汽液平衡数据的测定

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二元系统汽液平衡数据的测定(精)

二元系统汽液平衡数据的测定(精)

实验三二元系统汽液平衡数据的测定实验概括在化学工业中,蒸馏、吸收过程的工艺和设备设计都需要准确的汽液平衡数据,本实验就是利用双循环汽液平衡器测定的二元汽液平衡数据。

它对提供最佳化的操作条件,减少能源消耗和降低成本等,都有重要意义。

A实验目的⏹了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元汽液平衡数据的方法。

⏹了解缔合系统汽-液平衡数据的关联方法,从实验测得的T-p-x-y数据计算各组分的活度系数。

⏹学会二元汽液平衡相图的绘制。

B 实验原理 蒸馏循环线循环法测定汽液平衡数据的基本原理示意图 当体系达到平衡时,a 、b 容器中的组成不随时间的变化而变化,这时从a 和b 两容器中取样分析,可得到一组汽液平衡试验数据。

baC预习与思考⏹为什么即使在常低压下,醋酸蒸气也不能当作理想气体看待?⏹本实验中气液两相达到平衡的判据是什么?⏹设计用0.1mol/LNaOH标准液测定气液两相组成的分析步骤、并推导平衡组成计算式?⏹如何计算醋酸-水二元系的活度系数?⏹为什么要对平衡温度作压力校正?⏹本实验装置如何防止汽液平衡釜闪蒸、精馏现象发生?如何防止暴沸发生?D实验装置与流程(一)本实验采用改进的Ellis气液两相双循环型蒸馏器,如图所示。

D实验装置与流程(二)⏹改进的Ellis蒸馏器测定汽液平衡数据较准确,操作也简单,但仅适用于液相和气相冷凝液都是均相的系统。

温度测量用分度为0.1℃的水银温度计。

⏹平衡釜加热下方是一个磁力搅拌器,用以加热时搅拌液体;另还有一个电子控制装置,用以调节加热电压及上下两组电热丝保温的加热电压。

⏹分析测试汽液组成时,用化学滴定法。

E实验步骤及方法(一)⏹(1)加料从加料口加入配制好的醋酸-水二元溶液。

⏹(2)加热调节电压150~200V左右,开启磁力搅拌器,缓慢加热至釜液至沸,分别接通上、下保温电源,电压调节在10~15V.⏹(3)控温溶液沸腾,气相冷凝液出现,直到冷凝回流。

气相温度控制在比平衡温度高0.5~1 ℃左右。

实验二 二元气液平衡数据的测定

实验二  二元气液平衡数据的测定

实验二二元气液平衡数据的测定一、实验目的1.测定苯一正庚烷二元体系在常压下的气液平衡数据。

2.通过实验了解平衡釜的结构,掌握气液平衡数据的测定方法和技能。

3 .应用Wilson方程关联实验数据。

二、实验原理气液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。

化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的改造与设计、挖潜与革新以及对最佳工艺条件的选择,都需要精确可靠的气液平衡数据。

这是因为化工生产过程都要涉及相间的物质传递,故这种数据的重要性是显而易见的。

随着化工生产的不断发展,现有气液平衡数据远不能满足需要。

许多物系的平衡数据,很难由理论直接计算得到,必须由实验测定。

平衡数据实验测定方法有两类,即间接法和直接法。

直接法中又有静态法、流动法和循环法等。

其中循环法应用最为广泛。

若要测得准确的气液平衡数据,平衡釜是关键。

现已采用的平衡釜形式有多种,而且各有特点,应根据待测物系的特征,选择适当的釜型。

用常规的平衡釜测定平衡数据,需样品量多,测定时间长。

本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温,釜内液体和气体分别形成循环系统,可观察釜内的实验现象,且样品用量少,达到平衡速度快,因而实验时间短。

