双液系的气—液平衡相图

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1、双液系的气—液平衡相图一、实验目的1.绘制在Pθ环已烷—乙醇的气液平衡相图，了解相图和相律基本概念；2.掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；3.掌握用折光率确定二元液体的组成方法。二、实验原理液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度，在一定的外压下，纯液体的沸点有确定值。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。根据相律：自由度=组分数-相数+2因此，一个气—液共存的二组分体系，其自由度为2。只要任意再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。两种挥发性液体混合，若该二组分的蒸气压不同，则溶液的组成与其平衡气相的组成不同。在压力保持一定，二组分

2、系统气液达到平衡时，表示液态混合物的沸点与平衡时组成关系的相图，称为沸点和组成（T-x）图。沸点和组成（T-x）的关系有下列三种：（1）理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系，其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间见图1(a)；（2）各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差，其溶液有最高恒沸点见图1(b)；（3）各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差，其溶液有最低恒沸点见图1(c)。第（2）、（3）两类溶液在最高或最低恒沸点时的气液两相组成相同，加热蒸发的结果只使气相总量增加，气液相组成及溶液沸点保持不变，这时的温度称恒沸点，相应的组成称恒沸组成。6/6图1.沸点和组成（T-x）图

3、本实验是测定具有最低恒沸点的环己烷—乙醇双液系的T-x图。方法是用沸点仪（如图2所示）直接测定一系列不同组成之溶液的气液平衡温度（即沸点)，并收集少量馏出液（即气相冷凝液）及吸取少量溶液（即液相），分别用阿贝折光仪测定其折光率。根据已知组成的溶液折光率，作出一定温度下（25℃）该溶液的折光率—组成工作曲线，然后根据测得的样品溶液的气液两相的折光率，在此曲线上即可按内描法得到待测未知样品溶液的组成。图2.沸点测定仪示意图三、仪器与药品沸点测定仪1只丙酮（分析纯）水银温度计（50~100℃，分度值0.1℃）1支超级恒温水浴1台玻璃温度计（0~100℃，分度值1℃）1支称量瓶（高型）10只6/

4、6调压变压器（0.5kVA）1只25mL移液管数字式Abbbe折光仪（棱镜恒温）1台长滴管10支带玻璃磨口塞试管（5mL）4支无水乙醇（分析纯）烧杯（50ml，250ml）各1支环己烷（分析纯）玻璃漏斗（直径5cm）1只重蒸馏水，冰四、实验步骤1.调节超级恒温水浴温度，使阿贝折光仪上的温度计读数保持在25℃。2.接通沸点测定仪电源，通冷却水，按要求调节调压器，加热溶液至沸腾。待其温度保持恒定后，读下该温度值，同时停止加热，并立即在小泡中取气相冷凝液，迅速测定其折光率，冷却液相，然后用滴管将溶液搅拌均匀后取少量液相测定其折光率。重复上述操作三次，取其平均值。注意：每次测量折光率后，要将折射

5、仪的棱镜打开晾干，以备下次测定用。3.按此方法分别测定摩尔分数为0.05，0.15，0.30，0.45，0.55，0.65，0.80，0.90的环已烷—乙醇溶液的折光率。五、数据记录与处理1.25℃条件下标准溶液数据处理。表1.环己烷—乙醇标准溶液折射率—组成数据x环己烷0.20520.29110.40590.50170.59840.70130.79500.8970n25D1.377661.384121.392161.398361.403421.408901.413561.41855根据表1数据作图如下：6/61.双液系平衡温度及气—液相组成的测定数据记录与处理。×气相和液相的X环己烷可

6、通过上面作出的环己烷—乙醇体系的折光率—组成工作曲线所得工作曲线方程：y=0.0586x+1.3674求得。把气液两相平衡时测得的折光率带入曲线方程求得其相应的X环己烷，结果汇总如表2所示：表2.实验数据记录与处理表格次数X环己烷温度/℃折光率g折光率l温度/KX环己烷（g）X环己烷（l）10.0566.891.39321.3789340.040.425435050.2195489720.1572.721.37231.3682345.870.133271110.0819018930.3069.001.37961.3689342.150.228984160.0905605840.4565.

7、801.38981.3737338.950.373716510.1511866350.5564.651.39591.3818337.800.467975630.2590227860.6564.491.39851.4011337.640.510304750.5541145270.8064.941.40311.4141338.090.588925740.8026738280.9565.991.41021.4165339.140.7218