1、化學工程與工藝專業實驗化學工程與工藝專業實驗 二元系統汽液平衡數據的測定1、汽液平衡是最基本的相平衡2、精餾過程是汽液平衡，精餾操作是獲得純物質的重要手段3、吸收過程是氣液平衡，吸收操作可獲得氣體產品CO2，或除去氣相雜質來源與背景來源與背景 一、實驗項目的來源與技術背景一、實驗項目的來源與技術背景1、汽液平衡操作，設計需要準確的汽液平衡數據2、可以從資料文獻中獲得一些汽液平衡數據溫度，壓力等不完全一致3、實驗測定汽液平衡數據4、活度系數關聯式，PVT方程計算。來源與背景來源與背景 一、實驗項目的來源與技術背景一、實驗項目的來源與技術背景1、靜態法測定汽液平衡2、動態法測定汽液平衡3、其它測定

2、方法來源與背景來源與背景 一、實驗項目的來源與技術背景二、實驗原理二、實驗原理實驗原理實驗原理 氣相循環線液相循環線ab容器a液體蒸發為平衡汽相汽相在b容器中冷卻為液體b中液體沿液相循環線回到a一段時間后達到平衡a,b中液體組成不隨時間變化汽相沿汽相循環線流動到b二、實驗原理二、實驗原理實驗原理實驗原理 實驗原理實驗原理 Ellis平衡蒸餾釜總電源開關上保溫按鈕下保溫按鈕實驗原理實驗原理 LVTTLVPP LOHVOHLHAcVHAcffff22,相平衡條件如何獲得醋酸和水的逸度？實驗原理實驗原理 改進的Ellis蒸餾器測定汽液平衡數據適宜于液相和汽相冷凝液都是均相的系統磁力攪拌用以攪拌液體,

3、防止暴沸蛇管保證汽液相充分接觸,防止閃蒸上下兩部分電熱絲保溫,防止精餾醋酸濃度直接用氫氧化鈉溶液滴定技巧與難點技巧與難點 加料從加料口加入配好的醋酸-水二元溶液醋酸和水的濃度問題?濃度與平衡溫度的關系?靈敏溫度區域?加料位置?從汽相冷凝管處加入溶液的優缺點?技巧與難點技巧與難點 加熱加熱前期要做的準備?冷卻水磁力攪拌加熱電壓的選擇?加熱量過大?加熱量過小?保溫電流的選擇?保溫溫度與溶液沸點的關系?技巧與難點技巧與難點 溫控加熱量調節的要點?上下保溫電流調節的要點?汽相溫度與平衡溫度的關系平衡時溫度的標志?平衡溫度與汽液兩相醋酸濃度的關系?技巧與難點技巧與難點 取樣注意液相取樣口，汽相取樣口，放

4、料口的區別？最終取樣時的溫度和大氣壓方為平衡溫度和平衡壓力取樣量：8ml，約半個取樣瓶。做好液相和汽相樣品的標記取樣瓶一定蓋好蓋子。技巧與難點技巧與難點 分析用1ml注射器將樣品轉移到錐形瓶中。注射器約吸取樣品0.2ml，分析天平精確定量。注意堿式滴定管操作技巧與規范，避免滴定管中產生氣泡酚酞指示劑終點判別的一致性分析誤差要求小于0.5分析結果轉化為質量百分含量技巧與難點技巧與難點 實驗結束首先關閉加熱和保溫電壓，切斷電源。體系溫度降低后關閉冷卻水。整理實驗儀器和實驗臺。)(00016. 0室觀觀實際ttntt)760)(273000125. 0aPPttt實際實際（四、數據處理的思路與技巧四

5、、數據處理的思路與技巧平衡溫度校正露徑校正溫度計指示值室溫n:溫度計暴露部分的讀數差沸點校正換算到標準大氣壓下的沸點實驗時大氣壓gmLmolNaOHCmlVmCVWNaOHNaOHNaOHNaOHHAc質量，：汽相或液相樣品滴定標準溶液濃度，體積消耗樣品樣品/:,NaOH:0 .60四、數據處理的思路與技巧四、數據處理的思路與技巧平衡濃度的計算參數輸入計算機，計算表中，液氣HAcHAcPWWt ,液相液相mol分數分數液相算出溫度液相算出溫度汽相汽相mol分數分數汽相算出溫度汽相算出溫度平衡溫度平衡溫度單分子乙酸單分子乙酸mol分數分數雙分子乙酸雙分子乙酸mol分數分數乙酸飽和蒸氣壓乙酸飽和蒸

6、氣壓水飽和蒸氣壓水飽和蒸氣壓乙酸乙酸mol分數分數乙酸活度系數乙酸活度系數水活度系數水活度系數四、數據處理的思路與技巧四、數據處理的思路與技巧將計算結果列表如下：將計算結果與附錄1表格中數據所作的圖相比較，比較實驗誤差四、數據處理的思路與技巧四、數據處理的思路與技巧按照附錄1的數據，作等壓二元相圖注意縱坐標和橫坐標的選取注意橫坐標上同時為液相和汽相醋酸濃度注意曲線的光滑程度可電腦或手工作圖將實驗點標注在所作的圖上四、數據處理的思路與技巧四、數據處理的思路與技巧 醋酸水二元系統汽液平衡數據的關聯醋酸在汽相中存在單分子，兩分子，三分子的締合體共存醋酸在液相中僅考慮單分子體汽相中醋酸單分子體和液相醋

