三组分体系相图的制备

中国石油大学化学原理（2）实验报告

实验日期： 2011-9-30成绩：

班级：石工10-15班学号：10045310 姓名：路遥教师：王增宝

同组者：宋文辉、董壬成

三组分体系相图的制备

一、实验目的

制备等温、等压下苯-水-乙醇三组分体系相图。

二、实验原理

三组分体系的组成可用等边三角坐标表示。等边三角形三个顶点分别代表纯组分A、B和C。则AB线上各点相当于A和B组分的混合体系，BC线上各点相当于B和C组分的混合体系，AC线上各点相当于A和C组分的混合体系。

在苯-水-乙醇三组分体系中，苯与水是部分互溶的，而乙醇和苯、乙醇和水都是完全互溶的。设由一定量的苯和水组成一个体系，其组成为K，此体系分为两项：一相为水相，一相为苯相。当在体系中加入乙醇时，体系的总组成沿AK 线移至N点。此时乙醇溶于水相及苯相，同时乙醇促进苯与水互溶，故此体系由两个分别含有三个组分的液相组成，但这两个液相的组成不同。若分别用b1、c1表示这两个平衡的液相的组成，此两点的连线称为连系线，这两个溶液称为共轭溶液。代表液-液平衡体系中所有共轭液相组成点的连线称为溶解度曲线（如图1-1）。曲线以下区域为两相共存区，其余部分为均相区。此图称为含一对部分互溶组分的三组分体系液-液平衡相图。

图1-1 三组分体系液-液平衡相图

按照相律，三组分相图要画在平面上，必须规定两个独立变量。本实验中，它们分别是温度（为室温）和压力（为大气压）。

三、实验仪器与药品

1、仪器

酸式滴定管2支、5ml移液管1支、50ml带盖锥形瓶8个。

2、药品

苯、无水乙醇、蒸馏水。

四、实验步骤

1、取8个干燥的50mL带盖锥形瓶，按照记录表格中的规定体积用滴定管及移液管配制6种不同浓度的苯-乙醇溶液，及两种不同浓度的谁-乙醇溶液。

2、用滴定管向已配好的水-乙醇溶液中滴苯，至清液变浊，记录此时每种清液中苯的体积。向已配好的苯-乙醇溶液中滴水至浑浊，记录此时水的体积。滴定时必须充分摇荡，同时注意动作迅速，尽量避免由于苯、乙醇的挥发而引起的误差。

3、读取室温。

4、记录表格。

五、实验数据

表1-1 溶解度曲线有关数据记录表

六、数据处理

由附录二知，在室温t=22℃下，水的密度d（水）=0.9978 g/cm^3，

由附录三知，d（苯）=0.87661 g/cm^3，d（乙醇）=0.78771 g/cm^3。

对于第一组数据：

m（苯）=0.87661 g/cm^3×0.10ml=0.0876g

m（水）=0.9978g/cm^3×3.50ml=3.4923g

m（乙醇）=0.78771g/cm^3×1.50ml=1.1816g

m= m（苯）＋m（水）＋m（乙醇）=4.7615g

w（苯）=0.0876g/4.7615g×100%=1.839%

w（水）=3.4923g/4.7615g×100%=73.345%

w（乙醇）=1.1816g/4.7615g×100%=24.816%

同理处理其他七组数据，记录表格中。

八、思考题

1、本实验所用的滴定管（盛苯的）、锥形瓶、移液管等为什么必须干燥？

答：如果实验所用仪器不是干燥的，溶液中水就会增多，就会造成水的质量分数偏大，影响滴定结果。

2、当体系组成分别在溶解度曲线上方及下方时，二体系的相数有什么不同？在本实验中是如何判断体系总组成正处于溶解度曲线上的？此时为几相？

答：当体系组成在溶解度曲线上方时，溶液组成为单相，在曲线下方时为两相。当溶液恰好变混浊时，体系总组成处于溶解度曲线上，此时溶液为两相。

3、温度升高，此三组分体系的溶解度曲线会发生什么样的变化？在本实验操作中应注意哪些问题，以防止温度变化而影响实验的准确性？

答：温度升高，曲线范围会变小。

因为当温度升高时，苯与水的溶解度会增大，单相区会变大，溶解度曲线会下降。在混合溶液时，要注意手不要握住锥形瓶的瓶身，应握住锥形瓶的瓶颈处，以免手温引起溶液温度升高，同时振荡要迅速。

九、实验小结

通过这次实验，我认识并且掌握了与三组分实验相关的一系列的原理、步骤之类的知识和技巧，对于一些实验中出现的问题和失误也能够针对性的解决。总之，这次的实验丰富了我的视野，使我对书本上的知识有了更深刻更全面的掌握，增强了我对实验的兴趣，也很大程度上提高了我的实验技能。