双液系气液平衡相图的绘制

实验三双液系气液平衡相图的绘制姓名：学号:班级：实验日期：2015年9月21日提交报告日期：2015年9月28日1、实验目的1．了解沸点仪的原理和使用方法。2．在大气压力下用沸点仪测绘环己烷-乙醇双液系的气相平衡相图。3．掌握阿贝折射仪的使用方法。2、实验原理双液系是指两种液态物质混合而成的物系。双液系可以分为完全互溶双液系、部分互溶双液系和完全不溶双液系。将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平衡状态图，简称相图。沸点和组成的关系有下列三种：(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；(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；(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。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。第一类混合物可用一般精馏法分离出这两种纯物质，第(2)、(3)类混合物用一般精馏方法只能分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。为了测定二元液系的相图，需在气液达到平衡后，同时测定溶液的沸点、气相和液相组成。本实验是测定具有最低恒沸点的环己烷—乙醇双液系的相图。方法是用沸点仪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)，分别用阿编号12345678贝折射仅测定其折射率。为了求出相应的组成，必须先测定已知组成的溶液的折射率，作出折射率对组成的工作曲线，在此曲线上即可查得对应于样品折射率的组成。3、实验仪器和试剂1.仪器沸点仪1个、加热电源（0.5kW）1台、阿贝折射仪1台、长颈胶头滴管2支、镜头纸、超级恒温槽、50~10℃温度计1支。2.药品乙醇、环己烷、丙酮。4、实验操作步骤及方法要点1．启动超级恒温槽的加热和搅拌系统，把超级恒温槽的控制温度调至27℃。2．测定标准溶液的折射率用与超级恒温槽相连接的已经恒温的阿贝折射仪测定标准溶液的折射率，作折射率对组成的工作曲线。3．溶液沸点及气液平衡组成的测定。往沸点仪中加入20mL乙醇，通冷却水，打开电源并调电压至12V，加热溶液至沸腾。待其温度计上所指示的温度保持恒定后，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，迅速测定其折射率，并用另一滴管取少量液相测定其折射率。接下来，往沸点仪中分别加入1mL、2mL、2mL、2mL、5mL环己烷，并按前述方法测定气液平衡温度和气液两相的折光率。结束后，将沸点仪中溶液倒入回收瓶并用电吹风把沸点仪烘干。往沸点仪中加入20mL环己烷，经行实验。在之后往沸点仪中分别加入的是1mL、2mL、2mL、2mL、5mL乙醇。注意：每次测量折射率后，要将折射仪的棱镜打开晾干，以备下次测定用。5、实验数据1）原始实验测量数据大气压力：97.13kPa室温：25.5℃以下数据测定过程中阿贝折射仪（恒温槽）温度为27.0℃。环己烷质量分数85.47%71.02%56.66%42.38%28.17%14.04%0%（乙醇）100%（环己烷）折光率1.41211.40301.38811.38001.37151.36451.35751.4230(a)环己烷—乙醇标准溶液组成与折射率的测量数据及标准工作曲线的绘制拟合直线:折光率=ω(环己烷)*0.00066626+1.3543Image(b)双液系平衡温度、液相和气相组成的测量数据①乙醇含量为20mL。环己烷含量/mL0135712气相折光率1.35901.36301.37511.38091.38811.3933ω环己烷/%0.0013.0631.2239.9250.7358.54液相折光率1.35811.35911.36001.36111.36391.3700ω环己烷/%0.007.208.5610.2114.4123.56平衡温度/℃76.472.369.066.865.864.2②环己烷含量为20mL乙醇含量/mL0135712气相折光率1.42051.41981.41701.40451.39891.3978ω环己烷/%100.0098.3194.1175.3566.9465.29液相折光率1.42021.41941.41181.40521.40011.3910ω环己烷/%100.0097.7186.3076.4068.7455.08平衡温度/℃76.964.363.763.463.663.62）绘制乙醇-环己烷双液系的T-ω环己烷图Image6、小结1.本次实验通过沸点仪和阿贝折射仪测定在常压下环已烷—乙醇的气液平衡相图。2.有所得相图可求得的环己烷—乙醇体系的最低恒沸点为：63.5℃。3.相应的恒沸混合物的组成（环己烷质量分数）约为65%。