7、酸單分子體平衡直接測定只能獲得汽相中醋酸總量考慮純醋酸的汽相締合，計算二分子締合，忽略三分子締合四、數據處理的思路與技巧四、數據處理的思路與技巧 醋酸水二元系統汽液平衡數據的關聯汽相表觀組成與真實組成的關系OHtOHtAnnnnnnnnnnnny222121212122/2/21221OHnnn22112Ay021212AAyypK21212212OHpK解一元二次方程四、數據處理的思路與技巧四、數據處理的思路與技巧 醋酸水二元系統汽液平衡數據的關聯2)(2HAcHAc 2122122PPK締合平衡常數汽液平衡關系OHAnnnnPf221111四、數據處理的思路與技巧四、數據處理的思路與技巧

8、醋酸水二元系統汽液平衡數據的關聯醋酸締合平衡常數與溫度T的關系TK/31664205.10lg2OHOHOHAAAAAyyppyf222/11由組分逸度系數定義考慮實際情況，可得： 011/01201020201201022ApKpK解一元二次方程可得10四、數據處理的思路與技巧四、數據處理的思路與技巧 醋酸水二元系統汽液平衡數據的關聯由平衡時組分逸度相等的原理，可得：92.224909.16369187. 7lg2117 .1416181. 7lg/020020101222tptpxppxppOHHAcOHOHOHOHHAcHAcHAc其中1）關于實驗報告的書寫與規范）關于實驗報告的書寫與規

9、范2）關于數據圖表的統一要求）關于數據圖表的統一要求數據圖表可手工繪制、可計算機作圖，圖紙尺寸為數據圖表可手工繪制、可計算機作圖，圖紙尺寸為15cm* 15cm左右，左右，粘貼于報告頁；粘貼于報告頁；數據圖表應包括的基本信息：圖表標題、坐標名稱、坐標單位、實驗數據圖表應包括的基本信息：圖表標題、坐標名稱、坐標單位、實驗點、曲線、日期、繪圖者；點、曲線、日期、繪圖者；坐標的選擇應滿足：自變量為橫坐標、因變量為縱坐標；坐標的坐標的選擇應滿足：自變量為橫坐標、因變量為縱坐標；坐標的分度應與實驗數據的有效數字位數相同；選擇合適的坐標起始點，分度應與實驗數據的有效數字位數相同；選擇合適的坐標起始點，使標

10、繪的圖線居中；坐標刻度統一朝內（計算機作圖尤其注意！）使標繪的圖線居中；坐標刻度統一朝內（計算機作圖尤其注意！）五、五、實驗報告的書寫規范實驗報告的書寫規范 思考與討論思考與討論 1，為什么在常低壓下，醋酸蒸汽也不能當作理想氣體看待？2，本實驗中氣液兩相達到平衡的判據是什么？3，設計用0.1mol/LNaOH標準溶液測定氣液兩相組成的分析步驟，并推導平衡組成的計算式。4，如何計算醋酸水二元系的活度系數？5，為什么要對平衡溫度進行壓力校正？6，本實驗裝置如何防止汽液平衡釜閃蒸、精餾現象發生？如何防止暴沸現象發生？思考與討論思考與討論 1，為什么在常低壓下，醋酸蒸汽也不能當作理想氣體看待？答：由于

11、醋酸蒸汽在汽相中存在二分子，三分子的締合體，因此即使在常低壓下也不能當作理想氣體。2，本實驗中氣液兩相達到平衡的判據是什么？答：本實驗中汽液兩相達到平衡的判據是平衡溫度不隨時間發生變化。思考與討論思考與討論 3，設計用0.1mol/LNaOH標準溶液測定氣液兩相組成的分析步驟，并推導平衡組成的計算式。以汽相組成分析為例：從汽相冷凝液放料口放出約5ml的樣品到干凈的取樣瓶中，蓋上蓋子。用量程1ml的注射器吸取約0.2ml的汽相樣品，到分析天平上稱取質量，精確到小數點后四位。將注射器中的樣品轉移到已放約20ml去離子水的錐形瓶中。加3滴酚酞指示劑。用0.1mol/L的標準NaOH溶液滴定到酚酞變粉紅色，記錄消耗的NaOH體積，ml.。計算汽相樣品的醋酸的質量百分數。思考與討論思考與討論 4，如何計算醋酸水二元系的活度系數？參見數據處理部分5，為什么要對平衡溫度進行壓力校正？答：為了將平衡數據校正到標準大氣壓下，方便進行比較。6，本實驗裝置如何防止汽液平衡釜閃蒸、精餾現象