三组分体系相图的制备

中国石油大学化学原理（2）实验报告实验日期：2011-9-30成绩：班级：石工10-15班学号：10045310姓名：路遥教师：王增宝同组者：宋文辉、董壬成三组分体系相图的制备一、实验目的制备等温、等压下苯-水-乙醇三组分体系相图。二、实验原理三组分体系的组成可用等边三角坐标表示。等边三角形三个顶点分别代表纯组分A、B和C。则AB线上各点相当于A和B组分的混合体系，BC线上各点相当于B和C组分的混合体系，AC线上各点相当于A和C组分的混合体系。在苯-水-乙醇三组分体系中，苯与水是部分互溶的，而乙醇和苯、乙醇和水都是完全互溶的。设由一定量的苯和水组成一个体系，其组成为K，此体系分为两项：一相为水相，一相为苯相。当在体系中加入乙醇时，体系的总组成沿AK线移至N点。此时乙醇溶于水相及苯相，同时乙醇促进苯与水互溶，故此体系由两个分别含有三个组分的液相组成，但这两个液相的组成不同。若分别用b1、c1表示这两个平衡的液相的组成，此两点的连线称为连系线，这两个溶液称为共轭溶液。代表液-液平衡体系中所有共轭液相组成点的连线称为溶解度曲线（如图1-1）。曲线以下区域为两相共存区，其余部分为均相区。此图称为含一对部分互溶组分的三组分体系液-液平衡相图。图1-1三组分体系液-液平衡相图按照相律，三组分相图要画在平面上，必须规定两个独立变量。本实验中，它们分别是温度（为室温）和压力（为大气压）。三、实验仪器与药品1、仪器酸式滴定管2支、5ml移液管1支、50ml带盖锥形瓶8个。2、药品苯、无水乙醇、蒸馏水。四、实验步骤1、取8个干燥的50mL带盖锥形瓶，按照记录表格中的规定体积用滴定管及移液管配制6种不同浓度的苯-乙醇溶液，及两种不同浓度的谁-乙醇溶液。2、用滴定管向已配好的水-乙醇溶液中滴苯，至清液变浊，记录此时每种清液中苯的体积。向已配好的苯-乙醇溶液中滴水至浑浊，记录此时水的体积。滴定时必须充分摇荡，同时注意动作迅速，尽量避免由于苯、乙醇的挥发而引起的误差。3、读取室温。4、记录表格。五、实验数据表1-1溶解度曲线有关数据记录表室温：22℃溶液编号体积（ml）苯水乙醇10.103.501.5020.302.502.5031.003.105.0041.502.004.0052.501.603.5063.000.802.5073.500.501.5084.000.201.00六、数据处理由附录二知，在室温t=22℃下，水的密度d（水）=0.9978g/cm^3，由附录三知，d（苯）=0.87661g/cm^3，d（乙醇）=0.78771g/cm^3。对于第一组数据：m（苯）=0.87661g/cm^3×0.10ml=0.0876gm（水）=0.9978g/cm^3×3.50ml=3.4923gm（乙醇）=0.78771g/cm^3×1.50ml=1.1816gm=m（苯）＋m（水）＋m（乙醇）=4.7615gw（苯）=0.0876g/4.7615g×100%=1.839%w（水）=3.4923g/4.7615g×100%=73.345%w（乙醇）=1.1816g/4.7615g×100%=24.816%同理处理其他七组数据，记录表格中。表1-2溶解度曲线有关数据溶液编号体积（ml）质量（g）质量百分数（%）苯水乙醇苯水乙醇合计苯水乙醇10.103.501.500.08773.49231.18164.76161.841073.343624.815420.202.502.500.26302.49451.96934.72685.563752.773741.662631.002.705.000.87663.09323.93867.908411.084639.112649.802841.501.904.001.31491.99563.15086.461320.350630.885448.764152.501.103.502.19151.59652.75706.545033.483924.392342.123763.000.602.502.62980.79821.96935.397448.724314.789436.486373.500.401.503.06810.49891.18164.748664.610910.506224.882984.000.201.003.50640.19960.78774.493778.03014.440917.5290八、思考题1、本实验所用的滴定管（盛苯的）、锥形瓶、移液管等为什么必须干燥？答：如果实验所用仪器不是干燥的，溶液中水就会增多，就会造成水的质量分数偏大，影响滴定结果。2、当体系组成分别在溶解度曲线上方及下方时，二体系的相数有什么不同？在本实验中是如何判断体系总组成正处于溶解度曲线上的？此时为几相？答：当体系组成在溶解度曲线上方时，溶液组成为单相，在曲线下方时为两相。当溶液恰好变混浊时，体系总组成处于溶解度曲线上，此时溶液为两相。3、温度升高，此三组分体系的溶解度曲线会发生什么样的变化？在本实验操作中应注意哪些问题，以防止温度变化而影响实验的准确性？答：温度升高，曲线范围会变小。因为当温度升高时，苯与水的溶解度会增大，单相区会变大，溶解度曲线会下降。在混合溶液时，要注意手不要握住锥形瓶的瓶身，应握住锥形瓶的瓶颈处，以免手温引起溶液温度升高，同时振荡要迅速。九、实验小结通过这次实验，我认识并且掌握了与三组分实验相关的一系列的原理、步骤之类的知识和技巧，对于一些实验中出现的问题和失误也能够针对性的解决。总之，这次的实验丰富了我的视野，使我对书本上的知识有了更深刻更全面的掌握，增强了我对实验的兴趣，也很大程度上提高了我的实验技能。