experimental report：双液系的气液平衡相图的绘制.pdf

武汉大学化学与分子科学学院物理化学课程实验报告 之 双液系的气液平衡相图的绘制 刘凯 化基二班 2014301040058 2016 年3 月2 日 1 实验目的 (1) 用沸点仪测定在一个大气压下乙醇以及环己烷双液系在气液平衡时气相与也想的组成以 及平衡温度，绘制温度——组成图，并找出恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。 (2) 学会使用阿贝折光仪 2 实验原理 2.1 双液系相图浅释 两种在常温时为液态的物质混合起来而组成的二组分体系称为双液系，两种液体若能按 任意比例互相溶解，称为完全互溶的双液系。若只能在一定比例范围内互相溶解，则称部分互 溶双液系。环己烷——乙醇体系是完全互溶双液系。液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相 等时的温度。在一定外压下纯液体的沸点有确定值。但是双液系沸点不仅与外压有关还随双 液系的组成的改变而改变。同时，在一般情况下双液系蒸馏时的气相组成和液相组成并不相 同，因此原则上可通过反复蒸馏即精馏的方法分离双液系中的两液体。但是当双液系具有恒 沸点时，不能用单纯蒸馏的方法分离两液体。本实验所用体系环己烷——乙醇的温度组成图 是一个典型的具有最低恒沸点的相图。若将组成在恒沸点处的体系蒸馏时气相组成和液相组 成完全一样，因此在整个蒸馏过程中沸点也恒定不变，无法通过蒸馏的方法分离两组分。恒 沸点和恒沸混合物的组成还和外压有关，因此在不同外压条件下实验时所得双液系的相图也 不尽相同，通常压力变化不大时恒沸点和恒沸混合物的组成的变化也不大。[1] 1 2.2 测量方式浅释 在恒压下将溶液蒸馏，在沸腾的初期，由于两相尚未达到平衡，气相和液相的组成不断 改变，同时沸点也逐渐升高 (恒沸混合物例外)。当气液两相达到平衡后，两相的组成不再随 时间变化，同时，沸点也稳定在一个确定值。记下此时的沸点，并分别测定气相和液相的组 成，就可以绘出此时的 图。 3 仪器与试剂 1. 超级恒温槽 1 台 2. 阿贝折光仪 1 台 3. 沸点仪 1 套 4. 调压变压器 1 台 5. 无水乙醇 6. 环己烷 4 实验步骤 4.1 绘制折射率-组成标准工作曲线 ◦ 开启超级恒温水域槽，将温度控制在 25 C，按表用5mL 移液管准确配置用于绘制工作 曲线的标准溶液将阿贝折光仪和超级恒温水浴连接，温度恒定在25°C±0.2°C。分别测量纯乙 醇、纯环己烷以及4 个标准溶液样品的折射率 2 乙醇浓度(V/V,% 20 40 60 80 无水乙醇 (mL) 1 2 3 4 环己烷 4 3 2 1 数据记录如下 表 1: 合作者工作曲线数据 (用于0-40% 的乙醇溶液) 乙醇比例V/V/% 0 20 40 60 80 100 乙醇质量百分数/% 0 20.21 40.31 60.31 80.21 100 1.4303 1.4130 1.3987 1.3919 1.3742 1.3655 折光率 1.4305 1.4131 1.3989 1.3920 1.3739 1.3648 1.4301 1.4130 1.3989 1.3921 1.3736 1.3650 平均值