双液系的气-液平衡相图
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结果与讨论
1.用坐标纸绘出环己烷摩尔百分组成的标准工作曲线。
2 .将气相和液相样品的折光率 ( 已校正 ) ,从折光率 ~ 组 成的标准工作曲线上查得相应组成。
3.溶液的沸点与大气压有关。应用鲁顿规则及克劳休斯 -克拉贝龙方程可得溶液沸点。 4.将由标准工作曲线查得的溶液组成及校正后的沸点列 表,并绘制环已烷-异丙醇气-液平衡相图。由相图确定该 体系最低恒沸点及恒沸混合物的组成。
沸点仪图
1 盛液容器;2 小球;3 冷凝管 ;4 测量温度计;5 辅助温度计;6 支管 ;7 小玻管;8 电热丝
5 4
3
2 1
6 7 8
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3. 测定沸点 将一配制好的样品注入沸点仪中,液体量应盖过加 热丝,处在温度计水银球的中部。旋开冷凝水,接通电 源。当液体沸腾、温度稳定后 ( 一般在沸腾后 10 ~ 15 分 钟可达平衡),记下沸腾温度及环境温度。 4. 取样 切断电源,停止加热。冷却液体。取气液相样品。 5. 测定折光率 用重蒸馏水测定阿贝折光仪的读数校正值(水的折 光率=1.33299),然后分别测定平衡时的气相样品与液相 样品的折光率。每一样品要测量三次,并取其平均值。
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附件 1、阿贝折光仪的使用 2、数字温度显示器的使用 3、origin软件的使用
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实验要求:
1、进入实验室之前请做好预习,写好实验预习报告(可以用作业 本),指导老师检查合格以后方可进入实验室进行实验。 2、进入实验室在黄色签到本上签到。 3、实验开始之前指导教师将对本次实验进行讲解,请大家结合实验 仪器,认真听讲,老师批准动手操作以后方可进行操作。 4、每次实验将准备仪器5-6套,各小组按照学号自己组合进行实验, 每小组3-4人。 5、实验仪器上都有一本小的白色的仪器使用记录本,请大家自觉进 行登记。 6、实验结束打扫实验桌,实验室卫生。 7、实验完成以后尽快完成实验报告,每轮完一大组的实验以后上交 实验报告(交给各自带实验的老师)。 8、进入实验室请穿好实验服,注意安全。 校训:厚德博学 唯实求新
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注意事项
沸点仪中没有装入溶液之前绝对不能通电加热,如 果没有溶液,通电加热丝后沸点仪会炸裂。 一定要在停止通电加热之后,方可取样进行分析。 沸点仪中蒸气的分馏作用会影响气相的平衡组成, 使得气相样品的组成与气液平衡时气相的组成产生偏差, 因此要减少气相的分馏作用。
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思考题以及答案
1.取出的平衡气液相样品,为什么必须在密闭的容器中冷却后方可用以测定 其折射率? 2.平衡时,气液两相温度是否应该一样,实际是否一样,对测量有何影响? 3.如果要测纯环己烷、纯乙醇的沸点,蒸馏瓶必须洗净,而且烘干,而测混 合液沸点和组成时,蒸馏瓶则不洗也不烘,为什么? 4.如何判断气-液已达到平衡状态?讨论此溶液蒸馏时的分离情况? 5.为什么工业上常产生95%酒精?只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无 水酒精?
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1.答:因为过热时将导致液相线向高温处移动,气相组分含有的易挥发成 份偏多,该气相点会向易挥发组分那边偏移。所以要在密闭容器中冷却。 2.答:不一样,由于仪器保温欠佳,使蒸气还没有到达冷凝小球就因冷凝 而成为液相。 3.答:测试纯样时,如沸点仪不干净,所测得沸点就不是纯样的沸点。测 试混合样时,其沸点和气、液组成都是实验直接测定的,绘制图像时只需 要这几个数据,并不需要测试样的准确组成,也跟式样的量无关。 4.答:当温度计读数稳定的时候表示气-液已达到平衡状态; 5.答:因为种种原因在此条件下,蒸馏所得产物只能得95%的酒精。不可 能只用精馏含水酒精的方法获得无水酒精,95%酒精还含有5%的水,它是 一个沸点为的共沸物,在沸点时蒸出的仍是同样比例的组分,所以利用分 馏法不能除去5%的水。工业上无水乙醇的制法是先在此基础上加入一定量 的苯,再进行蒸馏。
两组分对拉乌尔定律偏差不大; 产生较大的负偏差;
产生较大的正偏差
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二组分完全互溶液体系统蒸馏曲线可分为三类: (1)系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都不大,在T-x图上溶液 的沸点总是介于A、B两纯液体的沸点之间。
(2)两组分对拉乌尔定律都产生较大的负偏差,在T-x图上出现
最小值时,在T-x图上将出现最高点。 (3)两组分对拉乌尔定律都产生较大的正偏差,在T-x图上出现
最大值时,在T-x图上将出现最低点。 最高点和最低点分别称为最高恒沸点和最低恒沸点,对应的组 成称为恒沸组成,其相应的混合物称为恒沸混合物。
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仪器及试剂
仪器:沸点测定仪;阿贝折光仪;圆底烧瓶;冷凝 管。 试剂:环已烷(AR);乙醇(AR);蒸馏水;冰。
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操作步骤
1.安装沸点仪 将干燥的沸点仪如图安装 好。检查带有温度计的橡胶塞 是否塞紧,加热用的电热丝要 靠近容器 (1) 底部的中心,温 度计水银球的位置要在支管 (6) 之下且稍高于电热丝。 2.粗略配制环已烷摩尔分数为: 0.05,0.15,0.30,0.45,0.55,0 .65,0.80,0.95 等 八 个 组 成 的 环已烷-乙醇溶液。
双液系的气-液平衡相图
怀化学院物理化学实验教学中心 任课教师:杨欣 2015.3.26
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实验目的 实验原理
仪器与试剂 实验步骤 实验装置图 数据处理 注意事项(思考题)
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实验目的
1.绘制在标准压力下环已烷-乙醇双液系的气液平衡相图,了解相图和相律的基3.掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
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实验原理
纯液体物质,组成一定的A、B两液体的混合物,在恒定的压力下沸点 为确定值,液体混合物的沸点随组成不同而改变,因同样温度下,各组分 挥发能力不同,即具有不同的饱和蒸气压,故平衡共存的气、液两相的组 成通常并不相同。因此在恒定压力下对不同组成的二组分液体进行蒸馏, 测定两相平衡温度及馏出物(气相)和蒸馏液(液相)的组成,就可绘制出该系 统的沸点与两相组成关系的T-x图,即沸点-组成图,通常称为蒸馏曲线。