三液系相图绘制

三液系（三氯甲烷~醋酸~水）相图的绘制

薛念华

一．实验目的：

1.熟悉相律和用三角形坐标表示三组分相图的方法。

2.用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图。

二．实验原理：

在定温定压下，三组分体系的状态和组成之间的关系通常可用等边三角形坐标，如下图所示。

等边三角形三顶点分别表示三个纯物A、B、C。AB、BC、CA三边分别表示A和

B、B和

C、C和A所组成的二组分体系的组成。三角形内任一点则表示三组分体系的

组成。如O点的组成为A%=Cc’，B%=Aa’，C%=Bb’。

具有一对共轭溶液的三组分体系相图，在该三液系中，A和B、A和C完全互溶，而B和C只能有限度的互溶，B和C的浓度在Ba和Cd之间可以完全互溶，介于ad 之间体系分为两层，一层是B在C中的饱和溶液（d点），另一层是C在B中的饱和溶液（a点），这对溶液称为共轭溶液。曲线abd为溶解度曲线。曲线外是单相区，曲线内是二相区。物系点落在两相区内即分成二相，如O点分成组成为E和F的二相，EF 线称为连结线。

绘制溶解度曲线的方法较多。本实验是先在完全互溶的两个组分（如A和C）以一定的比例混合所成的均相溶液（如图II上的N点）中滴加入组分B，物系点则沿NB 线移动，直至溶液变浑，即为L点，然后加入A，物系点沿LA上升至N’点而变清。

如再滴加B，则物系点又沿N’B移动，当移至L’点时溶液再次变浑。再滴加A使之变清……。如此重复，最后连接L，L’，L’’……，即可绘出溶解度曲线。

三．仪器与药品：

滴定管（50mL，酸式）×1，滴定管（50mL，碱式）×1，有塞锥形瓶（100mL）×2，有塞锥形瓶（25mL）×4，锥形瓶（100mL）×2，移液管（2mL，胖肚）×4，

移液管（5mL，刻度）×2，移液管（10mL，刻度）×1，分液漏斗（60mL）×2，漏斗架×1，氯仿（分析纯），冰醋酸（分析纯），0.5mol/L标准NaOH溶液。

四实验步骤：

1. 在洁净的酸式滴定管内装水，在碱式滴定管内装NaOH 溶液。

移取6mL 氯仿及1mol/L 醋酸于干燥洁净的100mL 磨口锥形瓶中，然后慢慢滴入水，且不停地振摇，至溶液由清变浑，即为终点，记下水的体积。再向此瓶中加入2mL 醋酸，体系又成为均相，继续用水滴至终点。同法再依次加入3.5mL 、6.5mL 醋酸，分别再用水滴定，记录各次各组分用量。最后加入40mL 水，加塞振摇（每隔5min 摇一次），0.5h 后将此溶液作测量联结线用（溶液I ）。

另取一干燥洁净的100mL 磨口锥形瓶，用移液管移入1mL 氯仿和3mL 醋酸。用水滴至终点，以后依次再添加2mL 、5mL 、6mL 醋酸。分别用水滴定至终点。记录各次各组分的用量。最后再加入9mL 氯仿和5mL 醋酸，同前法每5min 振摇一次。0.5h 后作为测量另一根连接线用（溶液II ）。

2. 分别将溶液I 和溶液II 迅速转移到干燥清洁的分液漏斗中，待0.5h 后两层液体分

清，把上下两层液体分离，如不分离可直接用干燥清洁的移液管吸取溶液I 上层2mL ，取另一根干燥清洁的移液管用吸耳球轻轻吹气并同时插入下层取2mL 溶液（这样可以防止上层液体进入移液管中），分别放于已经称重的小的称量瓶中，再称其质量，并分别转移到100mL 的洁净的锥形瓶中，然后以酚酞作指示剂，用0.5mol/LNaOH 溶液滴定至终点。