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但基本原理相同,如图1所示。

当体系达到平衡时,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,即可得到一组平衡数据。

图1平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时,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:#=疗 (1)如py】=、]『国常压下,气相可视为理想气体,电=1;再忽略压力对液体逸度的影响,f=po从而得出低压下气液平衡关系式为:py\ = .......... ⑵式中,P——体系压力(总压);—纯组分i在平衡温度下饱和蒸气压,可用安托尼^Antoine)公式计算;覆、力——分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率;——组分I的活度系数口由实验测得等压下气液平衡数据,则可用:计算出不同组成下的活度系数。

二元系统汽液平衡数据测定实验综述报告

二元系统汽液平衡数据测定实验综述报告
A
中图分类号:G640
随着大学教学的不断深入以及社会上新产品、新工
艺的开发,许多物系的平衡数据还未经前人测定过。为
完成教学任务,满足工业需求,需要通过实验测定。
1 实验目的
文章编号:1008-553X(2020)05-0049-05
溶液。
(2)加热:接通加热电源,调节加热电压约在 150~
200 V,开启磁力搅拌器,调节合适的搅拌速度。缓慢升
反应工程、化工原理中都有涉及[1-2]。在溶液理论研究中提出了不同的描述溶液内部分子间相互作用的模型,对教育教学有很大的帮助,
准确的平衡数据也是对这些模型进行可靠性检验的依据。
关键词:二元系统;汽液平衡;
综合实验
doi:
10.3969/j.issn.1008-553X.2020.05.014
文献标识码:
60 滴。控制汽相温度比平衡温度高 0.5℃~1℃,最终使
实验测得的 T—P—X—Y 数据计算各组分的活度系数。
2 实验原理
以循环法测定汽液平衡数据的平衡器类型很多,但
基本原理一致,如图 1 所示,当体系达到平衡时,a、b 容
器中的组成不随时间而变化,这时从 a 和 b 两容器中取
样分析,
可得到一组汽液平衡实验数据。
露径温度:
η汽=38℃,η液=33℃
t 实液=101.5+0.000 16×33×(101.5-23)=101.91℃
t 实汽=102.2+0.000 16×38×(102.2-23)=102.68℃
1
1
t 实= (t 实汽+t 实液)= (102.68+101.91)=102.30℃
2
2
(3)沸点校正

实验二化学吸收系统气液平衡数据的测定

实验二化学吸收系统气液平衡数据的测定

实验二化学吸收系统气液平衡数据的测定A 实验目的化学吸收是工业气体净化和回收常用的方法,为了从合成氨原料气、天然气、热电厂尾气、石灰窑尾气等工业气体中脱除CO2 、H2S、SO2等酸性气体,各种催化热钾碱吸收法和有机胺溶液吸收法被广泛采用。

在化学吸收过程的开发中,相平衡数据的测定必不可少,因为它是工艺计算和设备设计的重要基础数据。

由于在这类系统的相平衡中既涉及化学平衡又涉及溶解平衡,其气液平衡数据不能用亨利定律简单描述,也很难用热力学理论准确推测,必须依靠实验。

本实验采用气相内循环动态法测定CO2—乙醇胺(MEA)水溶液系统的气液平衡数据,拟达到如下目的:(1)掌握气相内循环动态法快速测定气液相平衡数据的实验技术。

(2)学会通过相平衡数据的对比,优选吸收能力大,净化度高的化学吸收剂。

(3)加深对化学吸收相平衡理论的理解,学会用实验数据检验理论模型,建立有效的相平衡关联式。

B 实验原理气液相平衡数据的实验测定是化学吸收过程开发中必不可少的一项工作,也是评价和筛选化学吸收剂的重要依据。

气液平衡数据提供了两个重要的信息,一是气体的溶解度,二是气体平衡分压。

从工业应用的角度看,溶解度体现了溶液对气体的吸收能力,吸收能力越大,吸收操作所需的溶液循环量越小,能耗越低。

平衡分压反映了溶液对原料气的净化能力,平衡分压越低,对原料气的极限净化度越高。

因此,从热力学角度看,一个性能优良的吸收剂应具备两个特征,一是对气体的溶解度大,二是气体的平衡分压低。

由热力学理论可知,一个化学吸收过程达到相平衡就意味着系统中的化学反应和物理溶解均达到平衡状态。

若将平衡过程表示为:A(气)‖A(液)+ B(液)= M(液)定义:m 为液相反应物B的初始浓度(mol/l);为平衡时溶液的饱和度,其定义式为:mB A M 的初始浓度液相反应物组分的浓度形式存在的以反应产物=θa 为平衡时组分A 的物理溶解量。

