三组分体系相图的制备

中国石油大学化学原理（II）实验报告实验日期：2012-10-16成绩：班级：石工学号：姓名：教师：王增宝同组者：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线上各点表示于A和B的二组分体系，BC线上各点表示于B和C的二组分体系。AC线上各点相当于A和C的二组分体系。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，此体系分为两相：一相为水相，另一项为苯相。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，同时乙醇促使苯与水互溶，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，此两点的连线成为连系线，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。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）。图1-1三组分体系液—液平衡相图三、实验仪器与药品1．仪器25ml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（分析纯），无水乙醇（分析纯），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，及两种不同浓度的水—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、乙醇的挥发而引入的误差。3．读取室温。4．记录表格。五、数据处理将各溶液滴定终点时各组分的体积，根据它们在试验温度下的密度（查附录二和附录三）换算为质量，求出各溶液滴定终点时的质量分数或质量分数的浓度。将所得的点及苯与水的相互溶解度点（见附录一）绘于三角坐标纸上，并将各点连成平滑曲线。表1-1溶解度曲线有关数据温度：25℃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10.373.501.500.323.491.184.996.4869.9323.6020.402.502.500.352.491.964.807.2751.8840.8531.003.505.000.873.493.938.2910.5442.1047.3641.501.504.001.311.503.145.9522.0325.1552.8152.501.003.502.181.002.755.9336.8316.8246.3563.000.602.502.620.601.965.1850.5711.5537.8873.500.401.503.060.401.184.6365.988.6125.4184.000.201.003.490.200.794.4877.934.4517.62公式为：32DtctBtAd；式中：d－密度(g/cm3)；t－温度（℃）；实验中t=25℃。查表知，在室温为25℃情况下,水的密度为0.99705g/ml，苯的密度为：0.90005-1.0636×10-3×25-0.0376×10-6×252-2.213×10-9×253=0.8734g/ml；乙醇的密度为：0.80625-0.8461×10-3×25+0.1600×10-6×252=0.7850g/mlg/ml。用公式“质量=密度×体积”求得各溶液滴定终点时的质量分数及质量百分数，填入表中。将所得的点及苯与水的相互溶解度点绘于三角坐标纸上，并将各点连成平滑曲线，如下图：图1-2三组分体系液—液平衡相图六、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：如果上述仪器不干燥，各组分的体积测量的结果就会不准确，以至于质量百分数就会相应的发生变化，而本实验的目的在于制备等温、等压下苯—水—乙醇三组分体系相图，如果实验数据的测量及数据处理结果产生误差，那么将得到错误相图。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：当体系组分成在溶解度曲线上方时为均相区，相数为1；在下方时为两相区，相数为2。溶液刚出现浑浊时体系总组成正处于溶解度曲线上，此时为一相。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：当温度升高时，溶解度曲线会下降，因温度升高，溶解度增加，两相区缩小，曲线下降。注意事项：在本实验操作中应注意只能用手指捏紧瓶颈进行摇匀操作，而不能用手直接抵触到锥形瓶的底部，以防止温度变化而影响实验的准确性。