同法吸取溶液II 上层2mL ，下层2mL ，称重并滴定之。

四． 数据处理：

1组分密度的计算： 室内温度 28.0 ℃

根据公式9

362310)(10)(10)(---⨯-+⨯-+⨯-+=s s s s T T T T T T T γβαρρ

及表格

3/28.0CHCl

ρ=℃

1.4738 g/mL

3

/28.0CH COOH ρ=℃ 1.0405g/mL

根据《大学化学实验》P344，301.2K 时，2/28.0H O ρ=℃0.996232g/mL

1. 溶解度曲线的绘制：

2. a 、b 点的计算： a. 为CHCl 3在H 2O 中的饱和溶液

CHCl 3%=0.815%-（0.815-0.770%）×8.0÷10.0=0.779% b. 为H 2O 在CHCl 3中的饱和溶液

H 2

O%=0.065%+(0.109%-0.065%)×6.0÷9.0=0.094%

3. 连接线的绘制：（粗体数据已由原始数据进行初处理）

N NaOH = 0.5043 mol/L

4. 三液系相图：

五、思考题：

1．如连结线不通过物系点，其原因可能是什么？

答：总之是溶解度曲线变形。原因可能是：

a.滴定过程中终点判断误差：由清变浑的滴定过程中，变浑的点非常难判断，很容易有误差，造成相界点不准确；

用NaOH滴定，稍不注意，可能会滴过，造成物系点不准确，这个误差会小一些。

b.溶液挥发：组分中的CHCl3和CH3COOH均具挥发性，其中CHCl3极易挥发。

c.读数误差：滴定管内溶液体积读数可能会读错，造成偏差。

d.温度误差：实验室内温度不恒定，造成溶液各组分密度、溶解度漂移。

在用水滴定溶液II的最后，溶液由清到浑的终点不明显，这是为什么？

答：溶液II中只含有1mL CHCl3，极易挥发，实验过程如果不是很快的话，很容易大量挥发而造成非常大的损失。水和醋酸是互溶的，氯仿一旦大量减少，终点就不会太明显了。若进入单相区，终点甚至不存在。

2．从质量的精密度来看，体系的百分组成能用几位有效数字？

答：体系的百分组成用三位有效数字。

因为根据滴定管读数，溶液体积读数主要为三位有效数字，故其质量也为三位

有效数字，从而质量百分数也为三位有效数字。

3．为什么说具有一对共轭溶液的三组分体系的相图对确定各区的萃取条件极为重要？

答：如图1所示，要分离A、C组分，使物系点落在溶解度曲线abd的上方（单相区），则可以加入足量B，使物系点平移到曲线下方，而形成两相，并且可以通过相图确定两相的组成，由此达到分离的目的。

4．实验讨论：

a.实验误差分析：

i.溶液的挥发：

组分中的CHCl3和CH3COOH均具挥发性，其中CHCl3极易挥发。特别在CHCl3

含量较少的时候，这一点非常明显。实验滴定过程需要较多的时间，时间长更

加剧了挥发带来的误差。

ii.滴定终点：

由清变浑的滴定过程中，变浑的点非常难判断，很容易有误差，造成相界点不

准确；

用NaOH滴定，稍不注意，可能会滴过，造成物系点不准确。

总之，用肉眼判断终点，很难保证精确。

iii.读数误差：

滴定管内溶液体积读数可能会读错，造成偏差。

iv.温度误差：

实验室内温度不恒定，造成溶液各组分密度、溶解度漂移。

b)实验中遇到的问题：

i.用水滴定如超过终点，可以再滴加几滴醋酸，至刚由浑变清作为终点。记下实

际溶液用量；

ii.在判断终点（由浑变清）时，在接近终点时会伴随小颗粒出现，随即消失。

iii.在接近终点时小心滴定，需要将溶液摇匀，但又不能摇晃太厉害。实验过程中发现即使达到终点，若摇晃得太厉害，则混浊会消失，着很大程度上与溶液的