二组分系统气液平衡温度

宁波工程学院物理化学实验报告专业班级 化本092 姓名 周培 实验日期2011年4月7日同组姓名徐浩，郑志浩指导老师刘旭峰，王婷婷实验名称实验四、二组分系统气液平衡温度-组成图的绘制一、实验目的1、测定在常压下环乙烷系统的气液平衡数据，绘制沸点的沸点-组成图。2、确定洗头的恒沸温度及恒沸混合物组成。3、了解阿贝折射仪的测量原理，掌握阿贝折射仪的使用方法。二、实验原理 液体的沸点是指液体的饱和蒸气压和外压相等时的温度。在一定外压下，纯液体的沸点有确定的值。但对于完全互溶的双液系，沸点不仅与外压有关，而且还与双液系的组成有关。本实验采用环乙 烷（B）-乙醇（A）系统，其沸点-组成图属于具有最低恒沸点的类型（如图1）。在101.325Kpa下，环乙烷的沸点为80.75，乙醇的沸点为78.37C，最低恒沸点为64.8C，最 低恒沸点混合物的组成（摩尔分数）为xb=0.55.环乙烷（B）-乙醇（A）的沸点-组成图沸点仪装置本实验采用的是沸点仪装置，用沸点仪直接测定一系列不同组成液态混合物的气液平衡温度，并 收集少量馏出物和蒸馏液，分别用阿贝折光仪测定折射率，利用环乙烷（B）-乙醇（A）二组分系统 的折射率-组成工作曲线，查出对应于样品折射率的组成。三、实验仪器、试剂仪器：沸点仪1套、NTY-2A型数字式温度计1套、YP-2B精密稳流电源1套、阿贝折射仪1套、 HK-1D 型恒温水槽1 套试剂：无水乙醇（A.R）、环乙烷（A.R）。不同组成环乙烷-乙醇混合物四、实验步骤1、开启恒温水槽，设定温度为30C。2、加入试剂，盖好加料口塞子，使电热丝及温度传感器浸入液体中。3、开冷凝水，温度传感器连接NTY-2A型数字式温度计，加热丝连接YP-2B精密稳流电源。调 节稳流电源电流，加热至沸腾。液体沸腾后，蒸气逸出，经冷凝后流入球形小室。刚出现在 球形小室中的液体不纯，应将其吸取掉，如此 23 次后，待温度恒定后，记下沸点，并停止 加热。4、在冷凝管上口冷凝液取样口插入干燥的长吸液管吸取球形小室的气相冷凝液，迅速测其折光 率。用另一根干燥的短吸液管，待沸点仪冷却后，从沸点仪的加料口吸取蒸馏液迅速测其折 射率。实验完毕，将沸点仪中的溶液倒回原瓶。5、最后，关闭电源、水源。五、数据记录与处理室温：17.5C大气压：101.30KPa1、30C时，已知组成的环己烷（B）乙醇（A） 二组分系统的折射率见表1,由表1制作环己 烷乙醇二组分系统的工作曲线。表1已知组成的环己烷（B）乙醇（A）二组分系统的折射率（温度：30.0C0.1C）XB0.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.9001.000nB1.35701.36571.37431.38201.38881.39511.40091.40621.41121.41581.4202B图3、30C时，折射率组成工作曲线2、实验数据的记录与处理表2环己烷（B）乙醇（A）二组分系统的气液平衡数据样品编号液相分析气相分析nxny.BBBB无水乙醇77.81.36160.053021.36310.07012174.471.36050.046311.36010.03559269.51.36760.122421.39440.48886365.71.37890.25961.39930.57237464.11.38900.403221.40190.61884566.81.40520.681161.40410.66044663.61.41250.828291.41580.90000764.91.42010.997761.40020.58788879.61.42511.111041.42071.01106纯环己烷80.21.42591.129771.42551.12060图4、环己烷一乙醇系统气液平衡时的沸点一组成图3、由图4得：系统的恒沸点为66.83C恒沸混合物的组成x =0.66B在101.325KPa下，最低恒沸点为64.8C，最低恒沸点混合物的组成为x =0.55。B系统的恒沸点的相对误差=(66.83-64.8)/64.8=3.13%。恒沸混合物的组成的相对误差=(0.66-0.55)/0.55=20% 六、结果讨论1、在该二相组分图中，删除了第7 组，在该组中气相的组分比前一组小，在图中出现回折，与实际 不符。造成该情况的原因可能是在吸取气相物质和液相物质到折射仪的时候，物质在读数过程中， 很多蒸发掉了，从而导致数据明显偏低。3、冷凝管下的小球大小随实验结果有无影响？答：有影响。蒸馏气体到达冷凝管前，会有沸点高的组分被冷凝，因而所测的气体组分可能并不 是真正的气相气体组分，为了减少由此引入的误差蒸馏器中支管的位置不宜过高，沸腾液体 的液面与支管上部的距离不应过远，最好在一起外面在加上棉套之类的保温层，以减少蒸汽 先行冷凝。4、测定纯环乙烷和纯乙醇的沸点时，为什么要求沸点仪必须是干燥的？ 答：测纯样品时，如果沸点仪不干燥，那么测得的沸点就不是纯样品的沸点。4、实验测得的沸点与标准大气压的沸点是否一致？ 答：不一致。因为液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压和外压相等时的温度，实验时的大气压 力与标准大气压不同，所以实验测得的沸点与标准大气压的沸点不一致。5、在测定中，溶液过热或分馏不彻底将使得到的相图图形发生什么变化？答：过热时将导致液相线向高温处移动，就是向上移动；分馏作用会导致出来的气相组分含 有易挥发成分偏多，该气相点会向易挥发组分那边偏移。