双液系的气—液平衡相图
4.测量过程中使用了刻度尺(测器外度数)和阿贝折射仪,温度计等仪器。由于系统误差,测得数据与实际可能有所差异,导致测量结果的误差。。
2.在测量过程中,虽然采用恒温槽使得阿贝折射仪的棱镜处于恒温状态,但其他仪器的实验条件很可能出现改变。这其中包括环境温度和气压的改变导致沸点仪所处环境的改变;
3.在实验数据的处理过程中认为测量体系的组成没有变化,但是在实际情况下,很可能由于操作原因改变测量体系的组成。具体而言,在从沸点仪取样的过程中,以及进行折射率测量时,体系会有微量蒸发,从而使得体系的组成发生变化,即所测得的组成与液相和气相的实际组成不完全一致;
1.3682
345.87
0.13327111
0.08190189
3
0.30
69.00
1.3796
1.3689
342.15
0.22898416
0.09056058
4
0.45
65.80
1.3898
1.3737
338.95
0.37371651
0.15118663
5
0.55
64.65
1.3959
1.3818
把气液两相平衡时测得的折光率带入曲线方程求得其相应的X环己烷,结果汇总如表2所示:
表2.实验数据记录与处理表格
次数
X环己烷
温度/℃
折光率g
折光率l
温度/K
X环己烷(g)
X环己烷(l)
1
0.05
66.89
1.3932
1.3789
340.04
0.42543505
0.21954897
2
0.15
72.72
1.3723
0.7950
0.8970
n25D
1.37766
1.38412
1.39216
1.39836
1.40342
1.40890
1.41356
1.41855
根据表1数据作图如下:
2.双液系平衡温度及气—液相组成的测定数据记录与处理。
气相和液相的X环己烷可通过上面作出的环己烷—乙醇体系的折光率—组成工作曲线所得工作曲线方程:y= 0.0586x+1.3674求得。
3.按此方法分别测定摩尔分数为0.05,0.15,0.30,0.45,0.55,0.65,0.80,0.90的环已烷—乙醇溶液的折光率。
五、数据记录与处理
1.25℃条件下标准溶液数据处理。
表1.环己烷—乙醇标准溶液折射率—组成数据
x环己烷
0.2052
0.2911
0.4059
0.5017
0.5984
0.7013
两种挥发性液体混合,若该二组分的蒸气压不同,则溶液的组成与其平衡气相的组成不同。在压力保持一定,二组分系统气液达到平衡时,表示液态混合物的沸点与平衡时组成关系的相图,称为沸点和组成(T-x)图。沸点和组成(T-x)的关系有下列三种:
(1)理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系,其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间见图1(a);
0.72185946
0.85597571
根据表2所得数据,作出环己烷—乙醇体系的沸点—组成图如下(已去除误差较大的点):
根据作出的环己烷—乙醇体系的温度—组成图,可求得:
最低恒沸点约为64.49℃,相应的恒沸混合物的组成X环己烷约为0.5103。
六、误差分析
1.在给双液体系加热而产生的液相的组成并不固定,而是视加热的时间长短而定,因造成测定的折光率产生误差;
4支
无水乙醇(分析纯)
烧杯(50ml,250ml)
各1支
环己烷(分析纯)
玻璃漏斗(直径5cm)
1只
重蒸馏水,冰
四、实验步骤
1.调节超级恒温水浴温度,使阿贝折光仪上的温度计读数保持在25℃。
2.接通沸点测定仪电源,通冷却水,按要求调节调压器,加热溶液至沸腾。待其温度保持恒定后,读下该温度值,同时停止加热,并立即在小泡中取气相冷凝液,迅速测定其折光率,冷却液相,然后用滴管将溶液搅拌均匀后取少量液相测定其折光率。重复上述操作三次,取其平均值。注意:每次测量折光率后,要将折射仪的棱镜打开晾干,25902278
6
0.65
64.49
1.3985
1.4011
337.64
0.51030475
0.55411452
7
0.80
64.94
1.4031
1.4141
338.09
0.58892574
0.80267382
8
0.95
65.99
1.4102
1.4165
339.14
图1.ﻩ沸点和组成(T-x)图
本实验是测定具有最低恒沸点的环己烷—乙醇双液系的T-x图。方法是用沸点仪(如图2所示)直接测定一系列不同组成之溶液的气液平衡温度(即沸点),并收集少量馏出液(即气相冷凝液)及吸取少量溶液(即液相),分别用阿贝折光仪测定其折光率。根据已知组成的溶液折光率,作出一定温度下(25℃)该溶液的折光率—组成工作曲线,然后根据测得的样品溶液的气液两相的折光率,在此曲线上即可按内描法得到待测未知样品溶液的组成。
3.掌握用折光率确定二元液体的组成方法。
二、实验原理
液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度,在一定的外压下,纯液体的沸点有确定值。但双液系的沸点不仅与外压有关,而且还与两种液体的相对含量有关。根据相律:
自由度=组分数-相数+2
因此,一个气—液共存的二组分体系,其自由度为2。只要任意再确定一个变量,整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。
(2)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差,其溶液有最高恒沸点见图1(b);
(3)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差,其溶液有最低恒沸点见图1(c)。
第(2)、(3)两类溶液在最高或最低恒沸点时的气液两相组成相同,加热蒸发的结果只使气相总量增加,气液相组成及溶液沸点保持不变,这时的温度称恒沸点,相应的组成称恒沸组成。
图2.沸点测定仪示意图
三、仪器与药品
沸点测定仪
1只
丙酮(分析纯)
水银温度计(50~100℃,分度值0.1℃)
1支
超级恒温水浴
1台
玻璃温度计(0~100℃,分度值1℃)
1支
称量瓶(高型)
10只
调压变压器(0.5kVA)
1只
25mL移液管
数字式Abbbe折光仪(棱镜恒温)
1台
长滴管
10支
带玻璃磨口塞试管(5mL)
双液系的气—液平衡相图
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双液系的气—液平衡相图
一、实验目的
1.绘制在Pθ环已烷—乙醇的气液平衡相图,了解相图和相律基本概念;
2.掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法;