实验四斜式沸点计法测定二元互溶系汽—液平衡相图.PDFVIP

实验四 斜式沸点计法测定二元互溶系 汽—液平衡相图 一、实验目的 1．了解恒压（大气压）下汽液平衡数据的测定方法，用斜式沸点计测定乙醇－环己烷汽液平衡数据 并绘出T～X 相图。 2．了解斜式沸点计的构造特点，并与Swietoslawski 等沸点计（参见实验 28 之图 3-11）比较斜式沸 点计有哪些优、缺点。 3．掌握阿贝折光仪的构造、原理、使用方法，并用阿贝折光仪测定溶液组成。 二、基本原理 根据相律，在恒定的压力P 下，二元系气液平衡共存时，体系的独立强度变量只有一个，因此体 系的平衡温度T、 平衡液相组成X 存在着一一对应的T－X 关系（称为泡点线）；同理，T 与汽相平 衡组成Y 也存在着一一对应的关系（称为露点线）。以T 为纵坐标，以X、Y 为横坐标，绘出T－X 和T－Y 曲线，便得到了恒压下的气液平衡相图[有时简称T－X （Y ）图]。 二元互溶系是指对于任意的组成其液相均为一相的两组分体系。实验表明，在通常的温度和压 力下，它的 T－X （Y ）图有三种类型（图3－13、图３－14、图３－15，图中，X 和Y 都以组成B 的摩尔分数表示）。 与图 3-13 不同，图 3-14 和图 3-15 中分别存在着最小和最大极值点（分别称为最低恒沸点和最 图 3-13 无极值点的 图 3-14 有最小极值点的 图 3-15 有最大极值点的 T~X(y 图 T~X(y 图 T~X(y 图 高恒沸点）。由热力学理论可以证明：在恒定的压力下，若汽液二相的平衡组成一样，则平衡温度必 是最低或最高；反之亦然。（本实验测定的环己烷－乙醇体系属于图3-14 的类型。） 测定二元互溶体系 T－X （Y ）图的方法是：在某个恒定的压力下，使体系达到汽液平衡状态， 测出汽液平衡温度T 后，同时取出汽、液相样品并分析其组成Y 和X，从而便得到（T－X ）曲线上 的一个点（T ，X ）和T－Y 曲线上的一个点（T ，Y ），如图3-13 所示。（近年来，也发展了一些 0 B 0 B 用非分析方法测定气液平衡数据，这可以参见有关文献。）测定一系列不同组成溶液的沸 T 和与之 i 对应的B （或A ）物质液相组成x 和气相组成y ，以X （Y ）为横坐标，T 为纵坐标可得T－X （Y ） i i 相图。 本实验采用测定折光率的方法分析样品的组成。此法的根据是：在给定的温度下，溶液的组成与 其折光率是一一对应的。因此，可预先测定出一系列已知组成的该种溶液的折光率，得到所谓“组成 －折光率”工作曲线。然后，测出未知组成的该种溶液的折光率，从工作曲线可查出对应的组成。 相平衡是后续课程化工原理的重要内容之一。以 T～X （Y ）相图作为依据之一的分馏操作，不 论在工业生产中的物理提纯还是实验室研究中都有广泛的应用，因此熟悉溶液的沸点以及气液平衡组 成的测定方法是有益的。 三、仪器及试剂 本实验采用斜式沸点计测定T～X （Y ）图，测定装置如图3-16 所示。 测定溶液折光率采用阿贝折光仪，其构造、原理和使用方法参见本书第七章之光学测量技术。 实验所需仪器和试剂如下： 1．斜式沸点计 1 套