二元液系相图的测定

实验三二元液系相图的测定

一、目的要求

掌握二组分沸点－组成图的测绘方法；掌握阿贝(Abbe)折光仪及超级恒温槽的使用方法。

二、实验原理

两种液态物质以任何比例混合都形成均相溶液的系统称这完全互中溶双液系。在恒定压力下溶液沸点与平衡的气液相组成的关系，可用沸点－组成图(t－x图)表示。完全互溶双液系的沸点－组成图可分为两三种：一种为最简单的情况，溶液沸点介于两个纯组分沸点之间，如图6-1所示。纵坐标表示温度，横坐标表示组分B的摩尔分数(x B，y B)。下面一条曲线表示气液平衡时温度(即溶液沸点)与液想组成的关系，称液相线(T－x线)。上面的线表示平衡温度与气相组成的关系,称气相线(T－y线)。若总组成为Z B的系统在压力p及温度t时达到气液两相平衡，其液相组成为x B气相组成为y B(见图6-1)。另两种类型为具有恒沸点的完全互溶双液系统气液平衡相图，如图6-2所示。其中(a)为具有低恒沸点相图，(b)为具有高恒沸点相图。这两类相图中气相线与液相线在某处相切。相切点对应的温度称为恒沸温度，对应组成的混合物称恒沸混合物。恒沸混合物在恒沸点达气液平衡，平衡的气、液组成相同。同一双液系在不同压力下，恒沸点及恒沸混合物是不同的。

三、仪器和试剂

沸点仪1套；超级恒温槽一台；阿贝折射仪一台；变压器一台；0.1°刻度温度计(50～100℃)1支；30 ml小滴瓶6个；20ml量筒2个；毛细滴管2支；洗耳球1个；擦镜纸若干。无水乙醇(A.R),环己烷(A.R)，

Ⅰ～Ⅷ号不同组成环己环-乙醇溶液，丙酮。

四、实验步骤

1、接好超级恒温槽与折射仪间的循环水管，将超级恒温槽温度调至25.0℃。

2、校正折射仪，校正方法见§7－1。

3、绘制标准曲线；用吸量管配制6种不同体积百分数(10、25、40、55、70、85%环己烷)各10ml 的乙醇－环己烷溶液，分别放在6个干燥的30ml滴瓶中(注意盖严)。记录配制时室温。用折射仪分别测定各溶液的折射率(三学时实验不做此步，标准线数据由教师给出)。

4．读大气压力。

5．在干燥的沸点仪内，加入实验室配制好的乙醇－环己烷Ⅰ号溶液。使沸点仪内液面达到温度计水银球约一半的位置。开冷却水。沸点仪电热丝接至变压器20V的输出位置，加热至沸腾，使气相冷凝液充分回流。此时应注意观察温度。当在2～3 min 内温度不变时，认为气液相达到平衡，记下温度数值。停止加热。迅速用干燥的毛细滴管先取气相冷凝液样品，测其折射率。用丙酮洗净折射仪棱镜后，再用另一支干燥的毛细滴管取液相样品，测定其折射率。洗净棱镜做好下次测定的准备工作。测定完毕，放出Ⅰ号溶液

装入原溶液瓶内(切勿装错)。

6、在沸点仪内加入Ⅱ号溶液，按上述步骤重复操作。再依次测量Ⅲ～Ⅷ号溶液。

7、实验完毕，切断超级恒温槽电源，擦净折射仪。重读大气压。

五、数据处理

1、在标准线上根据不同标号溶液的折射率查出相应的气、液相组成，如所测温度与标准线不符，则按

温度每升高1℃折射率下降0.0005校正后再查。

2、用实测温度和气、液平衡组成绘制乙醇－环己烷的t－x 图，从图上查出最低恒沸组成和恒沸温度。

3、计算含乙醇的物质量分数为0.10及0.80的环己烷－乙醇溶液在它们气液平衡温度下两组分的活度

系数(两组分在平衡温度下的纯物质饱和蒸气压由附录十九查出)。

六、注意事项

1、变压器输出电压应缓缓上调至液体沸腾为止，一般不得超过20V，否则会烧断电热丝。

2、沸点仪中所加溶液必须使液面超过其内的电热丝玻管。

3、每次测定前，取样管和折射仪棱镜玻璃面必须用洗耳球吹干，否则将严重影响测定结果。

七、思考题

1、本实验中沸点仪及毛细滴管为什么必须干燥？本实验测得沸点－组成图的误差主要来源于哪些操

作？

2、在沸点仪内的系统中，为什么说总组成就是原始溶液组成？在达到气液平衡时，哪部分数量为平衡

的气相量？哪部分为平衡的液相量？

3、此实验中某一号溶液组成发生不大的变化，对实验测得相图是否有影响？