三组分体系相图的制备

中国石油大学化学原理（2）实验报告

实验日期： 2011-9-30成绩：

班级： 石工10-15班 学号：10045310 姓名： 路遥 教师： 王增宝

同组者： 宋文辉、董壬成

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线上各点相当于A和B组分的混合体系，BC线上各点相当于B和C组分的混合体系，AC线上各点相当于A和C组分的混合体系。

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，此体系分为两项：一相为水相，一相为苯相。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，同时乙醇促进苯与水互溶，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，此两点的连线称为连系线，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。此图称为含一对部分互溶组分的三组分体系液-液平衡相图。

图1-1 三组分体系液-液平衡相图

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）。

三、实验仪器与药品

1、仪器

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、无水乙醇、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，及两种不同浓度的谁-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苯的体积。向已配好的苯-乙醇溶液中滴水至浑浊，记录此时水的体积。滴定时必须充分摇荡，同时注意动作迅速，尽量避免由于苯、乙醇的挥发而引起的误差。

3、读取室温。 4、记录表格。

五、实验数据

表1-1 溶解度曲线有关数据记录表

室温：22℃ 溶液编号 1 2 3 4 5 6 7 8 体积（ml） 苯 0.10 0.30 1.00 1.50 2.50 3.00 3.50 4.00 水 3.50 2.50 3.10 2.00 1.60 0.80 0.50 0.20 乙醇 1.50 2.50 5.00 4.00 3.50 2.50 1.50 1.00 六、数据处理

由附录二知，在室温t=22℃下，水的密度d（水）=0.9978 g/cm^3， 由附录三知，d（苯）=0.87661 g/cm^3，d（乙醇）=0.78771 g/cm^3。 对于第一组数据：

m（苯）=0.87661 g/cm^3×0.10ml=0.0876g m（水）=0.9978 g/cm^3×3.50ml=3.4923g m（乙醇）=0.78771g/cm^3×1.50ml=1.1816g m= m（苯）＋m（水）＋m（乙醇）=4.7615g w（苯）=0.0876g/4.7615g×100%=1.839% w（水）=3.4923g/4.7615g×100%=73.345% w（乙醇）=1.1816g/4.7615g×100%=24.816%

同理处理其他七组数据，记录表格中。

表1-2 溶解度曲线有关数据 溶液编号 1 2 3 4 5 6 7 8 体积（ml） 苯 水 乙醇 苯 质量（g） 水 乙醇 合计 质量百分数（%） 苯 水 乙醇 0.10 3.50 1.50 0.0877 3.4923 1.1816 4.7616 1.8410 73.3436 24.8154 0.20 2.50 2.50 0.2630 2.4945 1.9693 4.7268 5.5637 52.7737 41.6626 1.00 2.70 5.00 0.8766 3.0932 3.9386 7.9084 11.0846 39.1126 49.8028 1.50 1.90 4.00 1.3149 1.9956 3.1508 6.4613 20.3506 30.8854 48.7641 2.50 1.10 3.50 2.1915 1.5965 2.7570 6.5450 33.4839 24.3923 42.1237 3.00 0.60 2.50 2.6298 0.7982 1.9693 5.3974 48.7243 14.7894 36.4863 3.50 0.40 1.50 3.0681 0.4989 1.1816 4.7486 64.6109 10.5062 24.8829 4.00 0.20 1.00 3.5064 0.1996 0.7877 4.4937 78.0301 4.4409 17.5290 八、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：如果实验所用仪器不是干燥的，溶液中水就会增多，就会造成水的质量分数偏大，影响滴定结果。

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：当体系组成在溶解度曲线上方时，溶液组成为单相，在曲线下方时为两相。当溶液恰好变混浊时，体系总组成处于溶解度曲线上，此时溶液为两相。

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：温度升高，曲线范围会变小。

因为当温度升高时，苯与水的溶解度会增大，单相区会变大，溶解度曲线会下降。在混合溶液时，要注意手不要握住锥形瓶的瓶身，应握住锥形瓶的瓶颈处，以免手温引起溶液温度升高，同时振荡要迅速。

九、实验小结

通过这次实验，我认识并且掌握了与三组分实验相关的一系列的原理、步骤之类的知识和技巧，对于一些实验中出现的问题和失误也能够针对性的解决。总之，这次的实验丰富了我的视野，使我对书本上的知识有了更深刻更全面的掌握，增强了我对实验的兴趣，也很大程度上提高了我的实验技能。

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