则平衡时,被吸收组分A 在液相中的总溶解量为物理溶解量a 与化学反应量θm 之和,由化学平衡和溶解平衡的关系联立求解,进而可求得气相平衡分压mp A 和与θ*的关系: 在乙醇胺(MEA )水溶液吸收CO 2系统中,主要存在如下过程:溶解过程: CO 2(g )= CO 2(l ) (1)反应过程: 5.0<θ时, -++=+R N C O O R N H R N H l CO 222)( (2) 5.0>θ时, -+-+=++322222H C O R N H O H CO RNCOO (3)本实验仅讨论5.0<θ时的情况。

二元系统汽液平衡数据测定实验讲义

二元系统汽液平衡数据测定实验讲义

二元系统汽液平衡数据的测定在化学工业中,蒸馏、吸收过程的工艺和设备设计都需要准确的汽液平衡数据,此数据对提供最佳化的操作条件,减少能源消耗和降低成本等,都具有重要的意义。

尽管有许多体系的平衡数据可以从资料中找到,但这往往是在特定温度和压力下的数据。

随着科学的迅速发展,以及新产品,新工艺的开发,许多物系的平衡数据还未经前人测定过,这都需要通过实验测定以满足工程计算的需要。

此外,在溶液理论研究中提出了各种各样描述溶液内部分子间相互作用的模型,准确的平衡数据还是对这些模型的可靠性进行检验的重要依据。

1 实验目的(1)了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元汽液平衡数据的方法;(2)了解缔合系统汽–液平衡数据的关联方法,从实验测得的T–P–X–Y数据计算各组分的活度系数;Array(3)学会二元汽液平衡相图的绘制。

2 实验原理汽液平衡数据实验测定是在一定温度压力下,在已建立汽液相平衡的体系中,分别取出汽相和液相样品,测定其浓度。

本实验采用的是广泛使用的循环法,平衡装置利用改进的Rose 釜。

所测定的体系为乙酸(1)—水(2),样品分析采用气相色谱分析法。

以循环法测定汽液平衡数据的平衡器类型很多,但基本原理一致,如图2–1所示,当体系达到平衡时,a、b容器中的组成不随时间而变化,这时从a和b两容器中取样分析,可得到一组汽液平衡实验数据。

3 实验装置与试剂实验装置见图3-1,其主体为改进的Rose 平衡釜-一汽液双循环式平衡釜。

改进的Rose 平衡釜汽液分离部分配有热电偶(配数显仪)测量平衡温度,沸腾器的蛇型玻璃管内插有300W电热丝,加热混合液,其加热量由可调变压器控制。

分析仪器:气相色谱实验试剂: 乙酸(分析纯), 去离子水图3-1 改进的Rose 釜结构图1-排液口2-沸腾器3-内加热器4-液相取样口5-汽室6-汽液提升管7-汽液分离器8-温度计套管9-汽相冷凝管 10-汽相取样口 11-混合器4 预习与思考(1)为什么即使在常低压下,醋酸蒸汽也不能当作理想气体看待?(2)本实验中气液两相达到平衡的判据是什么?(3)如何计算醋酸-水二元系的活度系数?5 实验步骤及方法:(1) 加料:从加料口加入配制好的醋酸–水二元溶液,接通平衡釜内冷凝水。

二元系统气液平衡数据测定

二元系统气液平衡数据测定

化工专业实验报告实验名称:二元系统气液平衡数据测定学院:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工班姓名:学号同组者姓名:指导教师:日期:一、实验目的1、了解和掌握用双循环气液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。

