PAGEPAGE1雙液系氣液平衡相圖目的要求1、用回流冷凝法測定不同濃度的乙醇-乙酸乙酯體系沸點和氣液兩相平衡組成，并繪制相圖。2、掌握測定雙組分液體的非典和正常沸點的測定方法。3、掌握阿貝折光儀的使用方法。基本原理1、液體的沸點是指液體的飽和蒸汽壓和外壓相等時的溫度。在一定外壓下，純液體的沸點有確定的值。但對于完全互溶的雙液系，沸點不僅與外壓有關，而且還與雙液系的組成有關。（1）溶液沸點介于二個純組分沸點之間，如苯與甲苯（圖5-1）；（2）溶液有最低恒沸點，如乙醇-水（圖5-2）。（3）溶液有最高恒沸點，如鹵化氫與水（圖5-3）；…….33圖5-（1）圖5-（2）圖5-（3）圖5-（2）表示有最低恒點體系的沸點-組成圖，圖中下方曲線是液相線，上方曲線是氣相線，等溫的水平線與氣、液相線交點表示該溫度（沸點）時，互相平衡的氣液兩相的組成。它們一般是不相同的，只有M點的氣液兩相組成相同，M點的溫度就稱為該體系最低恒沸點，M點代表的組成即為該恒沸混合物的組成。

2、用阿貝折射儀測定氣液組成的折光率,來獲得氣液組成。儀器試劑沸點測定儀1套阿貝折光儀1臺調壓變壓器1臺超級恒溫槽1臺溫度計（50~100℃，1/10℃）1支長滴管2支不同比例的乙醇-乙酸乙酯混合溶液小試管（5mL帶軟木塞）無水乙醇乙酸乙酯丙酮蒸餾水實驗步驟1、沸點儀的安裝：將干燥的沸點儀如圖5-4安裝好。檢查帶有溫度計的橡皮塞是否塞緊，加熱用的電熱絲要靠近底部中心又不得碰上瓶壁。溫度計的水銀球的位置在支管之下并高于電熱絲1cm左右，水銀球應有一半浸入溶液中。2、工作曲線的繪制1)、溶液的配置：粗略配制乙醇濃度為5%、10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%的乙醇-乙酸乙酯溶液（此步由實驗室事先配好）。2)、用阿貝折光儀分別測出蒸餾水、無水乙醇及乙酸乙酯的折射率。3)．溶液沸點及平衡氣、液兩相組成的測定從支管2處加入約20ml所要測定的乙醇-乙酸乙酯溶液于燒瓶中，水銀球應有一半浸入溶液中，電熱絲要全部浸泡在溶液中。連結好線路，打開回流冷卻水，通電并調節調壓變壓器（電壓約為12v），使液體加熱直到溫度計讀數穩定為止，記下溫度，同時讀出環境溫度，算出露莖溫度，以便進行溫度校正，并讀出室內大氣壓力。切斷電源，停止加熱，迅速從5處取樣，放入標有相應標簽的小試管中（氣相），并立即塞緊，放入盛放有冷水的燒杯中，冷卻。同樣從2處取樣放入標有相應標簽的小試管中（液相），并立即塞緊，放入盛放有冷水的燒杯中。用重蒸水測定阿貝折射儀的讀數校正值，再測定上述氣相、液相的折射率。每次加樣要測讀數三次，若讀數很接近，則取其平均值，并用前面水讀數校正，即為所測樣品在該溫度下的折射率。每次加樣測量前，必須保證掕鏡面的干凈（可用丙酮淋洗）。將冷凝管中的溶液取出，再換另一濃度的雙液體系溶液測定，如果溶液無法完全取出，可以繼續操作，不影響實驗結果。按同樣的方法分別測定濃度約為10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%的各溶液沸點及平衡氣、液相的折射率。數據記錄表表1純水,乙醇,乙酸乙酯的折光率樣品第一次第二次第三次平均值水1.33401.33411.33401.3340乙醇1.36321.36311.36301.3631乙酸乙酯1.37141.37161.37151.3715表2不同組分溶液折光率測定乙醇體積分數/%t觀/℃t環/℃h/℃nD氣nD液574.223.869.81.36911.37031072.824.768.41.36851.36921572.224.767.81.36831.36902271.524.867.01.36711.36773871.425.067.11.36601.36605071.824.967.41.36491.36427072.725.868.31.36411.36309075.425.8711.36181.3611注:上表的折光率為三次測定的平均值,原始數據附在最后.