二组分完全互溶系统气.docx

环己烷-乙醇二组分完全互溶系统气-液平衡相图绘制李羽彬 31401022051.前言1.1目的 绘制环己烷-乙醇二组分完全互溶系统气-液平衡相图。1.2实验内容测定不同比例环己烷和乙醇系统沸腾温度，气相和液相组分的折射率，并以此按表得到其组成。1.3实验原理两种液态物质若能以任意比例混合，则称为二组分完全互溶液态混合物系统。当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时就会沸腾，此时的温度就是沸点。在一定的外压下，纯液体的沸点有确定的值，通常说的液体沸点是指101.3 kPa 下的沸点。对于完全互溶的混合物系统，沸点不仅与外压有关，还与系统的组成有关。 在一定压力下，二组分完全互溶液态混合物系统的沸点与组成关系可分为三类：①液态混合物的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯一甲苯系统； ②液态混合物有沸点极大值，如丙酣－氯仿系统；③液态混合物有沸点极小值，如水一乙醇、苯－乙醇系统。 对于第①类，在系统处于沸点时，气、液两相的组成不相同，可以通过精馆使系统的两个组分完全分离。第②、③类是由于实际系统与拉乌尔定律产生严重偏差导致。正偏差很大的系统，如第③类，在T-x 图上呈现极小值，负偏差很大时如第②类，则会出现极大值。相图中出现极值的那一点，称为恒沸点，恒沸点温度和组成都是非常重要的相平衡数据。具有恒沸点组成的二组分混合物，在蒸馏时的气相组成和液相组成完全一样，整个蒸馏过程中沸点恒定不变，因此称为恒沸混合物。对有恒沸点的混合物进行简单蒸馆，只能获得某一纯组分和恒沸混合物，如要获得两纯组分，则需采取其他方法。 液态混合物组成的分析是相平衡实验的关键。组成分析常采用折射率法、密度法等物理方法和色谱分析法等。本实验采用折射率法。一定温度下的折射率是物质的一个特征参数，液态混合物的折射率与组成有关，－般呈简单的函数关系。因此，测定一系列已知浓度的液态混合物在某一温度下的折射率，作出该液态、混合物的折射率－组成工作曲线，根据未知液态混合物的折射率值，可按内插法得到这种未知液态混合物的组成。折射率是温度的函数，测定时必须严格控制温度。本实验采用配置超级恒温糟的阿贝折光仪来测量平衡气、液相的组成。2.实验方案2.1主要仪器和设备 仪器沸点仪、阿贝折光仪、超级恒温槽、电子天平各1 台；调压变压器（0.5kVA)1只；温度计（50 ～100℃，1/10℃）1 支；普通温度计（0～100℃）1支； 250 mL烧杯1 只；针筒2只；电吹风1只；滴管若干支；擦镜纸。试剂环己烧（AR）；元水乙醇（AR）。2.2实验操作1）安装沸点仪将干燥的沸点仪如图1安装好，检查带有温度计的软木塞是否塞紧及温度计的位置。加热用的电热丝3 要靠近容器底部的中心。图 1 沸点仪装置结构图1 温度计 2加料口 3 加热棒 4 冷凝管 5 盛冷凝液的小球2 ）测定沸点自液体取样口2 加入纯乙醇20 ～ 25 mL,开冷却水，接通电源，缓缓加热，使沸腾时玻璃提升管喷溢的沸腾液能不断冲在水银球上，且蒸气能在冷凝管中凝聚。如此沸腾一段时间， 使冷凝液不断淋洗小球，直到温度计的读数稳定为止。分别记录温度计和辅助温度计（图1未画出）的读数。3 ）取样分析切断电源，停止加热，用250 mL 烧杯盛冷水套在沸点仪底部，冷却容器内液体，用干燥吸管吸取蒸气冷凝液和残留液，供测定折光率用。4 ）测定折射率调节通入阿贝折光仪的超级恒温槽水温与制作工作曲线的温度一致，然后分别测定蒸气冷凝液和残留液的折射率。每个样品要平行测定3 次折射率值。测毕后由加料口中逐次加入1 mL、3 mL、3 mL、SmL、…环己烧，重复实验，分别测定其沸点和折射率，至沸点几乎不再下降以及冷凝液和残留液的折射率近似相等为止，停止加入环己烧。然后将液态混合物倒入回收瓶中，吹干仪器，再加入30 mL 环己烧。如前操作，不过逐次加入的乙醇量为0 . 2 mL 、0. 3 mL 、0.5 mL、1 mL、1 mL、3 mL、3 mL、…直至沸点几乎不再下降以及冷凝液和残留液的折射率近似相等为止。把相关数据填入表1和表2 中。结果与讨论 实验室室温为24.2℃，实验室大气压为101.58kPa。 纯乙醇沸点在78.22℃，气相、液相折射率皆在1.3575，在逐渐加入环己烷的过程中，系统沸点不断降低，气相折射率在前期迅速上升，液相折射率在前期上升较气相慢，在混合后期气相折射率上升减慢，液相折射率上升加快，具体数据见表 1，在查找组成的过程中，需要将纯组分测得的折射率与标准比较，再将实验测得的折射率减去（或加上）差值。 纯环己烷沸点在80.85℃，气相、液相的折射率皆在1.4212左右，在逐渐加入乙醇的过程中，系统沸点不断降低，气相折射率在前期迅速下降，液相折射率在前期下降较气相慢，在混合后期气相折射率