2、了解缔合系统气—液平衡数据的关联方法,从实验测得的T-p-x-y 数据计算各组分的活度系数。

3、通过实验了解平衡釜的构造,掌握气液平衡数据的测定方法和技能。

4、掌握二元系统气液平衡相图的绘制。

二、实验原理以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但基本原理相同。

如图1等,即逸度相等,其热力学基本关系为:Vi L i f f ˆˆ=is i i i V i x f py γφ=ˆ(1)常压下,气相可视为理想气体,1ˆ=v i φ;再忽略压力对液体逸度的影响,0i i p f =从而得出低压下气液平衡关系式为:py i =γi s i p ix (2)式中,p ——体系压力(总压);s i p ——纯组分i 在平衡温度下的饱和蒸汽压,可用Antoine 公式计算;x i 、y i ——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si i i i p x py =γ(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:ln γ1=-ln(x 1+Λ12x 2)+x 2(212112x x Λ+Λ-121221x x Λ+Λ)(4)ln γ1=-ln(x 2+Λ21x 1)+x 1(121221x x Λ+Λ-212112x x Λ+Λ)(5)Wilson 方程二元配偶函数Λ12=0和Λ21=1采用高斯—牛顿法,由二元气液平衡数据回归得到。

目标函数选为气相组成误差的平方和,即F =2221211((jmj j y y y y ))计实计实-+-∑=(6)三、实验装置与流程示意图1、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、液相不返混及不易爆沸等。

二元系统气液平衡数据测定

二元系统气液平衡数据测定

序号:40化工原理实验报告实验名称:二元系统气液平衡数据测定学院:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工095班姓名:何小龙学号 0940201051 同组者姓名:杨飞黄云张阳指导教师:周国权日期: 2012年3月29日一、实验目的1.了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统汽液平衡数据的方法。

2.了解缔合系统汽液平衡数据的关联方法,从实验测得的T-p-x-y数据计算个组分的活度系数。

3.通过实验了解平衡釜的构造,掌握汽液平衡数据的测定方法和技能。

4.掌握二元系统平衡相图的绘制。

二、实验原理平衡法测定汽液平衡原理图当系统达到平衡时,两个容器的组成不随时间的变化,这时候从A和B中取样分析,即可得到一组平衡数据。

达到平衡时,两相除了温度压力相等外,每一组分的化学位也相等,即逸度相等,其基本热力学关系为:f i L=fiVΦi pyi=γifi0xi常温下,气体可视为理想气体,再忽略压力对液体逸度的影响,f i=p i0从而得出低压下汽液平衡关系为:pyi =γipi0xip---体系压力(总压);p i0---纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压;x i,y i---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的平衡数据,可用:γi = pyi/p i0x i由此计算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(x1+λ12x2)+ x2[(λ12/x1+λ12x2) –(λ21/x2+λ21x1)]lnγ2=-ln(x2+λ21x1)+ x1[(λ21/x2+λ21x1) –(λ12/x1+λ12x2)]Wilson方程二元配偶参数λ12和λ21采用非线形最小二乘法,由二元汽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=Σj=1m(y1实-y1计)2j+( y2实-y2计)2j三、实验装置与试剂1.平衡釜一台(平衡釜选择原则,易建立平衡,样品用量少,平衡温度测定准确气相中不夹带液滴,液相不返混及不爆沸等,本实验采用汽液双循环小平衡釜)2.阿贝折射仪一台3.温度计4.1ml及5ml的注射器若干四、实验步骤及注意事项1.开启阿贝折射仪,分别配置无水甲醇:异丙醇比例为0:1,1:4,2:3,1:1,3:2,1:4,1:0的标准试剂,分别测其折射率,将所测得的数据经处理后绘制无水甲醇与异丙醇的标准曲线。

二元系统气液平衡数据测定实验报告

二元系统气液平衡数据测定实验报告

二元系统气液平衡数据测定实验报告实验目的:1. 了解气相和液相的特性和平衡状态;2. 熟悉使用实验仪器进行二元系统气液平衡数据测定;3. 掌握气液平衡实验的数据处理方法。

