水—正丙醇双液系的气液平衡相图.docx

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1、水一正丙醇双液系的气液平衡相图PB10中国科学技术大学材料科学系摘要本实验探讨了正丙醇一水双液系的气液平衡相图。利用阿贝折射仪和沸点仪分别测定体系的组成以及沸点，并利用气液平衡相图确定该体系的最低恒沸温度及恒沸混合物的组成，进一步理解分储原理。关键词双液系气液平衡相图最低恒沸点刖百双液系，即常温下两液态物质混合而成的体系，从拉乌尔定律可以看出，饱和蒸气压与其组成有关。而液体的沸点指的是液体的蒸汽压与外压相等时的温度，故而双液系的沸点不仅与外压有关还与其组成有关。要得到具体的关系可以通过其气液相图表示，即用通用几何作图的方法将双液系的沸点分别对其气

2、相、液相作图，即T—x相图。而实际溶液由于A—B组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大的偏差，在T—X图中可能有最低和最高点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。恒沸混合物蒸储所得的气相与液相组成相同。在本实验中，我们利用沸点仪测出混合液的沸点，用阿贝折射仪测出气相和液相混合液的折射率，进而求出其组成，最后得到正丙醇一水的气液相图，进而得到恒沸点以及恒沸混合物的组成，还可以根据相图进一步理解蒸储和精储的原理。实验部分一、仪器与试剂试剂：正丙醇（分析纯）蒸储水仪器：阿贝折射仪1台上海电光仪器仪表有限公司HK-2A超级恒温水浴1台南京大学

3、应用物理研究所YP-2B精密稳流电源1台南京南大万和科技有限公司水银温度计（50〜100C,分度为0.1C）1支（0〜50C,分度为0.1C）1支10ml、20ml移液管各一只干燥长、短吸管、小试管和小玻璃瓶各8支擦镜纸若干二、实验步骤1.仪器安装于调整：调节恒温槽温度弁使其稳定，使阿贝折射仪上的温度稳定在25c左右，用纯水校正阿贝折射仪。按右图所示安装沸点仪，使温度计B与加热丝之间要有一定的距离。2、从正丙醇开始测量：（1）用50mL的移液管从支管L中加入正丙醇溶液50mL浸没加热丝，水银温度计的水银球一半在溶液中，一半在蒸汽中。夹上电热丝夹，

4、打开冷却水，插上电源，调节变压器电压由零慢慢增加，观察加热丝上是否有小气泡逸出，电压控制在20V以内，溶液会慢慢沸腾。体系中的蒸汽经冷凝管冷凝后，聚于小球D中。冷凝液不断地冲刷D球,必要时可将D球中的冷凝液倾入烧瓶中，观察B温度计上的读数达到稳定，此时体系处于平衡状态，调整G温度计到橡皮塞与读数中间处；再稳定5—7分钟，准确记下温度计上t观和t环。并记下橡皮塞处温度计的读数。切断电源。(2)取样并测定组成(折光率)：用干燥的滴定管自冷凝管中取出小球D内的全部气相冷凝液，用另一支干燥吸管从L口中取液相液1mL左右，分别放入带有磨口的小试管中，并将试

5、管置于一盛有冷水的小烧瓶中让其冷却，防止挥发。观察阿贝折射仪上的温度是否正确，用丙酮棉球擦拭镜面，并用吹风机吹干。把待测的气相液，液相液分别滴于镜面上迅速测量。每个样品测量2—3次，取读数的平均值。(3)不同浓度测量：依次向烧瓶中加入0.5,1,1.5,2,2.5,4,6mL的水，仍按步骤2-3逐一进行测量，分别得到不同组成时的汽相、液相的折光率及各自的沸点。3、从水开始测量：用20mL的移液管加入40mL蒸储水，按以上方法测量水的折光率和沸点，并逐一加入0.5,1,1.5,2,4,10,20mL的正丙醇，改变体系的总组成，测量气液平衡时各个样品

6、的折光率和沸点。结果与讨论1.正丙醇一水双液系浓度与折光率间的关系由图1〜图4可以知道，液体的折光率不仅与温度有关，还与液体的组成有关，而且随着溶液浓度的变化成一定的变化趋势。从水一正丙醇折射率工作曲线可以查出，在30C,纯水的折射率为：1.3319,正丙醇的折射率为：1.3841,从图中可以看出，水一正丙醇双液系的折射率处于纯水与正丙醇之间，而且随着正丙醇浓度的增加其折射率呈增大趋势。1.正丙醇一水双液系气液平衡相图分析在图5气液平衡相图中，可观察到由正丙醇一纯水体系汽相、液相的百分含量将随着正丙醇浓度的增加向着升高的方向移动，起初气液两相百分

7、含量的读数相差较小，然后相差慢慢增加，又慢慢减小，直至相等。表示此时已达到最低恒沸点组成，此组成为最低恒沸点混合物。但是由于种种误差导致相图中的气液线并不能很好的相交，而且从图中的点可以看出有少数数据点偏离理想气液线很远，甚至在达到恒沸点前有沸点先降低再升高的现象，所以为了更好的寻找到恒沸点，以及恒沸混合物的组成，采用气相和液相单独分析在组合的方法来处理数据点。从图中可以得到恒沸点为86.40C,恒沸混合物中正丙醇的质量百分比浓度为72.97%,而理论上，正丙醇一纯水双液系的恒沸点在87c左右，而正丙醇含量应该在69〜71炉间。虽然恒沸点没有太大

8、的误差，但是恒沸混合物组成上却有较大的差异，可能是由于：①在实验过程中，冷凝的蒸汽进入D小球，但是在达到平衡之前，虽然过程中将D中的冷凝