双液相图的绘制

湘南学院化学与生命科学系

一、实验目的

1 、实验测定乙醇 - 环己烷二元液系的沸点 - 组成图，并由图决定其最低恒沸温度及最低恒沸混合物的组成。

2 、学会阿贝折射仪的使用及维护方法。

二、实验原理 纯液体物质，组成一定的 A 、 B 两液体的混

合物，在恒定的压力下沸点为确定值，液体混合物的沸点随组成不同而改变，因同样温度下，各组分挥发能力不同，即具有不同的饱和蒸气压，故平衡共存的气、液两相的组成通常并不相同。因此在恒定压力下对不同组成的二组分液体进行蒸馏，测定两相平衡温度及馏出物 ( 气相 ) 和蒸馏液 ( 液相 ) 的组成，就可绘制出该系统的沸点与两相组成关系的 T-x 图，即沸点 - 组成图，通常称为蒸馏曲线。

二组分完全互溶液体系统蒸馏曲线可分为三类： (1) 系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都不大，在 T-x

图上溶液的沸点总是介于 A 、 B 两纯液体的沸点之间，（如图 ）

(2) 两组分对拉乌尔定律都产生较大的负偏差，在 p-x 图上出现最小值时，在 T-x 图上将出现最高点，（如图）

(3) 两组分对拉乌尔定律都产生较大的正偏差，在 p-x 图上出现最大值时，在 T-x 图上将出现最低点，（如图）

最高点和最低点分别称为最高恒沸点和最低恒沸点，对应的组成称为恒沸组成，其相应的混合物称为恒沸混合物。

本实验是在某恒定压力下则定乙醇—正己烷二组分系统的沸点与组成平衡数据，并绘制该液体混合物的蒸馏曲线，其类型是系统中两组分对拉乌尔定律的偏差都较大的类型。

三、实验步骤

1 、按图装好沸点仪。

2 、工作曲线的测定 • 准确配制下列溶液，测定纯环已烷、纯无

水乙醇和 80 ％、 60 ％、 40 ％、 20 ％环已烷—乙醇标准溶液的折射率。

环已烷mol%

100％ 80％ 60％ 40％ 20％ 0％

折光率（ 25度）

1.4238 1.4163 1.4030 1.3915 1.3740 1.3637

折光率（ 30度）

1.4218 1.4149 1.4016 1.3896 1.3680 1.3622

3 、一定组成环已烷—乙醇混合液沸点及气液两相折射率的测定

—环已烷 乙醇体系

序号环已烷（ ml） 乙醇（ ml）

1 26.21 0.45

2 25.44 1.23

3 23.41 3.25

4 19.46 7.21

5 17.15 9.52

6 11.61 15.85

7 6.4 20.23

8 1.41 25.26

• 按表中 1 号的数据准确量取各试剂放入蒸馏瓶中，盖好瓶塞，温度传感器的头刚与液面接触，装好仪器，开放冷凝水，再接通电源，缓慢增加电流加热液体，让溶液沸腾。

• 待温度读数恒定后，将蒸馏瓶稍稍倾斜，使小槽中的冷凝液流回蒸馏瓶，反复倾倒三次，待小槽收集满后 ( 即气流平衡到达后 ) ，记下沸点温度，停止加热，立即取出小槽中的气相样品，测其折射率。同时用另一短取样管从磨口取出少量液相混合物测其折光率。

• 注意磨口在取样及加入溶液后应立即盖好，防止蒸发损失。测定折光率时，亦应迅速，以防液体挥发。测定折光率后，用洗耳球鼓空气吹干或用擦镜纸擦干备用。

• 4 、测完气、液相折光率后，将混合物从磨口倒入回收瓶中，不必弄干蒸馏瓶 ( 为什么 ?) ，继续按 2 号溶液进行实验。直至作完即行停止。

注意事项 1 、加热丝一定要被测液体浸没，否则通电

加热时可能会引起有机液体燃烧。2 、加热功率不能太大，加热丝上有小气泡逸出即可。

3 、温度传感器（温度计）不要直接碰到加热丝。

四、数据处理 • (1)计算出标准溶液的重量百分组成 ( 从附录中查

出环已烷和乙醇的密度 ) ，作出折射率 - 组成图即为工作曲线。

• (2)利用内插法，在工作曲线上找出各折射率相应的组成。

• (3) 将沸点、气液两相的折射率及组成数据列表。

• (4) 作沸点—组成图，作图时，气液的实验点应当用不同的标记标出。

• (5) 由沸点—组成图上求出最低恒沸点和恒沸混合物的组成。

数字阿贝折射仪的使用方法

折光仪的使用方法• (1) 校准阿贝折射计．• 用蒸馏水校准．打开进光棱镜，用脱脂棉沾一些

乙醚、酒精的混合液（ 4:1 ）或丙酮将镜面轻擦干净，然后用滴管在镜面上滴几滴蒸馏水（其折射率标准值 20℃时为 1.3330 ），调手轮，使读数恰为 1.3330 ，再从望远镜目镜中看叉丝交线是否与黑白分界线重合．校正完毕后，再进行测定．测定的过程中不允许随意再动此部位．

• (2) 测量水的折射率．要求重复读数 5 次，求出待测 n的平均值．

• (3) 按照上述方法，测量另一种液体的折射率．

阿贝折光仪的维护

• (1) 每次测量前必须按照步骤 1 的方法对镜面进行清洁，清洗后必须待晾干才能再加入被测液体．

• (2) 任何物质的折射率都与测量时的温度和使用的光波波长有关．本仪器是在消除色散的情况下测得的折射率，其对应光波波长 λ=589.3nm．如不需要测量不同温度时的折射率，测定可在室温下进行．

• (3) 实验完毕，必须用步骤 1 的方法清洗棱镜面．

• ①阿贝折光仪使用经验：• ( )ⅰ 明暗分界线从上和从下趋向十字交

点，其数值常不一致，取两者的平均值，或所有测定连同校准都从一个方向趋向十字交点，即可消除此项误差。

• ( )ⅱ 丙酮或其他易挥发性液体从镜上挥发后；棱镜温度有所降低，因此棱镜干燥后要合上一段时间或者样品加好后过一会再测。

实验注意事项

• ②由于蒸馏瓶中的气相外壁处在室温下，气相有精馏作用，即高度不同，气相成分不同。笔者认为，近液面的气相组成比较正确，因此冷凝管的进气管应当尽量的低，或者下段气相加以保温。盛气相样品小槽有 0.5ml 已够，不大不深，则可较快达到平衡。但操作时，液相面不可过高，加热不可过猛，以免液体进入气相样品中。

• ③由于气相样品 ( 冷凝液 ) 挥发性大，量少，蒸发面大，只有在停止加热后迅速取样测定，才能保证气相组成的正确性，至于液相，因为量多，挥发性小，很少发生不正常情况，故可从容测定。

• ④用滴管取样，注意滴管的倾斜度，不要让样品流入橡皮帽。

• 思考题 • 1. 在本实验中，气液两相是怎样达到平衡

的 ?• 2. 绘制工作曲线的目的是什么 ?• 3．每次加入乙醇及环已烷的量是否要求准

确 ?• 4．实验测得的沸点与大气压对应的沸点是否一致 ?