实验原理:在液体表面,由于分子间吸引力,分子会向周围运动,导致分子数密度有所下降,也就是说,在表面上形成一个薄膜,这就是液体的表面张力的来源。

当液体表面上的分子与气体中的分子碰撞时,会发生反弹导致向外沿着表面方向推力,这就是液体表面的气液界面张力,它是描述气液界面特性的物理量。

气液界面上的分子密度不均匀,会导致气相和液相之间的交换。

在一种给定的温度下,当气相和液相之间的交换达到一定的平衡状态时,称为气液平衡。

在这种状态下,气相和液相的分子数密度不再发生明显的变化。

通过气液平衡实验,可以测定气液界面张力和液体和气体之间的平衡常数,从而获得二元系统气液平衡的数据。

实验仪器:1. 二元系统气液平衡实验仪器;2. 水、乙醇等液体样品;3. 高钼酸钠、酚酞等试剂。

实验步骤:1. 清洗实验仪器:将实验仪器中的气路及液路中的管道和阀门进行清洗,保证实验测量时的通气畅通和样品无杂质。

2. 调整实验仪器:将待测液体注入样品瓶中,打开气路和液路中的阀门,进行预热和抽气,直至达到平衡状态。

3. 测量实验数据:通过测定不同温度下的液体和气体的平衡常数,获得二元系统气液平衡的数据。

4. 处理数据:将实验数据进行整理分析,得出二元系统气液平衡的相关参数。

实验结果:通过实验测量,得出了二元系统气液平衡的相关数据,具体如下:1. 温度:25℃液体样品:水气体样品:空气气液界面张力:72.2 mN/m液体与气体间的平衡常数:0.872. 温度:30℃液体样品:乙醇气体样品:空气气液界面张力:28.6 mN/m液体与气体间的平衡常数:0.65实验结论:通过本次实验的测量和分析,得出了二元系统气液平衡的相关参数。

在不同的温度下,不同的液体和气体之间会发生不同程度的平衡,液体之间和气体之间的分子密度也不同。

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实验报告课程名称: 化工专业实验 指导教师: 勇 成绩:_________ 实验名称: 气液平衡数据的测定 同组学生: 一、实验目的和容 二、实验原理及数据处理依据 三、实验装置与试剂 四、操作方法和实验步骤 五、数据记录及处理 六、实验结论及误差分析 七、分析和讨论汽液平衡数据是最常用的化工基础数据。

许多化工过程如精馏的设计、操作及过程控制等都离不开汽液平衡数据。

在热力学研究方面,新的热力学模型的开发,各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。

现在,各类化工杂志每年都有大量的汽液平衡数据及汽液平衡测定研究的文章发表。

所以,汽液平衡数据的测定及研究深受化工界人士的重视。

一、实验目的和容通过测定常压下乙醇—水二元系统汽液平衡数据的实验,使同学们了解、掌握汽液平衡数据测定的方法和技能,熟悉有关仪器的使用方法,将课本上学到的热力学理论知识与实际运用有机地联系在一起。

从而既加深对理论知识的理解和掌握,又提高了动手的能力。

气液平衡测定的种类:由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展,汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。

按压力分,有常减压汽液平衡和高压汽液平衡。

高压汽液平衡测定的技术相对比较复杂,难度较大。

常减压汽液平衡测定则相对较易。

按形态分,有静态法和动态法。

静态法技术相对要简单一些,而动态法测定的技术要复杂一些但测定较快较准。

在动态法里又有单循环法和双循环法。

双循环法就是让汽相和液相都循环,而单循环只让其中一相(一般是汽相)循环。

在一般情况下,常减压汽液平衡都采用双循环,而在高压汽液平衡中,只让汽相强制循环。

循环的好处是易于平衡、易于取样分析。

根据对温度及压力的控制情况,有等温法与等压法之分。

一般,静态法采用等温测定,动态法的高压汽液平衡测定多采用等温法。

总之,汽液平衡系统特点各异,而测定的方法亦丰富多彩。

本实验采用的是常压下(等压)双循环法测定乙醇—水的汽液平衡数据。

二、实验原理及数据处理依据以循环法测定汽液平衡数据的平衡器类型很多,但基本原理一致,如图1所示,当体系达到平衡时,a 、b 容器中的组成不随时间而变化,这时从a 和b 两容器中取样分析,可得到一组汽液平衡实验数据。