數據處理1折射率的校正查文獻可知，在24度下的水的折射率為1.33262此次實驗中，當t=24℃時,nD=1.3340.則校正值ΔnD=1.3340-1.33262=0.0014.2溶液沸點的校正①露莖校正.根據下式Δt露莖=Kh(t觀-t環)(2)式中,K=0.00016,是水銀對玻璃的相對膨脹系數;h為露莖高度;t觀為測量溫度計上的讀數;t環為環境溫度,由輔助溫度計讀出.露莖校正后,t沸=t觀+Δt露莖②沸點與大氣壓有關,見下式(2)式中,ΔT是沸點的壓力校正值;T沸是溶液的沸點(均用熱力學溫度表示);p是測定時的大氣壓(mmHg),本實驗的大氣壓為1029.5mbar=772mmHg.若用攝氏溫標,則Δt=ΔT,經校正后,t正常=t沸+Δt.3.修改后的數據①乙醇折光率:1.3617;乙酸乙酯折光率:1.3701②混合液沸點及氣液相折光率修正后數據見表3.表3修正后的不同組分溶液沸點及折光率乙醇體積分數/%沸點/℃氣相折光率液相折光率574.761.36961.36971073.431.36771.36761572.711.3661.36962272.001.36561.36553871.901.36561.36565072.301.36481.36387073.211.36371.36219075.961.36151.36054乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率組成工作曲線的繪制①乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率-體積分數工作曲線.見圖2.圖2乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率-體積分數工作曲線②乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率-摩爾分數工作曲線.如表4,將體積分數φ換算成摩爾分數x.再重新繪出乙醇-乙酸乙酯溶液的折射率-摩爾分數工作曲線(圖3).換算公式如下:(4)換算后的摩爾分數請見表55繪制T-x相圖表5不同體積分數的乙醇-乙酸乙酯溶液氣液相的乙醇摩爾分數初始乙醇體積分數0510152238507090100t沸/℃77.0674.7673.4372.7172.0071.9072.3073.2175.9678.50氣φ/%nD05.952428.571430.952453.571453.571463.095276.1905102.38101001.3701.36961.36771.3661.36561.36561.36481.36371.36151.359x/%09.3239.3742.1265.265.273.5283.86101.4100液φ/%nD04.76195.952417.857154.761953.571475.000095.2308114.28571001.3701.36971.36761.36961.36551.36561.36381.36211.36051.359x/%07.519.3226.0966.2865.282.9797.01108.3100圖4乙醇-乙酸乙酯混合溶液的沸點-摩爾分數相圖數據分析由以上表4可知，由初始乙醇體積分數為90%的數據中，數據處理后，乙醇的摩爾分數超過了100%，分析原因，可能是在折射率校正的時候，由實驗中所測得的水的折光率減去理論折光率的值對其他數據進行校正。這個校正值可能不夠精確，因為隨著實驗的進行，環境因素在不斷改變，折射率的校正值也在不斷的改變，因此校正后所得到的折光率不夠精確，以至于對乙醇-乙酸乙酯溶液的成分分析有較大誤差。實驗注意事項在測定純液體樣品時，沸點儀必須是干燥的。在整個實驗中，取樣管必須是干燥的。本實驗的超級恒溫槽的溫度必須調至25℃（因為本實驗環已烷-乙醇的標準溶液的折射率是在25℃測定）將取樣至阿貝折射儀測定