C7二元体系沸点-组成图测绘
——实验日期：2014年4月日姓名：马玉仁学号：1120122488 班级：10011202
一、实验目的
（一）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）。
（二）掌握阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
二、原理及实验公式
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；
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。
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。
三、仪器和试剂
（一）仪器
恒温槽
折光仪
镜头纸
加热电源
电热丝
导线（带夹子）
橡皮塞
温度计（0.1，50～100℃）
放大镜
量筒（30ml）
洗耳球
吸管
（二）试剂
环己烷(A.R.)
无水乙醇(A.R.)
四、实验步骤
（一）实验装置如图；
（二）调节恒温槽温度至25℃；
（三）按表C7.1准备10瓶锥形瓶相应浓度比的溶液（编号1到10）；
（四）确认冷却水已通入沸点仪冷凝管中；
（五）测量操作：
1.按编号次序将锥形瓶内溶液（约30mL）倒入沸点仪；
2.按装置图在沸点仪中装好温度计及电热丝（电热丝全部浸入，温度计水银
球约1/2至2/3浸入）
3.断开加热电源输出线，打开加热电源开关，将输出电源调至0；连通加热
电源输出线与电热丝，慢慢调高加热电源的输出电压或输出电流（切勿超过20V）；
4.加热溶液至沸腾（沸点仪冷凝管中的冷却水要充足，不能让蒸汽溢出）；
5.当冷凝管下端凹槽内馏液充满后溢出且温度稳定数分钟不变时，记下温度
（即为沸点）；
6.用对应编号的长胶头滴管从冷凝管上端伸入凹槽取馏液，立即在25℃下测
定折光率；
用对应编号的短胶头滴管从沸点仪支管伸入取母液样品，立即在25℃下测定折光率；
7.取出温度计和电热丝，用对应编号滴管将沸点仪中溶液吸回对应编号锥形
瓶
8.重复步骤1至7测定其它沸点仪中溶液沸点、馏液和母液的折光率。
9.测定完毕后整理实验仪器。
五、数据记录及处理
（1）记录大气压值
实验中的大气压为1.007Kpa
（2）根据测定的折光率，在实验室担供的折光率（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，并由图找出恒沸点温
（一）沸点-组成图线的拟合测绘
图中：红色曲线为液相的沸点-组成图
蓝色曲线为气相的沸点-组成图
由图可得恒沸温度为温度最低点（64.3℃），查看数据表，求得在该点下环己烷的组成为0.531即恒沸时，环己烷与乙醇的组成比约为53:47。
六、思考题
1. 本次实验过程中，如何判断气、液相是否已达到平衡？
答：当温度计读数稳定的时候表示气－液已达到平衡状态。
2. 本实验体系中，恒沸组成的蒸气压比拉乌尔定律所预测的蒸气压大
还是小？
答：小。
3. 收集气相冷凝液的凹槽的大小对实验结果有无影响？
答：如果凹槽太小，则不易收集气相冷凝液，收集液体太少会对
折光率的测量有影响。
4. 蒸馏是一次分离环己烷～乙醇的有效方法吗？为什么？
答：蒸馏分离两个溶液需要两种纯液体的溶沸点相差较大。
环己
烷和乙醇的溶沸点相差太近，因此不能用蒸馏的方法来分离。
蒸馏的方法来分离。