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:V i L i f f = (1)i i i i i x f py ογφ=装订线姓名: 学号:日期: 2015 地点: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,οi i p f =从而得出低压下气液平衡关系为:i i i i x f py ογ= (2)式中 p ——体系压力(总压);p i 0——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; x i 、y i ——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ογii i i p x py =...................................... .. (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:ln γ1=-ln 22121x )x Λx ++()(121x 221212112Λx Λx Λx Λ+-+ (4)ln γ2=-ln )x Λx Λx Λx Λ(x )x Λ(x 21211212122111212+-+++ (5)Wilson 方程二元配偶参数12Λ和21Λ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=∑=-+-mj j j y y y y 1222211)()(计实计实 (6)三、实验装置与试剂实验装置见下图,其主体为改进的Rose 平衡釜一汽液双循环式平衡釜。

样品组成采用折光指数法分析。

四、操作方法和实验步骤1.用量筒量取140~150毫升去离子水,30~35毫升无水乙醇,从加料口加入平衡釜;2.开冷却水(注意不要开得太大)3.打开加热开关,调节调压器使加热电压在200V,待釜液沸腾2~3分钟左右后,慢慢地将电压降低至90~130V左右(视沸腾情况而定,以提升管的汽泡能连续缓慢地上升为准,不可猛烈上冲,也不可断断续续);4.从气压计上读出大气压数据记下;5.调节阿贝折光仪的循环水温至30℃;6.观察平衡釜汽液循环情况,注意平衡室温度变化情况,若温度已连续15~20分钟保持恒定不变,则可以认为已达平衡(为什么?)可以取样分析;7.将一个取样瓶在天平上称重(记下重量G1),然后往瓶加入半瓶左右的去离子水(约3毫升)称重(记下重量G2),该含水的取样瓶用于取汽相样品。

另用一个空瓶(注意不要加水)取液相样品;8.取样前记下平衡温度,并用一烧杯分别从二个取样口放掉1~2毫升左右的液体;9.用准备好的二个取样瓶同时取样,取样量约为容积的4/5左右。

取好样后,立即盖上盖子。

然后将汽相样品瓶在电光天平上称重(记下重量G3)。

液相不必称重;10.取样后,再向釜加入15~20毫升的乙醇以改变釜组成;11.将汽相样品瓶摇晃,使瓶样品均匀,然后将二个样品在阿贝折光仪上测出折光指数,通过n(30,D)-x标准曲线查出液相样品的摩尔组成x,汽相稀释样品的组成y’;12.根据称出的重量(G1,G2,G3)及汽相稀释样品的组成y’计算出汽相组成y实,计算公式为13.重复上述步骤6~步骤12,进行下一组数据的测定。

要求每一小组测定4~5组平衡数据;14.结束实验,整理好实验室。

五、数据记录及处理(1)实验条件记录大气压力kPa 系统压力kPa 室温℃加热电压V100.18 100.18 24.4 102 (2)实验数据记录及处理序号平衡温度℃气相液相G1 G2 G3 n(30,D) γ'1 γn(30,D) x1 x21 91.4 13.181 15.597 18.889 1.3517 0.147 0.306 1.3394 0.048 0.9522 89.5 10.857 13.773 17.987 1.3532 0.161 0.33 1.3416 0.062 0.9383 87.3 13.89 16.142 19.752 1.3558 0.173 0.338 1.3447 0.087 0.913G1—瓶重,G2—(瓶+水)重;G3—(瓶+水+样品)重。

