物化实验-双液系的气液平衡相图.doc

双液系的气液平衡相图
孙滢智/2013011968材31(张泽文)
实验日期:
提交报告日期:
带实验的老师:陈巧梅
1 引言
实验目的
用沸点仪测定在常压下环已烷—乙醇的气液平衡相图。
掌握阿贝折射仪的使用方法。
实验原理
将两种蒸气压不同的挥发性液体混合,溶液的组成与其平衡气相的组成不同。在压力保持一定,二组分系统气液达到平衡时,表示液态混合物的沸点与平衡时组成关系的相图,称为沸点和组成(T-x)图。沸点和组成(T-x)的关系有下列三种:(1)理想液体混合物或接近理想液体混合物的双液系,其液体混合物的沸点介于两纯物质沸点之间见图1(a);(2)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的负偏差,其溶液有最高恒沸点见图1(b);(3)各组分蒸气压对拉乌尔定律产生很大的正偏差,其溶液有最低恒沸点见图1(c)。第(2)、(3)两类溶液在最高或最低恒沸点时的气液两相组成相同,加热蒸发的结果只使气相总量增加,气液相组成及溶液沸点保持不变,这时的温度称恒沸点,相应的组成称恒沸组成。
图1 沸点组成图
为了测定二元液系的T-x图,需在气液达到平衡后,同时测定溶液的沸点、气相和液相组成。
本实验是测定具有最低恒沸点的环己烷—乙醇双液系的T-x图。方法是用沸点仪(图2)直接测定一系列不同组成之溶液的气液平衡温度(即沸点),并收集少量馏出液(即气相冷凝液)及吸取少量溶液(即液相),分别用阿贝折射仅测定其折射率。为了求出相应的组成,必须先测定已知组成的溶液的折射率,作出折射率对组成的工作曲线,在此曲线上即可查得对应于样品折射率的组成。
图2 沸点仪
实验操作
实验用品
沸点仪、调压器、阿贝折射仪、超级恒温槽、1/10℃温度计、酒精温度计、滴管、放大镜。
环己烷(AR)、无水乙醇(AR)、各种浓度的环已烷—乙醇混合溶液(已注入各沸点仪中)。
实验环境
室温:T0= ℃
相对湿度:12%
大气压:p0= kPa。
实验步骤
测定溶液的折射率。用阿贝折射仪测定环己烷、无水乙醇以及由环已烷—乙醇组成的标准溶液的折射率,作折射率对组成的工作曲线。
检查待测样品的浓度。在通电加热之前,检查沸点仪内的待测样品的浓度是否合适。若浓度不符合要求,则加环己烷或乙醇调正。
测定液相和气相组成。分别测定质量百分数为0、10%、30%、%、90%、96%、100%的环已烷—乙醇溶液在沸点下的液相和气相的组成。测定方法如下:
接通电源,通冷却水,按要求调节调压器,加热溶液至沸腾。待其温度计上所指示的温度保持恒定后,读下该温度值,同时停止加热,并立即在小泡中取气相冷凝液,迅速测定其折射率,冷却液相,然后用滴管将溶液搅均后取少量液相测定其折射率。若认为数据不可靠,重复上述操作。注意:每次测量折射率后,要将折射仪的棱镜打开,用吸耳球吹干,以备下次测定用。(本次试验使用数字显示温度计,无需校正)
绘图。
注意事项
加热电阻丝的电压不得超过40 V。
一定要使体系达到气液平衡即温度稳定后才能取样分析。
取样后的滴管不能倒置。
取气相冷凝液的同时,停止加热。待被测液相溶液冷却后测其折射率。
使用阿贝折射仪时,棱镜行不能触及硬物(特别是滴管)。棱镜上加入被测溶液后立即关闭镜头