双液系气液平衡相图的测定

1. 大学化学实验 基础化学实验II 双液系气液平衡相图的测定

2. 实验目的 • 1.用沸点仪测定标准压力下环已烷-异丙醇双液系的气液平衡相图。绘制温度-组成图，并找出恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。 • 2.了解用沸点仪测量液体沸点的方法。 • 3.了解阿贝折光仪的测量原理和使用方法。

3. 基本原理 具有这种类型相图的双液系可以用普通蒸馏的方法使两液体分离

4. 这两种相图的特点是出现极小值或极大值，因此就不能用普通蒸馏的方法将 A 和 B 完全分开。相图中出现极值的那一点的温度称为恒沸点。

5. 测绘具有恒沸点的相图时，要求同时测定溶液的沸点及气液平衡时两相的组成。虽然沸点的定义简单明确，沸点的测定则颇不容易，原因在于沸腾时常易发生过热现象，而在气相中又易出现分馏效应。实际所用沸点仪的种类很多，但基本设计思想均不外乎防止过热现象与分馏效应等主要引起误差的因素发生作用。

6. 仪器及试剂 仪器：沸点仪；阿贝折光仪；超级恒温槽；1 kV 调压变压器；0～5 A 交流电表；温度计 50～100 ℃(最小分度 0.1 ℃) 1支；温度计 0～100 ℃(最小分度 1 ℃) 1支；50 ml 烧杯；250 ml 烧杯。 试剂：环已烷(AR)；异丙醇(AR)；丙酮(AR)；重蒸馏水；冰。

7. 操作步骤 1. 安装沸点仪 将干燥的沸点仪如图安装好。检查带有温度计的木塞是否塞紧，加热用的电热丝要靠近容器(1)底部的中心，温度计水银球的位置要在支管(6)之下且稍高于电热丝。 2. 粗略配制 10%、30%、45%、55%、65%、80%、95% 等组成的环已烷-异丙醇溶液。

8. 图 沸点仪 1 盛液容器 2 小球 3 冷凝管 4 测量温度计 5 辅助温度计 6支管 7 小玻管 8 电热丝

9. 3. 测定沸点 将一配制好的样品注入沸点仪中，液体量应盖过加热丝，处在温度计水银球的中部。旋开冷凝水，接通电源，调节变压器电压，使电流表指示约为 1 A，否则会烧断加热丝。当液体沸腾、温度稳定后（一般在沸腾后 10～15 分钟可达平衡），记下沸腾温度及环境温度。

10. 4. 取样 切断电源，停止加热。冷却液体。取气液相样品。 5. 测定折光率 用重蒸馏水测定阿贝折光仪的读数校正值(水的折光率=1.33299)，然后分别测定平衡时的气相样品与液相样品的折光率。每一样品要测量两次，并取其平均值。

11. 结果与讨论 1．用坐标纸绘出与异丙醇摩尔百分组成的标准工作曲线。 2．将气相和液相样品的折光率(已校正)，从折光率~组成的标准工作曲线上查得相应组成。 3．溶液的沸点与大气压有关。应用鲁顿规则及克劳休斯—克拉贝龙方程可得溶液沸点。

12. 4. 将由标准工作曲线查得的溶液组成及校正后的沸点列表，并绘制环已烷-异丙醇气-液平衡相图。由相图确定该体系最低恒沸点及恒沸混合物的组成。

13. 注意事项 沸点仪中没有装入溶液之前绝对不能通电加热，如果没有溶液，通电加热丝后沸点仪会炸裂。 一定要在停止通电加热之后，方可取样进行分析。 沸点仪中蒸气的分馏作用会影响气相的平衡组成，使得气相样品的组成与气液平衡时气相的组成产生偏差，因此要减少气相的分馏作用。

14. 思考题 • 沸点仪中的小球(2)体积过大或过小，对测量有何影响? • 2. 若在测定时，存在过热或分馏作用，将使测得的相图图形产生什么变化? • 3. 按所得相图，讨论环已烷-异丙醇溶液蒸馏时的分离情况。 • 4. 如何判定气-液相已达平衡？