二元体系沸点-组成图测绘.

b.溶液有最低恒沸点，如环己烷－乙醇体系；
c.溶液有最高恒沸点，如丙酮—氯仿体系。
b、c两类溶液在最高或最低恒沸点时气、液两相组成相同，加热蒸发只能使气相总量增加，气、液相组成及溶液沸点保持不变，此温度称恒沸点，相应组成称恒沸组成。
图C7.1二元体系T-x图
下面以a为例，简单说明绘制沸点-组成图的原理。加热总组成为x1的溶液，体系的温度上升，达液相线上1点时溶液开始沸腾，组成为x2的气相开始生成，但气相量很少（趋于0），x1、x2二点代表达到平衡时液、气两相组成。继续加热，气相量逐渐增多，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线和液相线上变化，当达某温度（如2点），并维持温度不变时，则x3、x4为该温度下液、气两相组成，气相、液相的量之比按杠杆规则确定。从相律f =c - p +2可知，当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度等于1，当温度一定时，则气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也已确定。因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相的量与液相的量之比也不变时（达气-液平衡），则体系的温度也就恒定。分别取出气、液两相的样品，分析其组成，得到该温度下，气、液两相平衡时各相的组成。改变溶液总组成，得到另一温度下，气、液两相平衡时各相的组成。测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用线连接即为气相线，将液相点用线连接即为液相线，得到沸点-组成图。
序号
体积比
沸点/℃
气相冷凝液分析
液相分析
环己烷
乙醇
折光率
组成
折光率
组成
1
0
100
2
9
91
3
24
76
4
44
56
5
60
40
6
69
31
7
77
23
8
88
12
9
97
3
10
100
0
6 注意事项
1)10个沸点仪中的液体都测完后，如果发现10个样品的组成分布不均匀，不便作图，可以改变某个沸点仪中液体组成，多测几组样品。
二元体系沸点-组成图测绘
1 实验目的及要求
1)在大气压下，测定环己烷－乙醇体系气、液平衡相图（沸点-组成图）。
2)掌握阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
2 原理
一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分，在所有组成范围内完全互溶。在定压下，完全互溶的二元体系的沸点—组成图可分为三类，如图C7.1所示。
a.溶液的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯一甲苯体系；
橡皮塞
温度计（0.1，50～100℃）
放大镜
量筒（30ml）
洗耳球
吸管
环己烷(A.R.)
无水乙醇(A.R.)
4 实验步骤
本实验绘制环己烷-乙醇二元体系的沸点一组成图。一般精确测定气、液平衡温度是相当困难的，因液相易发生过热现象，气相中又有冷凝过程。采用沸点仪是减少这些误差的方法之一。沸点仪种类很多，如图C7.2所示，是一支带有回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。冷凝管底部有一凹槽，用以收集气相冷凝下来的样品。液相样品则通过烧瓶上的支管抽取。电热丝直接浸在溶液中加热，以减少溶液沸腾时的过热现象并防止暴沸。温度计的安装位置是使其水银球一半浸在溶液中，一半露在蒸气中，为防止溶液蒸发后液面下降，可先将温度计水银球2/3浸入溶液中，1/3露在蒸气中。
气相、液相的成份分析采用折光率法：先绘出折光率～组成（n～x）的等温线，方法是在定温下测定已知各种组成（x）的折光率(n)，绘出n～x等温线。对于未知组成的样品，取出各相样品后，迅速测出该温度下的折光率(n)，便可以从n～x线查出其相应组成。
3 仪器与试剂
恒温槽
恒沸点仪
折光仪
镜头纸
加热电源
电热丝
导线（带夹子）
10)同样的方法，测定其它沸点仪中溶液沸点、馏液和母液的折光率。
5 数据记录与处理
1)记录大气压值。
2)根据测定的折光率，在实验室提供的折光率（n）-组成（x）等温线上查出对应的组成，填入表C7.1中。
3)以温度为纵坐标，组成为横坐标，绘出沸点～组成图，并由图找出恒沸温度及恒沸组成。
表C7.1实验数据
8)注意观察温度变化及液体沸腾前后情况。当冷凝管下端凹槽内馏液充满后Байду номын сангаас出，且温度稳定数分钟不变时，记下温度，即为沸点。停止加热。用一支比较长的吸管从冷凝管上端伸入凹槽取馏液，另一支吸管从烧瓶支管取母液样品，立即在20℃（25℃）下分别进行折光率测定。
9)将温度计和电热丝取出，装入另一沸点仪中。参照上面步骤进行操作，测定馏液和母液的折光率。将温度计和加热丝换至另一沸点仪中时，对温度计和加热丝上残留的液体不需进行吹干处理（为什么）。
实验中改换不同组成的溶液的方法一般有两种：一种是使用10个（再多几个更好）磨口塞锥形瓶和1个沸点仪，首先配制组成大致平均分布的10种溶液，存于磨口塞锥形瓶中，依次将每种溶液倒入沸点仪进行测量，然后全部倒出，再更换另一种溶液，使用过的溶液其他组同学还可以继续使用，或继续使用前对组成进行调整；第二种方法是使用10个沸点仪，首先配制组成大致平均分布的10种溶液，存于沸点仪中，测量完一种溶液后，将温度计与电热丝放入另一沸点仪中继续进行测量，沸点仪中的溶液被使用几次后应对其组成进行调整。下面以第二种方法为例介绍其操作步骤。
图C7.2沸点仪
1)调节恒温槽至20.0℃或25.0℃。熟悉折光仪的使用方法，折光仪使用方法参见本书B5部分，在本实验中，因为用折光仪测量的样品是无水乙醇和环己烷，均易挥发，测量一种样品后，用洗耳球将测量棱镜处留下的液体吹干净，而不须用其它溶剂去清洗。
2)熟悉实验装置及加热电源的使用方法。
3)在10个干燥洁净的沸点仪中，分别加入约30ml液体，每个沸点仪中液体的组成各不相同，组成如表C7.1所示，按图C7.2在其中一个沸点仪中装好温度计及电热丝，使电热丝全部浸没在液体中，温度计水银球约1/2－2/3浸入液体中。
4)确认冷却水已通入沸点仪冷凝管中。
5)将加热电源的输出线与电热丝断开，打开加热电源的电源开关，将输出电压调至0。
6)沸点仪冷凝管上端口不能加塞子（为什么），烧瓶上端口和取样支管口要塞紧塞子，防止漏气。
7)将加热电源的输出线与电热丝连通，慢慢调高加热电源的输出电压或输出电流，通过电热丝直接加热使液体温度升高至沸腾。注意：调高电压（电流）的同时观察电热丝在液体中的加热情况，避免加热电流过大，引燃液体出现危险；加热电压最高不要超过20V；沸点仪冷凝管中的冷却水要充足，不能让蒸气溢出。