三元相图的绘制详解

三元相图得绘制

本实验就就是综合性实验。其综合性体现在以下几个方面:

１、实验内容以及相关知识得综合

本实验涉及到多个基本概念,例如相律、相图、溶解度曲线、连接线、等边三角形坐标等，尤其就就是在一般得实验中（比如分析化学实验、无机化学实验等）作图都就就是用得直角坐标体系,几乎没有用过三角坐标体系,因此该实验中得等边三角形作图法就具有独特得作用。这类相图得绘制不仅在相平衡得理论课中有重要意义，而且对化学实验室与化工厂中经常用到得萃取分离中具有重要得指导作用。

2、运用实验方法与操作得综合

本实验中涉及到多种基本实验操作与实验仪器（如电子天平、滴定管等）得使用。本实验中滴定终点得判断，不同于分析化学中得大多数滴定。本实验得滴定终点,就就是在本来可以互溶得澄清透明得单相液体体系中逐渐滴加试剂,使其互溶度逐渐减小而变成两相,即“由清变浑”来判断终点。准确地掌握滴定得终点,有助于学生掌握多种操作,例如取样得准确、滴定得准确、终点得判断准确等。

一、实验目得

1、掌握相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。

2、掌握用溶解度法绘制三组分相图得基本原理与实验方法。

二、实验原理

三组分体系Ｋ= 3,根据相律:

f ＝K–φ＋2＝5–ф

式中ф为相数。恒定温度与压力时:

ｆ= ３–φ

当φ= 1,则f = 2

因此,恒温恒压下可以用平面图形来表示体系得状态与组成之间得关系,称为三元相图。一般用等边三角形得方法表示三元相图。

在萃取时,具有一对共轭溶液得三组分相图对确定合理得萃取条件极为重要。在定温定压下,三组分体系得状态与组分之间得关系通常可用等边三角形坐标表示,如图1所示：

图1图2

等边三角形三顶点分别表示三个纯物质Ａ,B,C。AＢ，ＢC,ＣA，三边表示Ａ与B,B与C,C 与A所组成得二组分体系得组成。三角形内任一点则表示三组分体系得组成。如点P得组成为：Ａ%=Cb B%＝Ac Ｃ%=Ba

具有一对共轭溶液得三组分体系得相图如图2所示。该三液系中,A与B,及A与C完全互溶,而B与C部分互溶。曲线DEFHIJＫL为溶解度曲线。EI与DJ就就是连接线。溶解度曲线内(ＡBＤEFHＩJKLCＡ)为单相区,曲线外为两相区。物系点落在两相区内,即分为两相。

图3(A醋,B水,C氯仿)

绘制溶解度曲线得方法有许多种,本实验采用得方法就就是：将将完全互溶得两组分(如氯仿与醋酸）按照一定得比例配制成均相溶液(图中N点）,再向清亮溶液中滴加另一组分(如水),则系统点沿BＮ线移动,到K点时系统由清变浑。再往体系里加入醋酸,系统点则沿AＫ上升至N’点而变清亮。再加入水，系统点又沿BN’由N’点移至J点而再次变浑,再滴加醋酸使之变清……如此往复,最后连接Ｋ、J、Ｉ……即可得到互溶度曲线,如图3所示。

三、实验准备

1、仪器:具塞磨口锥形瓶,酸式滴定管,碱式滴定管,移液管，分析天平。

2、药品:冰醋酸,氯仿,NaOＨ溶液(０、2mｏl·ｍol–3),酚酞指示剂。

四、操作要点（各实验步骤中得操作关键点)

１、因所测得体系中含有水得成分,所以玻璃器皿均需干燥。

2、在实验过程中要注意防止或尽可能减少氯仿与乙酸得挥发,测定连接线时取样要迅速。

3、当体系中乙酸含量少时，滴加水要逐滴加入,注意判断终点。在滴加水得过程中须一滴滴地加入，且需不停地振摇锥形瓶，待出现浑浊并在2－3分钟内不消失,即为终点。特别就就是在接近终点时要多加振摇，这时溶液接近饱与,溶解平衡需较长时间。

