三组分体系等温相图的测绘

三组分体系等温相图的绘制

一、实验目的

1.熟悉相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。

2.用溶解度法作出具有一对共轭溶液的苯-醋酸-水体系的相图。

二、实验原理

三组分体系K=3，当体系处于恒温恒压条件，根据相律，体系的条件自由度

*f 为

*f =3-φ

式中，φ为体系的相数。体系的最大条件自由度max *f =3-1=2，因此，浓度变量最多只有两个可用平面图表示体系状态和组成间的关系，成、称为三元相图。通常用等边三角形坐标表示，见图9.1所示。

图9.1 等边三角形法表示三元相图 图9.2 共轭溶液的三元相图

等边三角形顶点分别表示纯物A 、B 、C ，AB 、BC 、CA 三条边分别表示A 和B 、B 和A 、C 和A 所组成的二组分体系的组成，三角形内任一点都表示三组分体系的组成。图9.1中的P 点，其组成表示如下：

经P 点作平行于三角形三条边的直线，并交三边于a 、b 、c 三点。若将三边均分成100等分，则P 点的A 、B 、C 组成分别为：A%=Pa=Cb,B%=Pb=Ac,C%=Pc=Ba 。

苯-醋酸-水时属于具有一对共轭溶液的三液体体系相图，即三组份体系中两对液体A 和B ，A 和C 完全互溶，而另一对B 和C 只能有限度的混溶，见图9.2所示。

图9.2中，E 、K 2、K 1、P 、L 1、L 2、F 点够长城溶解度曲线，K 1L 1、K 2L 2等是连接线。溶解度曲线内是两相区，即一层时苯在水中的饱和溶液，另一层是水在苯

中的饱和溶液。曲线外是单相区。因此，利用体系在相变化时清浊现象的出现，可以判断体系中各组分互溶度的大小。一般由清变浊，肉眼较易分辨。所以本实验是向均相的苯-醋酸体系滴加水使之变成二相混合物的方法，确定二相的相互溶解度。

三、仪器药品

1.仪器

具塞锥形瓶（100ml）2只；（25ml）4只；酸式滴定管（20ml）1只；碱式滴定管（50ml）一只；移液管（1ml、2ml）各一只；刻度移液管（10ml、20ml）各一只；锥形瓶（150ml）2只。

2.药品

冰醋酸（分析纯）；苯(分析纯)；标准NaOH溶液（0.2mol.dm-3）；酚酞指示剂

四、实验步骤

1.测定互溶度曲线

在洁净的酸式滴定管内装水，用移液管取10.00ml苯及4.00ml醋酸于干燥的100ml具塞锥形瓶中，然后慢慢滴加水，同时不停摇动，至溶液由清变浑，即为终点，几下水的体积，再向此瓶中加入5.00ml的醋酸，体系又成均相，再用水滴定至终点，然后一次用同样的方法加入8.00ml、8.00ml醋酸，分别用水滴定至终点，记录每次各组分的用量。最后再加入10.00ml苯和20.00ml水，加塞摇动，并每隔5min摇动一次，30min后用此溶液侧连接线。领取一直干燥的100ml 具塞锥形瓶，用移液管加入1.00ml苯和2.00ml醋酸，用水滴至终点，以后依次加入1.00ml、1.00ml、1.00ml、1.00ml、2.00ml、10.00ml醋酸，分别用水滴定至终点，并记录每次各组分的用量。最后在加入15.00ml苯和20.00ml水，每隔5min摇动一次，30min后用预测另一条连接线。

2.连接线的测定

上面所测得的两份溶液，经半小时后，待二层液分清，用干燥的移液管分别吸取上层液约5ml，下层液约1ml于已称重的4个25ml具塞锥形瓶中，再称起重量，然后用水洗入150ml锥形瓶中，以酚酞为指示剂，用0.2mol/dm-3标准氢氧化钠溶液滴定隔层溶液中醋酸的含量。

五、注意事项：

1．因所测体系含有水的成分，故玻璃器皿均需干燥。.

2.再滴加谁的过程中须一滴一滴的加入，且需不停的摇动锥形瓶，由于分散的“油珠”能散射光线，所以体系出现混浊，若再2~3min内不消失，即到终点。当体系醋酸含量少时要特别注意慢滴。

3.在实验过程中注意防止或尽可能减少碱和醋酸的挥发，测量连接线时取样要迅速。

4.用水滴定若超过终点，可加入1.00ml醋酸时体系由清变混浊，再用水继续滴定。

六、数据处理

1.溶解度曲线的绘制

根据苯-醋酸-水的体积及由附录二查得试验温度时三种实际的密度，算出各组分

的重量百分含量，列入下表：

室温大气压密度(g/cm-3)

醋酸苯水25℃735.30mm 1.07240 0.90005 0.99707

No. 醋酸苯水总重量重量百分数（%）ml g ml g ml g (g) 醋酸苯水

1 4.00 4.2896 10.00 9.0005 0.30 0.299

1 13.589

2

31.57 66.23 2.2

2 9.00 9.6516 10.00 9.0005 0.90 0.897

4 19.549

5

49.37 46.04 4.59

3 17.0

0 18.230

8

10.00 9.0005 2.00 1.994

1

29.225

4

62.38 30.80 6.82

4 25.0

0 26.810

10.00 9.0005 2.60 2.592

4

38.402

9

69.81 23.44 6.75

5 2.00 2.1448 1.00 0.9001 0.60 0.598

2 3.6431 58.87 24.71 16.4

2

6 3.00 3.2172 1.00 0.9001 0.40 0.398

8

4.5161 71.24 19.93 8.83

7 4.00 4.2896 1.00 0.9001 0.40 0.398

8

5.5885 7

6.76 16.11

7.13

8 5.00 5.3620 1.00 0.9001 0.60 0.598

2

6.8603 78.16 13.12 8.72

9 6.00 6.4344 1.00 0.9001 0.50 0.498

5

7.8330 82.14 11.49 6.37

10 8.00 8.5792 1.00 0.9001 1.60 1.595

3 11.072

8

77.48 8.13 14.3

9

11 18.0

0 19.303

2

1.00 0.9001 13.4

13.36

07

33.564

57.51 2.68 39.8

1

12 0.18

13 0.06 Q

1

38.01 25.52 36.4

7

Q

2

27.15 20.26 52.5

9

表中12、13为图9.2中E、F两点，数据如下：