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双液系的气－液平衡相图实验目的与要求绘制在常压下环己烷－乙醇双液系的气液平衡相图，了解相图和相律的基本概念。掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法。掌握用折射率确定二元液体组成的方法。实验原理气－液相图两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系，两个组分若能以任意比例相互溶解，称为完全互溶双液系。两个组分若只能在一定比例范围内相互溶解，称为部分互溶双液系。液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。在一定的外压下，纯液体的沸点有其确定值。但双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液的相对含量有关。根据相律，自由度＝组分数－相数＋2，因此，一个以气－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。在一定温度下，可以画出体系的压力P和组分x的关系图，如体系的压力确定，则可作温度T对x的关系图。在T－x相图上，还有温度、液相组成和气相组成三个变量，则其它两个变量必须有相应的确定值。试剂和仪器沸点测定仪各种沸点测定仪的具体构造虽然各有特点，但其设计思想都集中于如何正确测定沸点和气液相的组成，便于取样分析，防止过热及避免分馏等方面。蒸汽冷凝部分的设计是关键之一。若收集冷凝液的凹形半球容积过大，在客观上即造成溶液得分馏；而过小则回因取太少而给测定带来一定困难。连接冷凝和圆底烧瓶之间的连接管过短或位置过低，沸腾的液体就有可能溅入小球内；相反，则易导致沸点较高的组分先被冷凝下来，这样一来，气相样品组成将有偏差。本实验所用沸点仪如图所示：这是一只带回流凝管的长颈园底烧瓶。冷凝管底部有一半球形小室，用于收集冷凝下来的气相样品。电流经变压器和粗导线通过浸于溶液中的电热丝。这样既可减少溶液沸腾时的过热现象，还能防止暴沸。沸点测定仪1只阿贝折射仪1台调压变压器1只烧杯500ml1只玻璃水银温度计（50－100℃最小分度值0.1℃）1支吸液管（1ml）2只，（2ml）1只，（5ml）2只环己烷（分析纯）无水乙醇（分析纯）实验步骤1、工作曲线绘制本实验可用折光率－组成工作曲线来测得平衡体系的两相组成。根据教材中所列的环己烷－无水乙醇组成/折光率表，绘制环己烷－无水乙醇组成/折光率曲线。安装沸点仪将烘干的沸点仪按装好，检查带有温度计的软木塞是否塞紧，电热丝要靠近烧瓶底部的中心，温度计银球的位置应处在支管之下，但和加热丝之间要有一定距离。测定沸点在已洗净烘干的蒸馏瓶内加入30cm3环己烷，向蒸馏瓶内加入0.5cm3乙醇，其液面应在温度计水银球的中部，电热丝应完全浸没于溶液中，打开冷却水，接通电源。用调压变压器调节电压，由零开始逐渐加大电压使溶液缓慢加热，观查电热丝上是否有小气泡逸出。调节电压和冷却水流量，使蒸气能在冷凝管中的高度保持在2cm左右。至温度计的读数稳定后再维持3～5min，使体系达到平衡，在这过程中，不时将小球中凝聚的液体倾入烧瓶，记录温度计读数和露茎的温度及大气压力。(温度保持恒定，证明气液相达到平衡，一般约10分钟)取样并测定折光率切断电源，停止加热，用盛冷水的烧杯套在沸点仪底部使体系冷却。用一只干燥的滴管自冷凝管中取出小球内的全部冷凝液，用另一只干燥的滴管由支管吸取烧瓶内的溶液1ml左右，上述样品可分别作为平衡时的气相样品和液相样品，用阿贝折光仪测其折光率。最后将溶液倒入指定的储液瓶。记录完毕后，再向蒸馏瓶内再加入0.5cm3乙醇，按前述方法测定沸点及气液两相的折射率。再依次加入2，3cm3乙醇，作同样实验。上述实验结束后，将母液放入回收瓶内。用少量乙醇洗涤蒸馏瓶。待其冷却至室温后，注入30cm3乙醇，然后按前述方法测定依次测定加入0.5，2，3，5cm3环己烷，测定其沸点。分别测定它们的沸点及气液相样品的折射率。操作要点由于沸点及气液两相折光率的测定需要气液平衡的条件下测定，因此应注意以下几个操作要点：变压器调节电压时，应由零开始逐渐加大电压使溶液缓慢加热。每种浓度样品其沸腾状态应尽量一致。即气泡连续、均匀冒出为好，不要过于激烈也不要过于慢。蒸气在冷凝管中的高度应保持在2cm左右，温度计读数稳定后体系达到平衡，(温度保持恒定，证明气液相达到平衡，一般约10分钟)最初收集在球形凹槽内的冷凝液常不能代表平衡时的气相的组成。因此需将最初的冷凝液倾倒回烧瓶2~3次。注意事项加热电热丝一定要被欲测液体浸没，否则通电加热时会引起有机溶液的燃烧或烧断加热丝，所加电压不能太大，加热丝上有小气泡逸出即可，温度计水银球不要直接碰到加热丝。一定要使体系达到平衡，即温度计读数稳定，先停止通电加热再取样分析。使用折光仪时，棱镜上不能触及硬物（如滴管）。数据处理沸点温度校正(1)正常沸点。在标准大气压下测得的沸点称为正常沸点。通常外界压力并不恰好等于101.325KPa，因此，应对实验测得值作压力校正。应用特鲁顿规则及克劳修斯－克拉见龙公式校正。△t压＝（273.15+t测）/10·（101325－P）/101325温度露茎校正在作精密的温度测量时，需对温度计读数校正。根据玻璃与水银膨胀系数的差异，校正计算式为：△t露＝1.6×10-4·n·（tA－tB）式中tA、tB为露茎部位的温度值，n为露出在体系外的水银柱长度。即图4中温度计的观测值与沸点仪软木塞处温度计读数之差，并以温度差值作为长度单位。校正后溶液的正常沸点为t沸＝t测＋△t压＋△t露作出折光率－组成标准曲线。根据所得蒸出液和蒸馏液的折光率，在标准曲线上找出对应的成分。作环己烷－乙醇的T－x图。并从图中确定出最低恒沸点和恒沸物组成。思考问题闪蒸现象、分馏现象及暴沸现象是指什么？如何消除？如出现闪蒸现象、分馏现象及暴沸现象，将使绘出的相图图形会产生什么变化？过热现象是指什么？如果有过热现象所得相图区如何变化？双液系相图实验中，气液两相温度应不应该一致？实际上是否一致？为什么怎样防止温度的差异？参考文献1.刘寿长，物理化学实验与技术，郑州大学出版社，20042.于庆水，双液系相图实验中分馏效应的消除，沧州师范专科学校学报，2005，21（2）：85.3.苏碧泉，气液平衡相图绘制实验的改进，化学教育，2006，27（2）：54