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实验29完全互溶双液系沸点-组成图的测定预习要求1．了解阿贝折光仪的使用注意事项。（参阅附录1.8）2．掌握折射率-组成工作曲线的绘制方法。3．理解完全互溶双液系的沸点-组成图中，沸点出现极大/极小值的原因。4．明确蒸馏操作的注意事项。实验目的1．了解蒸馏法绘制具有恒沸点的二组分气-液平衡相图的原理与方法。2．了解阿贝折光仪的工作原理及样品折射率的测量方法。实验原理室温下两种液体混合后，按其相互溶解情况，可形成完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种类型的混合物。完全互溶的双液系，因两种组分具有不同的挥发性，故在一定外压下混合物沸腾时，平衡共存的气、液两相的组成通常不同。同时，混合物的沸点也会随着平衡组成的不同而发生变化。因此，在恒压下将溶液蒸馏，测定其相平衡温度（沸点）和相平衡组成（气相组成，液相组成），描述这种关系的图，称为恒压下的沸点-组成图。获得此类相图的方法称为蒸馏法。完全互溶双液系的沸点-组成图可分为三类（见图3-11）：液态混合物的沸点介于二纯液体的沸点之间；液态混合物在某一组成具有最高沸点；液态混合物在某一组成具有最低沸点。在最高或最低沸点处的混合物称为恒沸混合物，此时，平衡系统的气相组成和液相组成相等。仪器和药品仪器：平衡蒸馏仪一套（见图3-12）；阿贝折光仪（附带超级恒温水浴）；调压器；数字式温度计；取样管；洗耳球；移液管，漏斗。药品：环己烷（A·R）；无水乙醇（A·R）。实验步骤1．配制具有不同组成的环己烷-乙醇溶液22mL。打开连接在阿贝折光仪上的超级恒温水浴，恒温于250.1oC。2．向干燥蒸馏瓶中加入22mL无水乙醇，盖好磨口塞，通冷却水。打开加热器电源开关，缓慢调节调压器的输出电压至20V左右，加热蒸馏瓶，待蒸馏瓶内的液体稳定沸腾3~5min后，记录沸点及大气压，切断电源。图3-11完全互溶双液系的沸点-组成图3．用取样管将蒸馏瓶内液体全部吸出，用漏斗由加料口向蒸馏瓶内加入配好的溶液，盖好磨口塞，通电加热。4．待蒸馏瓶内的液体稳定沸腾3~5min后，记录温度，切断电源。用两支干净的取样管，先后取气相冷凝液和平衡液体几滴，迅速测其折光率。5．重复步骤3及步骤4，共测6组溶液的数据。6．上述实验结束后，用少量环己烷洗蒸馏瓶3~4次，倒入22mL环己烷，按步骤2测其沸点。7．实验全部结束后，关闭所有加热元件，关闭冷却水，将溶液倒入回收瓶内回收。数据处理1.将测量数据和从折光率-组成工作曲线上查得的各试样组成记入表3-3。表3-3二组分气-液平衡相图原始数据记录表试剂加入量V/mL沸点/℃气相冷凝液平衡液相环己烷无水乙醇折光率y环己烷折光率x环己烷大气压力p=2.作沸点~组成图。从图中读出乙醇—环己烷二组分系统在实验大气压力下的恒沸温度和恒沸组成。注意事项1．待测溶液一定要浸没电阻丝。2．调压器的输出电压不能太大，使待测液体沸腾即可。若输出电压过大，会使溶液瞬间发生完全汽化，即闪蒸。显然，此时系统不是处于平衡状态。3．只有在停止加热后，才能取样分析。思考题1．具有不同组成的环己烷-乙醇溶液，是否需要精确配制？为什么？2．蒸馏瓶气相冷凝液取样口处收集冷凝液的小球太大、太小都不好，为什么？每次蒸馏取样时，为何应该先取气相冷凝液？3．蒸馏时，蒸馏瓶附近为什么不要有强风或冷源存在？4．具有恒沸点的二组分气-液平衡相图，在恒沸点处气相线与液相线是重合还是相图3-12二元气-液平衡蒸馏仪示意图1．加热电阻丝；2.蒸馏瓶；3.加料口；4.气相冷凝液取样口；5.冷凝管；6.温度计套管；7.温度传感器；8.数字式温度计切？试用Gibbs相律分析之。知识拓展1．乙醇~环己烷液体混合物折光率（n）—组成（x）工作曲线的绘制在一定温度下准确量取一定体积的乙醇和环己烷，混合均匀，配制成一系列已知精确浓度的乙醇—环己烷液体混合物。开动超级恒温水浴，用阿贝折光仪分别测量各液体混合物的折射率n。以折光率为纵坐标，以组成为横坐标作n~x图，即得工作曲线。2．相图是用图解的方法研究系统的相平衡行为，是相平衡热力学研究的重要手段之一。Gibbs相律只能给出系统的独立组分数、平衡共存相数和自由度数之间的关系，而相图可以给出更加详尽的信息。但大量工业上的系统平衡数据很难由理论计算，大部分相图都靠实验测定。目前，实验上测定相图的方法主要有三种：热分析法（又称步冷曲线法），此法一般用于具有较高相变温度的系统（如金属和合金相图，见本书实验30）。溶解度法，此法一般用于部分互溶凝聚系统（如苯胺-水的相图）。蒸馏法，此法一般用于气-液平衡系统（如乙醇-苯相图）。对于气-液平衡系统，按照蒸馏条件的不同，可分为蒸气压~组成图，即p~x图（恒温蒸馏）和沸点~组成图，即t~x图（恒压蒸馏）。