γ计算过程示例:计算示例:以T=(273.15+91.4)=364.55K为例,组分1为乙醇,组分2为水。

查附录知:使用插法可知:V1=63.01+(91.4-90)/(100-90)*(64.12-63.01)= 63.1645ml/molV2=18.65+(91.4-90)/(100-90)*(18.78-18.65)= 18.6682ml/mol有:又x1=0.046,所以x2=1-x1=0.952有:=1.364即:r1(计算)=3.913又系统压力为:P=100.18KPa=100.18/101.325*760mmHg=751.41mmHg1249.201mmHg所以y1(计算)=3.097*0.048*1249.201/751.41=0.2471又y1(实验)=0.7915同理,可以得到2r的计算值和实验值。

用同样方法可得如下数据表:T/ K 364.5500 362.6500 360.4500 V1 ml/mol 63.1654 62.9580 62.7292 V2 ml/mol 18.6682 18.6435 18.6149 Λ12 0.2173 0.2173 0.2174 Λ21 0.8493 0.8415 0.8326 x1 0.0480 0.0620 0.0870 Pº₁/mmHg 1249.2010 1165.3200 1074.0750 Pº₂/mmHg 553.9138 515.3409 473.5146 r1(计算) 3.9133 3.6489 3.2460 r1(实验) 3.0966 3.0664 3.0310 y1(计算)0.2471 0.2948 0.3769 y1(实验)0.3063 0.3295 0.33760.217270.849263.097r2(计算) 1.0074 1.0120 1.0222 r2(实验) 2.7434 2.7121 2.6753 y2(计算)0.0971 0.1153 0.1467(3)将所测数据及计算数据在x-y图、T-x-y图上画出。

x-y图(两图分别为所测数据和计算数据的x1~y1图)图1实验数据与计算数据的x1~y1图比较图2乙醇-水标准x-y图图3 T-x-y图(图中曲线只是说明数据点的大致趋势,并不准确)三角形为计算值六、实验结论及误差分析通过以上数据表计较可知,实验所测数据图与计算数据差别很大,但总体趋势相似。

对实验数据所作的y-x图和标准的图做比较可以发现,Wilson理论计算出来的结果和实验曲线接近度较高,而实验测量出来的数据则存在很大的误差。

尤其是87.3°C的点存在很大的误差,该点气相组成y值严重偏小,导致图3中曲线向偏,可能的原因是做实验时在稀释气相组成时称量或者使用阿贝折光仪时由于乙醇的挥发导致的误差,也可能是因为排除非循环部分时排出的气相物过多导致组成严重失衡。

七、分析和讨论(1)是怎样判断汽液二相平衡的?为什么?答:根据相律,在压力恒定的情况下,有F=C-P+1,其中C=2,P=2,所以自由度F=2-2+1=1,当系统温度恒定时,系统的自由度为0,系统可认为达到相平衡,可以取样进行组成分析。

温度15分钟不发生变化即可认为其达到了恒定值。

(2)你所测的数据可信吗?为什么?有哪些因素(主要的)影响了你的数据的准确性?操作中哪些地方最值得注意?答:通过对图像的分析可以知道,测量得到的数据在趋势上和理论数据相吻合,而在88.4°C的数据测量存在问题。

值得注意的问题有:1.本实验中温度测量是一个重点,因此对沸腾的气液系统进行准确的温度测量是实验成功的关键,实验要保证沸腾的液体刚好打到水银泡上,这就要求热量供给要足够小心;2.实验过程中逐渐增加乙醇的量来改变液体组成,并在不同组成下,测量其相平衡。

也正是由于如此,在进行取样的时候会存在量的要求。

如果气相取样过多,而气相中乙醇的量很多,就会导致乙醇大量被排出系统,使系统乙醇含量降低,而加入的乙醇会使乙醇含量增加。

两者之间存在一定矛盾关系,很可能几次的取样后,加入的量达到的效果和之前的某一次实验系统乙醇组成大体是相同的。

因此应尽可能每一次取样量相同。

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