绘制环己烷_异丙醇体系气液平衡相图的实验研究

绘制环己烷———异丙醇体系气液
平衡相图的实验研究Ξ
柳若芍　梁　玮
(山东教育学院化学系,250013,山东省济南市)
摘　要　就绘制环己烷—异丙醇气液平衡相图实验中出现的问题进行了研究,提出调整混
合液浓度的改进方法,实验效果更理想.
关键词　双液系　气液平衡　相图
分类号　O611.3
用回流冷凝法测定完全互溶双液系的气液平衡相图实验中,间歇法所用不同浓度的二组分体系混合液,由于其沸点各不相同、回流冷凝过程中消耗、取样测定时消耗以及有时出现的过热现象等,使配制的混合液在实验数次后各组分浓度发生较大变化,测得实验点产生较大误差,无法制得较准确的相图.为此,有作者提出对“苯———乙醇”双液系混合液浓度进行调整的方法[1].我们通过实验,对环己烷———异丙醇体系的浓度作了调整,不但可使混合液多次利用,避免浪费和污染,还绘制出较准确的相图.
1　方法改进
在“环己烷———异丙醇气液平衡相图绘制”实验中,二组分体系混合液总质量为m,未调整前混合液中环己烷质量百分含量为x0,根据需要调整后混合液的环己烷质量百分含量为x(x0 <x),调整时需添加环己烷的质量为m x,此时应有
x=x0・m+m x m+m x
或
m x=x-x0
1-x
・m(1)
又因为m x=d・V(d为一定温度下环己烷的密度,V为一定温度下环己烷的体积).所以
V=m x
d
=
x-x0
1-x
・m
d
(2)
第22卷　第4期1996年10月
曲阜师范大学学报
Journal　of　Qufu　Normal　University
Vol.22　No.4
Oct.1996
Ξ　收稿日期:1995—12—11
我们首先配制系列标准浓度混合液,测其折光率,作折光率———浓度工作曲线,再用同样方法测出未调整前每份混合液的折光率,从工作曲线上查出对应的浓度x 0,最后再测出混合液的质量m ,根据公式(2),将x 和d 代入,即可求出需加入环己烷的体积V ,从而将原混合液浓度由x 0调整到x .
2　实验验证
2.1　测定折光率与浓度关系,做工作曲线
配制不同浓度的环己烷———异丙醇溶液,在恒温条件下测折光率,数据列表[2]:
表　1
浓度
0.00%9.95%19.91%29.90%39.90%49.90%59.90%69.90%79.90%89.90%100.00%n
1.3751
1.3798
1.3840
1.3898
1.3922
1.3975
1.4015
1.4058
1.4120
1.4168
1.4240
表中浓度为环己烷质量百分比浓度.由表列数据给制折光率—浓度工作曲线.
附图　折光率—浓度工作曲线图
2.2　测量数据,计算需添加环己烷体积
对各未调整前混合液测出其折光率n 0,在工作曲线上查出所对应的浓度x 0,称得各混合液质量m ,根据所需调整后的混合液浓度x L ,计算出需要加入的环己烷体积V ,以上理论设定值与实际测量的折光率n x 和浓度x s 数据列表如下:表中:n 0—未调整前混合液折光率;x 0—在工作曲线上查出折光率为n 0时的浓度;m —未调整前称得混合液质量;x L —根据需要调整后理论设定的混合液浓度;V —根据计算需要添加的环己烷体积;n x —调
整后测得混合液折光率;x s —混合液调整后实际测量的浓度.(实验数据见表2)2.3　验证结果
取某种环己烷—异丙醇混合液,测得折光率n 0=1.4018,称质量m =34.6304×10-3kg ,在折光率———浓度关系曲线上查得此混合液浓度为x 0=61.0%,如果要将其浓度调整到x =
70.0%,则浓度由x 0改变到x 需要加入的环己烷体积应为:V =x -x 01-x ・m
d
(d =0.7801×10-3
kgcm -3)计算结果为V =13.32cm 3,即取13.32cm 3环己烷加入到浓度为61.0%的混合液中,
9
01第4期 柳若芍等:绘制环己烷———异丙醇体系气液平衡相图的实验研究
011 曲阜师范大学学报(自然科学版) 1996年
则混合液浓度调整到70.0%.由实验测定折光率n x=1.4060,浓度x S=70.1%.
相图是我们用以分析解决实际问题的一种重要工具,完全互溶双液系的气液平衡相图更是化学、化工实践中经常运用的相图,因此掌握绘制和应用这类相图的知识显得尤为重要.通过上述方法改进,使绘制相图的实验更简便、准确,经实验验证基本符合要求,绝对误差不超过1%,取得了理想的实验效果.
表　2
序号m×103/kg n0V/cm3n x x L(%)x s(%)绝对误差
120.1548 1.3767 1.40 1.379088.5+0.5
231.2692 1.3767 2.18 1.378988.3+0.3
340.8313 1.3766 2.84 1.378988.3+0.3
122.4672 1.3789 3.60 1.38402020.4+0.4
231.9963 1.3799 5.13 1.38412020.4+0.4
342.5982 1.3797 6.83 1.38422020.5+0.4
126.1352 1.3823 6.22 1.38803029.8-0.2
234.6231 1.38218.24 1.38803029.7-0.3
346.9651 1.382110.94 1.38793020.6-0.4
128.7162 1.3889 4.91 1.39254040.2+0.2
237.3456 1.3887 6.38 1.39234040.00
348.1657 1.38868.23 1.39224040.00
131.0131 1.39169.54 1.39705050.3+0.3
240.1476 1.391512.35 1.39715050.4+0.4
351.3687 1.391515.81 1.39705050.2+0.2
132.4110 1.395313.51 1.40156059.9-0.1
242.5218 1.395317.72 1.40126059.6-0.4
352.1321 1.395221.72 1.40136059.7-0.3
134.6304 1.401813.32 1.40607070.2+0.2
245.1048 1.401617.35 1.40597070.1+0.1
354.3625 1.401720.91 1.40587070.1+0.1
137.7450 1.406521.78 1.41058079.8-0.2
248.1518 1.406527.78 1.41048079.7-0.3
358.6352 1.406433.83 1.41028079.5-0.5
140.7352 1.413815.67 1.41509090.2+0.2
251.0657 1.413719.64 1.41489090.1+0.1
360.4960 1.413923.27 1.41479090.1+0.1
参考文献
1　刘生昆等.双液系气———液平衡相图绘制中有关问题的探讨.大学化学,1995,10(5)
2　山东大学等校合编1物理化学实验.济南:山东大学出版社,1993.
3　北京大学化学系物理化学教研室编.物理化学实验(修订本).北京:北京大学出版社,1985
4　印永嘉等编,物理化学简明教程.北京:高等教育出版社,1992。