2元气液平衡数据测定实验指导书.docVIP

化工专业实验报告 实验名称：二元气液平衡数据的测定 实验人员： 同组人： 实验地点： 实验时间： 班级： 学号： 指导教师： 实验成绩： 二元气液平衡数据的测定 实验目的 测定苯—正庚烷二元体系在常压下的气液平衡数据 通过实验了平衡釜的结构，掌握气液平衡数据的测定方法和技能 应用Wilson方程关联实验数据 实验原理 与循环法测定气液平衡数据的平衡釜基本原理相同，如下图所示，体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从A和B 两容器中取样分析，可得到一组平衡数据。 当达到平衡时，除了两相的压力和温度分别相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为： fiL=fiV……………………………………….(1) φipyi=γifi0xi 常压下，气相可视为理想气体，再忽略压力对液体逸度的影响，fi=pi0从而得出低压下气液平衡关系为： pyi=γipi0xi…………………………………(2) 式中，p——体系压力（总压）； pi0——纯组分I在平衡温度下饱和蒸汽压，可用安托尼（Antoine）公式计算； xi、yi——分别为组分I在液相和气相中的摩尔分率； γi——组分i的活度系数。 由实验测得等压下气液平衡数据，则可用 ………………………………..(3) 计算出不同组成下的活度系数。 本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。Wilson方程为： lnγ1=-ln………(4) lnγ2=-ln………(5) Wilson方程二元配偶参数和采用非线形最小二乘法,由二元气液平衡数据回归而得。 目标函数选为气相组成误差的平方和,即 F=(y1实-y1计)2j+(y2实-y2计)2j…………………………………(6) 三、实验装置和试剂 平衡釜一台（平衡釜的选择原则：易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相不返混及不易暴沸等。本实验采用气液双循环的小平衡釜，其结构如图2所示） 阿贝折射仪一台 超级恒温槽一台 50-100十分之一的标准温度计一支、0-50十分之一的标准温度计一支 所用试剂（苯、正庚烷）为优级品。 1ml注射器十支、5ml注射器三支。 实验步骤 开启超级恒温槽，调温度至测定折射率所需温度25℃或30℃ 测温套管中倒入甘油，将标准温度计插入套管中，并在其露出部分中间固定一支温度计，对温度进行校正 查整个系统的气密性，以保证实验装置具有良好的气密性，将气压球与三通管连接好，与大气相通，用手压瘪气压球，然后开启气压球所连小阀直通系统，抽气使设备处于负压状态，U型管压力计的液面升起，在一定值下停止。注意操作不能过快，以免将U型管液体抽入系统。关闭气压球所连小阀，停10分钟，U型管内液体位差不下降为合格。开启气压球所连小阀，使系统直通大气。 于实验测定的是常压下的气液平衡数据，读取当天实验室的大气压值。 平衡釜内加入一定浓度的苯—正庚烷混合液约20—30毫升，打开冷却水，安放好加热器，接通电源。开始时加热电流给到0.1A加热，5分钟后给到0.2A，再等5分钟后慢慢调到0.25A左右即可，以平衡釜内液体能沸腾为准。冷凝回流液控制在每秒2—3滴，稳定回流15分钟左右，以建立平衡状态。 到平衡后，需要记录下两个温度计的读数，并用微量注射器分别取两相样品2毫升，用阿贝折射仪测定其折射率，并在本实验给定的苯的组成—折射率曲线上确定样品的组成。关掉电源，拿下加热器，釜液停止沸腾。 注射器从釜中取出2～5毫升的混合液，然后加入同量的一种纯物质，重新加热建立平衡。加入那种物质，可以依据你上一次的平衡温度而定，以免实验点分布不均。本实验是降温操作，取出的混和液5毫升，加入苯7毫升，实验重复5次。 实验完毕，关掉电源和水源，处理实验数据。 五、实验数据处理及结论 （一）实验条件及给定数据 ①实验条件 实验温度：25.5℃ 大气压：101.19Kpa ②纯组分在常压下的沸点 苯：80.4 ℃ 正庚烷：98.4℃ ③水银温度计检定结果 表1：水银温度计显示值及修正值对应表（实验给定） 温度示值（℃） 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 修正值（℃） 0.01 0.07 0.10 0.12 0.09 0.05 0.08 0.07 0.07 0.09 0.08 ④苯和正庚烷纯物料的Antoine常数 表2：纯物料的安托尼常数 组分 A B C t范围（℃） 苯 6.87987 1196.76 219.161 15～84 正庚烷 6.89386 1264.37 216.64 3～127 （二）苯—正庚烷混合液气液平衡数据的测定实验原始数据