气液相图的绘制[1].ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物理化学实验,（,EXPERIMENTS OF,PHYSICAL CHEMISTRY,）,南通大学,（,Nantong University,）,化学化工实验中心,物理化学实验课件,制作：张跃华 张其平,双液系气液平衡相图的绘制,了解绘制双液系相图的基本原理和方法。,绘制环已烷,乙醇双液体系的沸点组成图，确定其恒沸组成和恒沸温度。,掌握回流冷凝法测定溶液沸点的方法。,掌握阿贝折射仪的使用方法。,一、实验目的,双液系气液平衡相图的绘制,在恒定压力下，表示溶液沸点与组成关系的相图称为沸点,-,组成图，即为,T-x,相图。完全互溶双液系的,T-x,图可分为三类：,（,1,）理想双液系，溶液沸点介于两纯物质沸点之间。,（,2,）各组分对拉乌尔定律发生正偏差，溶液具有最低恒沸点。,（,3,）各组分对拉乌尔定律发生负偏差，溶液具有最高恒沸点。,二、实验原理,二、实验原理,双液系气液平衡相图的绘制,完全互溶双液系沸点组成图,(,a),理想双液系,(,b),具有最低恒沸点,(,c),具有最高恒沸点,二、实验原理,将不同组成的环己烷,-,乙醇系统在沸点测定仪中进行蒸馏，当气液两相达到后，记下沸点温度，并测定平衡时气相和液相组成。溶液的组成可以通过间接的物理方法，因为环己烷和乙醇的折光率相差较大，且折光率法所用的样品量少，准确、快速，对本实验较适用。,折光率是物质的一种特性常数，溶液的折光率与溶液的组成有关。因此测定一系列的已知浓度溶液的折光率，作出一定温度下溶液的折光率,-,组成标准曲线，这样就可以测定未知溶液的组成。,双液系气液平衡相图的绘制,双液系气液平衡相图的绘制,三、实验仪器,水银温度计,直流稳流电源,阿贝折光仪,超级恒温槽,玻璃沸点仪,超级恒温槽,无水乙醇（,A.R,）,环已烷（,A.R,）,双液系气液平衡相图的绘制,四、实验步骤,1,、,工作曲线的绘制,本步骤省略。直接根据书上提供的数据绘制出,25,下环已烷,乙醇双液系系列标准溶液的折光率,-,组成工作曲线。,2,、安装沸点仪,按图安装好沸点仪和连接好冷凝水等。,双液系气液平衡相图的绘制,四、实验步骤,3,、,沸点的测定,自支管中加入所要测定的溶液（约,30,mL,），,其溶液面应在水银球的中部，打开冷水，接通电源，调节稳流电源的电流不大于,2,A,，,将溶液缓慢加热，当液体沸腾后，再调节电流使液体能从小玻管内向外喷溢，且蒸气能在冷凝管中冷凝，但蒸气在冷凝管中回流的高度不宜太高，以,2,cm,较合适（调节冷却水）。如此沸腾一段时间。使冷凝液不断淋洗小球中液体，直至沸点仪上温度计读数稳定再维持,3-5,min,，,使体系达到平衡。记下温度计上的读数和露颈温度，并记下大气压。,双液系气液平衡相图的绘制,四、实验步骤,双液系气液平衡相图的绘制,四、实验步骤,4,、取样并测定,切断电源，停止加热，用盛有冰水的,250,mL,烧瓶套在沸点仪底部使体系冷却，用干燥滴管自冷凝管口伸入小球，吸取其中的部分冷凝液，另一支滴管自支管伸入圆底烧瓶中取溶液,1,mL,，,上述两样品可分别作为气相和液相样品，用阿贝折光仪测定其折光率。,5,、系列溶液的测定,将系列样品按,3-4,所述的步骤逐一测定各溶液的沸点和两相样品的折光率。,双液系气液平衡相图的绘制,五、数据记录及处理,（一）数据表,实验者：实验日期：,室温：大气压：实验前 实验后,样品号,1,2,3,4,5,6,7,8,环境温度计读数,瓶口读数,测量沸点,气相冷凝液,折射率,1,2,3,平均值,液相冷凝液,折光率,1,2,3,平均值,25,乙醇折光率,25,环己烷折光率,双液系气液平衡相图的绘制,五、数据记录及处理,（二）数据处理,根据双液系系列标准溶液折光率数据，绘制折光率,组成标准工作曲线。