文档介绍：双液系的气液平衡相图 PB11204037王庆(中国科学技术大学材料科学与工程系,合肥,230026) 摘要:双液系的沸点不仅与外压有关,而且还与双液系的组成有关。本实验利用沸点仪测定在一个大气压下不同组成的正丙醇—水双液系的沸点,并利用阿贝折射仪确定液相和气相的组成,从而得到气液平衡相图,进而确定其最低恒沸点温度及恒沸混合物的组成。关键词:双液系、沸点仪、正丙醇—水双液系、最低恒沸点、,纯液体的沸点有确定的值。但对于双液系(常温下两液态物质混合而成的体系)来说,沸点不仅与外压有关,而且还与双液系的组成有关。双液系在蒸馏时,双液系的气相组成和液相组成一般并不相同。通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相、液相组成作图,所得图形称为双液系T-x相图。完全互溶双液系在恒定压力下的气液平衡相图可分为三类:如果溶液与拉乌尔定律的偏差不大,在T—x图上, 溶液的蒸汽压和沸点介于A,B两纯组分蒸汽压及沸点之间,如甲苯-苯体系(图1)所示,为第一类。实际溶液由于A—B两组分的相互影响,常与拉乌尔定律有较大的偏差。在T—X图上可能有最低和最高点出现(如图2、图3所示)。这些点称为恒沸点,其相应的溶液称为恒沸点混合物。恒沸混合物蒸馏所得的气相与液相的组成相同。如:盐酸—水体系具有最高恒沸点,为第二类;正丙醇—水等体系具有最低恒沸点, 为第三类。外界压力不同时,同一双液系的相图也不尽相同,所以恒沸点和恒沸点混合物的组成还与外压有关,一般在未注明压力时,通常都指外压为标准大气压的值(1大气压或101325Pa)。图1 完全互溶体系的一种蒸馏相图图2,3 完全互溶双液系的另两种类型相图从相律来看,对二组分体系,当压力恒定时,在汽液二相共存区域中,自由度等于1,若温度一定,汽液两相成分也就确定。当总成分一定时,由杠杆原理知,两相的相对量也一定。反之,在一定的实验装置中,利用回流冷凝的方法保持气液两相相对量一定,则体系的温度恒定。此时,取出两相中的样品,用物理方法或化学方法分析两相的成分,可给出在该温度时气液两相平衡成分的坐标点。改变体系的总成分, 再如上法可找出另一对坐标点,这样测得若干对坐标后,分别按气相点和液相点连成气相线和液相线,即得双液系的T-X相图。本实验两相中的成分分析均采用折光率法。物质的折光率是一特征数值,它与物质的浓度及温度有关。大多数液态有机化合物的折光率的温度系数为-,因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。一般温度控制在?℃时,能从阿贝折射仪上准确测到小数点后4位有效数字。溶液的浓度不同、组成不同折光率也不同。因此可先配制一系列已知组成, 已知浓度的溶液,在恒定温度下测其折光率,作出组成??折光率工作曲线,便可通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的浓度与组成。 : 沸点仪 1套阿贝折射仪(WYA-2S 上海精密仪器有限公司) 1台调压变压器(TDGC-1/ 天津市东风电器厂) 1只超级恒温水浴(501 型上海实验仪器厂) 1台移液管 10mL,20mL,50mL各1支干燥吸管 20-30支擦镜纸若干正丙醇(%) 1瓶蒸馏水 1瓶水银温度计(50~100℃,℃) 1支水银温度计(0-50℃,℃) 1支 : 本实验所使