1、在洁净得酸式滴定管内装水,移取6ｍl氯仿及１ｍl醋酸于干燥洁净得1０0ｍｌ磨口锥形瓶中,然后慢慢滴入水,且不停地振摇,至溶液由清变浊,即为终点,记下水得体积。再向此瓶中加入2mｌ醋酸。体系又成均相，继续用水滴至终点。同法再依次加入3、5ｍl，6、5ml 醋酸,并分别再用水滴定,记录各次各组分得用量。最后加入40ml得水,盖紧瓶塞,每隔5miｎ振摇一次，约３0mｉn后将此溶液作测量连接线使用(溶液1)。

２、另取一干燥洁净得10０mｌ磨口锥形瓶，用移液管移入1ｍl氯仿与3mｌ醋酸。用水滴定至终点,以后依次再添加2mｌ,5mｌ，6ml醋酸。分别用水滴定至终点。记录各次各组分得用量。最后加入9ml氯仿与5ml醋酸，混合均匀,每隔５min振摇一次,约30min后作为测量另一根连接线使用（溶液２)。

3、将2只２５ｍl磨口锥形瓶称重,待用。将溶液1与溶液2静置,待溶液分层后,用干燥洁净得移液管吸取溶液１上层２ｍl,下层2ml,分别放入已经称重得25ｍｌ磨口锥形瓶中,再称其重量。然后以酚酞为指示剂，用０、５M得NaOＨ溶液滴定至终点。根据两相中乙酸得含量确定溶解度曲线上得两个点，两个点连接即为连接线。

4、同步骤3，移取溶液2上层液2ｍl与下层液2mｌ，称重并滴定。

五、本实验得成败关键

１、酸式滴定管与碱式滴定管得操作正确与规范。

２、测定溶解度曲线时滴定终点“由清变浑”得准确判断。

六、思考题及解答

(一)判断题

１、本实验每一次往体系中加入氯仿或者醋酸时，其体积都必须精确到0、01ml。

2、本实验所用得具塞磨口锥形瓶在临用前，一定要清洁且干燥。

３、连结两个成平衡得相点得线段称为连结线。

(二)单选题

1、关于本实验所用得三角形坐标得特点,不正确得说法就就是:

A、在过三角形某一顶点得任一直线上所代表得体系中,另外两组分得浓度都相同

Ｂ、任意两点代表得体系组成新体系时,新体系得物系点必在原来两点得连接线上

C 、 任意三个点代表得体系组成新体系时，新体系得物系点必在原来三点连成得三角形内

D 、 在平行于三角形一边得直线上所有得点代表得体系中,某个组分得浓度就就是固定不变得

2、 本实验中用水滴定醋酸-氯仿体系时终点得现象就就是:

A 、 体系由无色变为浅红色

B 、 体系由清变浑

Ｃ、 体系由浅红色变为无色 Ｄ、 体系由浑变清

３、 在本实验所绘制得相图５-2中，区域Ⅰ与Ⅱ得相数分别为:

A 、 １、2

B 、 2、１

C 、 1、1 Ｄ、 2、2

图５-２

答案:判断题：1（对) 2（对) 3 (对)

单选题:1 A 2 B 3 B

七、问题讨论：

1、若滴定过程中不小心超过终点，就就是否需要重做？

答:滴定过程中若不小心超过终点,可以再滴加几滴醋酸(记录加入量),至刚由浑变清作为终点，记录实际各组分得用量。无需返工。

２、不同温度时各物质得密度:

32639

()10()10()10273.2T s s s s s d d T T T T T T T K αβγ---=+-⨯+-⨯+-⨯=

3、为什么说具有一对共轭溶液得三组分体系得相图对确对各区得萃取条件极为重要?

答：(如下图)将组成为N 得混合溶液加入B 后,体系沿NB 线向B 方向变化,当总组成为O 点时,此时体系为两相ｘ1,ｙ1。如果把这两层溶液分开,分别除去B,得由S 、Ｆ点代表得两个溶液(S 在Bx 得反向延长线上,F 在By 得反向延长线上)。这就就就是说经过一次萃取除去溶剂后,能把原来组成为N 得原溶液分成S 与F 两个溶液，其中S 含Ｃ较多、F 含A 较多。如果对浓度为x 得溶液再加入溶剂Ｂ进行第二次萃取,此时物系点将沿xS 向x 方向变化，设达到O ’点时,体系为两相，组成为x ’与y ’点。除去ｘ’与y ’点中得溶剂Ｂ，到Ｓ’与F ’点,其中S ’中C 得含量比S 高、F ’中A 得含量比Ｆ得高。如此反复多次,最终可以得到纯A 与C 。