,双液系气液平衡相图的绘制,五、数据记录及处理,（二）数据处理,沸点校正,（,1,）正常沸点 在,P,下测得的沸点称为正常沸点。通常外压不恰好等于,101.325,Kpa,，,因此，应对实验测得的值作压力校正。校正式为,t,压,/=1/10(273.15+,t,测,/)(101325-,P/pa)/101325,（,2,）,温度露颈校正 在作精密温度测量时，需要对温度计作校正，除了温度计的零点和刻度误差等因素外，还应作露颈校正。这是由于玻璃水银温度计未能完全置于被测体系而引起的。校正值为：,t,露,/=0.00016,n,（,t,测,t,环）,n,露在体系外水银柱的长度,（,3,）经校正后的正常沸点为：,t,沸,=,t,测,+,t,压,+,t,露,双液系气液平衡相图的绘制,五、数据记录及处理,（二）数据处理,折光率校正,n(,平均）,=(,n,乙醇测,-,n,乙醇标准,)+(,n,环己烷测,-,n,环己烷标准,)/2,任一样品的气相折光率,n,g,=,n,g,(,平均值,)-,n(,平均）,任一样品的液相折光率,n,l,=,n,l,(,平均值,)-,n(,平均）,将经过沸点校正和折光率校正后的数据填入下表，并从工作曲线上查处相应折光率对应的气相和液相组成，一并填入下表。,双液系气液平衡相图的绘制,五、数据记录及处理,（二）数据处理,样品号,1,2,3,4,5,6,7,8,沸点,压力校正,露径校正,测量沸点,校正沸点,气相冷凝液,折射率,1,2,3,平均值,组成,液相冷凝液,折射率,1,2,3,平均值,组成,双液系气液平衡相图的绘制,五、数据记录及处理,（二）数据处理,根据上表校正后的沸点和组成绘制出气,液平衡相图，确定恒沸组成和恒沸温度,。,双液系气液平衡相图的绘制,六、注意事项,1,、加热丝一定要被测液体浸没，否则通电加热时可能会引起有机液体燃烧。,2,、加热功率不能太大，加热丝上有小气泡逸出即可,3,、温度传感器（或温度计）不要直接碰到加热丝。,4,、一定要使体系达到平衡，即温度数值稳定后读数。,5,、每次取样量不宜过多，取样时毛细滴管一定要干燥，不能留有上次的残液，气相取样口的残液亦要擦干净。,6,、整个实验过程中，通过折射仪的水温要恒定，使用折射仪时，棱镜不能触及硬物,(,如滴管,),，擦拭棱镜用擦镜纸。,双液系气液平衡相图的绘制,七、思考题,1,、在该实验中，测定工作曲线时折射仪的恒温温度与测定样品时折射仪的恒温温度是否需要保持一致？为什么？,2,、过热现象对实验产生什么影响？如何在实验中尽可能避免？,3,、在连续测定法实验中，样品的加入量应十分精确吗？为什么？,4,、试估计哪些因素是本实验的误差主要来源？,5,、为什么工业上常生产,95,酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？,将超级恒温槽中的恒温水通入两棱镜的平面夹套内。,打开锁钮，把待测液滴在洗净擦干的辅助棱镜,5,的毛玻璃面上，合上棱镜，旋紧琐钮。,调节反射镜,7,，使光线从测量棱镜,6,的窗口射出，转动刻度盘罩外的旋纽，使测量望远镜,1,的目镜中出现半暗半明的现象，调节目镜，使十字线清晰。,调节消色散棱镜手柄,4,，使彩色消失，再次调节刻度盘外的旋纽，使明暗线正好在十字线的交点上，从读数望远镜,2,中读去折光率。,双液系气液平衡相图的绘制,八、阿贝折光仪的使用方法,1-,目镜；,2-,放大镜；,3-,恒温水接头；,4-,消色补偿器,5,、,6-,棱镜；,7-,反射镜；,8-,温度计,