，乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)超過(guò)了100%，分析原因，可能是在折射率校正的時(shí)候，由實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的水的折光率減去理論折光率的值對(duì)其他數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。這個(gè)校正值可能不夠精確，因?yàn)殡S著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，環(huán)境因素在不斷改變，折射率的校正值也在不斷的改變，因此校正后所得到的折光率不夠精確，以至于對(duì)乙醇-乙酸乙酯溶液的成分分析有較大誤差。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)在測(cè)定純液體樣品時(shí)，沸點(diǎn)儀必須是干燥的。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，取樣管必須是干燥的。本實(shí)驗(yàn)的超級(jí)恒溫槽的溫度必須調(diào)至25℃（因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)環(huán)已烷-乙醇的標(biāo)準(zhǔn)溶液的折射率是在25℃測(cè)定）將取樣至阿貝折射儀測(cè)定