完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制(2)------误差分析

完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制(2)------误差分析

大学化学实验Ⅱ实验报告

（物理化学部分）

（贵州大学化学与化工学院——大学化学教学与示范中心）

班级专业：环境科学091

姓名：岳凡耀

学号：0908100121

指导教师：谭蕾

实验成绩：

实验编号：十四实验项目名称：完全互溶双液系统气-液平衡相图的绘制

报告人：岳凡耀同组人：赵安娜、赵芳、吴红、陈彦霖、孙腾实验时间：2011年4月 28日

一、实验目的：

1.掌握阿贝折射仪的使用方法通过测定混合物的折射率确定其组成。

2.学习常压下完全互溶双液系统气-液平衡相图的测绘方法，加深对相律、恒

沸点的理解。

二、实验原理：

相图是描述相平衡系统温度、压力、组成之

间关系的图形，可以通过实验测定相平衡系统的

组成来绘制。

两种液体物质混合而成的两组分体系称为

双液系。若两液体能以任意比例互溶，称其为完

全互溶双液系统；若两液体只能部分互溶，称其

为部分互溶双液系统。当纯液体或液态混合物的

蒸气压与外压相等时，液体就会沸腾，此时气-

液两相呈平衡，所对应的温度就是沸点。双液系

统的沸点不仅取决于压力，还与液体的组成有

关。表示定压下双液系统气-液两相平衡时温度

图或沸点-组成图。与组成关系的图称为T-X

B

恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气-液

平衡相图（T-X），根据体系对乌拉尔定律的偏差情况，可分为三类：

（1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯-苯体系，如图1（а）

所示。

（2）最大负偏差：混合物存在着最高沸点，如盐酸-水体系，如图1（b）所示。

（3）最大正偏差：混合物存在着最低沸点，如正丙醇-水体系，如图1（c）所示。

图1 完全互溶双液系统的气-液平衡相图

在最高沸点和最低沸点处，气相线与液相线相交，对应于此点组成的溶液，达到气-液两相平衡时，气相与液相组成相同，沸腾的结果只使气相量增加、液相量减少，沸腾过程中温度保持不变，这时的温度叫恒沸点，相应的组成叫恒沸组成。压力不同，同一双液系统的相图不同，恒沸点及恒沸组成也不同。

本实验采用回流冷凝的方法绘制乙醇-环己醇体系的T-X

图。该体系属于上述第三种类型，

B

在沸点仪中蒸馏不同组成的混合物，测定气沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T-X相图。

本实验中两相的成分分析均采用折光率法。

折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，溶液的浓度、组成不同，折光率也不同。因此可先配制一系列已知组成的溶液，在恒定温度下测其折光率，作出折光率-组成工作曲线，便可通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。

三、实验仪器和试剂：

仪器：WAY型阿贝折射仪1台；超级循环恒温水浴1台；带有冷凝管的沸点仪1台；电加热套1个；数字式温度计1台；长、短胶头滴管若干；环己烷的体积分数为3%、15%、30%、50%、60%、80%、92%、97%、100%的1-9号乙醇-环己烷标准溶液。

试剂：乙醇（AR）；环己醇（AR）

四、实验步骤与数据记录：

1.乙醇-环己烷溶液折光率与组成工作曲线的测定

将阿贝折射仪与超级恒温水浴相连，打开恒温水浴电源开关，调节水浴温度至28℃。测定乙醇-环己烷标准溶液的折光率与组成关系，绘制工作曲线。

2.测定乙醇-环己烷体系的沸点与组成的关系

（1）安装好沸点仪，打开冷却水，由进样口加入待测溶液，用电加热套供热，使沸点仪中溶液沸腾，并通过调整沸点仪与电加热套的距离控制适宜的回流高度。最初冷凝管下段袋状部的冷凝液不能代表平衡时的气相组成。将袋状部的最初冷凝液倾回蒸馏器，并反复2-3次，待溶液沸腾且回流正常，温度读数基本恒定后，记录溶液沸点。

（2）将沸点仪从电加热套上移开，用长吸管从气相冷凝管取样口吸取气相样品，把所取的样

。

品迅速滴入阿贝折射仪中，测其折射率n

g （3）将阿贝折射仪镜面用洗耳球吹干，用另一支短吸管从沸点仪进样口吸取一滴溶液，测其折射率n

。

l

按照上述方法依次测定1-9号溶液的沸点和气-液平衡时的气、液相折光率。

五、实验结果与数据处理：

表1乙醇-环己烷标准溶液的折光率

X

环

己烷

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

折光率1.3

590

1.3

669

1.3

747

1.3

827

1.3

906

1.3

970

1.4

030

1.4

084

1.4

139

0.9 1.0

1.4 200 1.4

250

表2乙醇-环己烷混

合液测定数据

序号加入

样品

T（沸

点）

/℃

液相气相

n

l

x

环

己烷

n

g

y

环

己烷

1 3% 75.2

6 1.3

655

0.

06

7

1.3

650

0.

04

9

2 15% 64.8

1 1.3

685

0.

09

9

1.3

795

0.

26

5

3 30% 61.9 1.30. 1.40.