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实验报告 实验名称：双液系气液平 衡相图 2012级化学萃英班 岳铁强 学号32012092581 一、 实验目的 1. 在常压下利用气液平衡仪，测定乙醇—环己烷体系平衡温度以及气液相 的组成，由此绘制体系的T—x相图。 2. 由所绘相图确定恒沸点和恒沸组成。 二、 实验原理 一个完全互溶系的沸点—组成图，表明在汽、液相平衡时，沸点与两相组成 间的关系，它对了解物系的规律性和精馏过程有很大实用意义。如求精馏装 置的理论塔板数，需要准确的气液平衡数据。而工业上大量重要的物系平衡 数据，往往是由实验直接测定的。 在恒压下完全互溶双液系的沸点与组成关系有下列三种情况： 1.溶液沸点介于两纯组分之间，如苯与甲苯；图一表示沸点介于两纯组分 沸点之间体系的T—x 图。 2.溶液由最高的恒沸点，如丙酮和氯仿；图二表示有最高恒沸点体系的T —x 图。 3.溶液有最低的恒沸点，如环己烷和乙醇，图三表示有最低恒沸点体系的 T—x 图。 t Lt 代表液相线，t gt 代表气相线。等温的水平线段和气液相线的交点表 A0 B0 A0 B0 示在该温度时互成平衡的两相的组成。绘制T—x 图的简单原理如下：当总组成 为x 的溶液开始沸腾时组成为y 的气相开始生成。若气相量很少，y、x两点即代 表互成平衡的气液两相组成，继续蒸馏，气相量逐渐增多，沸点沿虚线上升，气 液两相组成分别在气相线和液相线上，沿箭头的指示方向变化。当两相组成达到 某一对数值x’和y’，维持两相的量不变，则体系气液两相又在此组成达到平衡； 而两相的物质数量，按杠杆原理分配。 从相率来看，对两组分体系，当压力恒定时，在气液两相共存区域中，自由 度为1，若温度一定，气液两相组成也就确定。当总组成一定时，由杠杆原理知 道两相的相对量也就一定。反之，在一定的实验装置中，利用回流的方法保持气 液两相相对量一定，则体系温度恒定。待两相平衡后，取出两相的样品，用物理 方法或者化学方法分析两相的组成，给出在该温度下气液两相平衡组成的坐标。 改变体系的总组成，再如上法找出另一对坐标点，这样测得若干对坐标点，分别 按气相点和液相点连成气相线和液相线，即得T—x平衡相图。 本实验用回流冷凝法测定环己烷、乙醇溶液在不同组成时的沸点，液体的沸 点是指液体的蒸汽压和外压相等的温度。在一定的外压下，纯液体的沸点有确定 值，双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与双液系中两种液体的相对含量有关。 由于在沸腾时常易发生过热现象，而在气相中又容易出现分馏效应，所以要准确 测定沸点并非易事。实际上所用沸点仪的种类很多，但基本设计思想均是为了防 止过热现象与分馏效应的发生。本实验所用的沸点仪如图四所示。是一只带有回 流冷凝管的长颈圆底烧瓶，冷凝管的底部右下方有一收集冷凝液的小室D，还有 一高出D小室底部的毛细管H与圆底烧瓶底部相通，使气相冷凝液不与蒸汽部 分相遇，从而减少气相的分馏效应。液相样品通过烧瓶支管L抽取。图中E是一 根电热丝，直接浸在溶液中加热溶液，这样可以减少溶液沸腾时的过热现象，同 时也防止了暴沸。温度计的安装位置是：使水银球的一半浸在液面下，一半露在 蒸汽中，并在水银球的外围套一玻璃管C，这样溶液沸腾时，在气泡的带动下， 使气液不断地喷向水银球而自玻璃管上端溢出，另外小波管C还可减少周围环境 对温度计读数可能引起的波动。使得测得的温度较能代表气液两相平衡时的温 度。 因环己烷、乙醇的折光率相差较大，并且用折光率法测其组成所需的样品量 较少，所以本实验用阿贝折光仪测定气液两相的折光率值。 折光率是物质的一个特征数值，溶液的折光率与组成有关，因此测定一系列 一直浓度的折光率，做出一定温度下该溶液的折光率—组成工作曲线，用内插法 可得这种未知溶液的组成。 三、 仪器与药品 阿贝折光仪（1台），超级恒温槽（1套）、沸点仪（1套）、温度计：50 —100℃最小分度0.1℃一支，调压变压器 （0.5KVA）1台、循环水泵 （1个）、 水浴锅一个、升降台一个、毛巾一条、取样瓶一套、50mL量筒一个、玻璃 漏斗一个，擦镜纸，滴管若干。环己烷。无水乙醇。 四、 实验步骤