三组分体系相图的制备

中国石油大学化学原理（二）实验报告

实验日期：2013-10-24 成绩：

班级：石工12-11 学号：12093406 姓名：王景乐教师：

同组者：赵润达

三组分体系相图制备

一、实验目的

制备等温等压下甲苯—水—乙醇三组分体系相图

二、实验原理

三组分体系相图的组成可用等边三角形坐标表示。等边三角形三个顶点分别代表纯组分A、B和C。则AB线上各点相当于A和B组分的混合体系，BC线上各点相当于B和C的组分的混合体系，AC线上各点相当于A和C的组分的混合体系。

在甲苯—水—乙醇三组分体系中。甲苯与水是部分互溶的，二乙醇和甲苯、乙醇和水都是完全互溶的。设由一定量的甲苯与水组成一个体系，其组成为K，此体系分为两相：一相为水相，另一相为甲苯相。当在体系中加入乙醇时，体系的总组成沿AK线移至N点。此时乙醇溶于水相和甲苯相，同时乙醇促使水与甲苯互溶，故此体系由两个分别含有三个组分的液相组成。但这两个的液相的组成

不同，若分别用、表示这两个平衡的液相的组成，此两点的连线成为连系线，

这两个溶液称为共轭溶液。代表液—液平衡体系中所有共轭溶液相组成点的连线称为溶解度曲线（如图1—1）。曲线以下区域为两相共存区，其余部分均为相区。此图称为含一对部分互溶组分的三组分体系液—液平衡相图

按照相律，三组分相图要画在平面上，必须规定两个独立变量。本实验中，它们分别是温度（即室温）和压力（大气压力）。

三、实验仪器与药品

1.仪器

25ml酸式滴定管2支，5ml移液管1支，50ml带盖锥形瓶8个。

2.药品

甲苯（分析纯），无水乙醇（分析纯），蒸馏水。

四、实验步骤

1.取8个干燥的50ml带盖锥形瓶，按照记录表格中的规定体积用滴定管及移液管配制6种不同浓度的甲苯—乙醇溶液，及两种不同浓度的水—乙醇溶液。

2.用滴定管向已配制好的水—乙醇溶液中滴甲苯，至清夜变浊，记录此时甲苯的体积。用滴定管向已配制好的甲苯—乙醇溶液中滴甲苯，至清夜变浊，记录此时水的体积。滴定时必须充分震荡，同时注意动作迅速，尽量避免由于甲苯、乙醇的挥发而引入的误差。

3.读取室温

t=17.0

4.记录表格

表1—1 溶解度曲线有关数据记录表

五、数据处理

将各溶液滴定终点时的各组分的体积，根据它们在实验温度下的密度换算为质量，求出各溶液滴定终点时的质量分数或质量分数的浓度。

由附录二查得在17.0时水的密度为=0.9988g/mL

由附录三查得甲苯的密度公式为：

=0.88412-0.9225**t+0.0152**-4.223**t—温度（

温度范围0—99

无水乙醇的密度公式为：

=0.80625-0.8461**t+0.16**t—温度（

温度范围0—78

把温度代入公式得(甲苯)=0.8684g/mL

(无水乙醇)=0.7919g/mL

表1—2 溶解度曲线有关数据处理表

例如对第一组数据进行处理：

m(甲苯)=(甲苯)*V(甲苯)=0.8684*0.10=0.08684(g)

m(水)=(水)*V(水)=0.9988*3.50=3.4958(g)

m(无水乙醇)=(无水乙醇)*V(无水乙醇)=0.7919*1.50=1.18785(g)

m(总)= m(甲苯)+ m(水)+ m(无水乙醇)=0.08684+3.4958+1.18785=5.08264(g)

w(甲苯)=0.08684/5.08264=0.017086=1.7086%

w(水)=3.4958/5.08264=0.687792=68.7792%

w(无水乙醇)=1.18785/5.08264=0.295122=29.5122%

六、实验注意事项

1.用蒸馏水瓶将蒸馏水倒入酸式滴定管，并记录初始刻度值

2. 用烧杯量取30mL甲苯倒入酸式滴定管中，待用

3. 实验完毕，酸式滴定管中的苯回收至原瓶中

4. 锥形瓶中的废液倒入废液桶中，把锥形瓶冲洗干净，放入烘干箱烘干，

再换上8个烘干瓶摆好

七、思考题

1.本实验所用的滴定管（盛甲苯的），锥形瓶，移液管为什么要干燥？

答：若仪器中有水，会使甲苯，水，乙醇的质量分数的计算出现偏差，得不到正确的三相图。

2.当体系组成分别在溶解度曲线上方及下方时，这两个体系的相数有什么不同？在本实验中是如何判断体系总组成正处于溶解度曲线上的？此时为几相？

答：溶解度曲线上方时均相区，体系是一相，相数是1，溶解度曲线下方是液液两相区，相数是2。当溶液滴定至浑浊且摇晃5秒钟仍为浑浊则此时处于溶解度曲线上，此时相数为1。

3.温度升高，此三组分体系的溶解度曲线会发生什么变化？在本实验操作中

应注意哪些问题，以防止温度变化而影响实验的准确性？

答：温度升高，溶解度曲线下降，因为温度升高，溶解度增加，则两相区面积减小。在实验中应注意不要用手握住锥形瓶的底部。

八、实验总结

通过做本实验，是我加深了对三相图的理解与记忆。在做实验的过程中我清楚地认识到了认真、细致的重要性，尤其是在使用滴定管时，由于是第一次使用滴定管，操作上存在些错误，但滴定完一号瓶后已渐渐顺手，做起来也是比较容易的，总的来说这个实验使我学到了很多。