2017级化学工程物理化学实验资料-三液系(三氯甲烷~醋酸~水)相图绘制---滴定法

实验2 三组分液—液相图的绘制实验目的1熟悉相律,掌握由三角形坐标法表示的三组分系统相图。

2 用溶解度法作出具有一对共轭溶液的正戊醇—醋酸—水系统的相图。

基本原理三组分系统组分数K=3, 当系统处于恒温恒压条件时,根据相律, 系统的条件自由度为：φ-=*3f式中φ为系统的相数。

系统最大条件自由度为213max =-=*f , 因此,浓度变量最多只有两个, 可用平面图表示系统的状态和组成间的关系, 称三组分相图。

通常用等边三角形坐标表示,如图1所示。

等边三角形顶点分别表示纯物质A 、B 、C, AB 、BC 、CA 三条边分别表示A 和B 、B 和C 、C 和A 所组成的二系统组成, 三角形内任何一点都表示三族分系统的组成。

将三角形的每一边分为100等份, 通过三角形内任何一点O 引平行各边直线, 根据几何原理,a+b+c=AB=BC=CA=100%, 因此O 点组成可用a 、b 、c 来表示。

即O 点表示的三个组成的百分组成为B%=b, C%=c, A%=a 。

如果已知三组分中任两个百分组成,只须作两条平行线,其交点就是被测系统的组成点。

在正戊醇—醋酸—水三组分系统中, 正戊醇和水几乎完全不互溶的,而醋酸和正戊醇及醋酸和水都是互溶的, 在正戊醇和水系统中加入醋酸则可促使正戊醇和水的互溶。

由于醋酸在正戊醇层和水层中非等量分配,因此,代表两层浓度的a 、b 点的连线并不一定与底边平行(如图2) 。

设加入的醋酸后系统总组成为c, 平衡共存的两相叫共轭溶液,其组成由通过c 的连线上的a 、b 两点表示 。

图中曲线以下区为两相共存区,其余部分为单相区。

图1 图2 图3 现有一个正戊醇和水的二组分系统,其组成为k 。

于其中逐渐加入醋酸,则系统总组成沿kB 变化(正戊醇和水比例保持不变),在曲线以下区域内则存在互不混溶的两共轭相,将溶液振荡时则出现混浊状态。

继续滴加醋酸直到曲线上的d 点, 系统将由两相区进入单相区,液体将由混浊转为清澈, 继续加醋酸至e 点,液体仍为清澈的单相。

三组分液-液系统相图的绘制一、实验目的1. 熟悉相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。

2. 用溶解度法作出苯-乙酸-水体系的相图。

二、实验原理对于三组分体系C=3，当处于恒温恒压条件时，根据相律，其自由度*f为：*=3f-P式中，P为体系的相数。

体系最大条件自由度max*f＝3－1＝2，因此，浓度变量最多只有两个，可用平面图表示体系状态和组成间的关系，通常是用等边三角形坐标表示，称之为三元相图。

如图2-6所示。

等边三角形的三个顶点分别表示纯物质A、B、C，三条边AB、BC、CA分别表示A和B、B和C、C和A所组成的二组分体系的组成，三角形内任何一点都表示三组分体系的组成。

图2-6中，P点的组成表示如下：经P点作平行于三角形三边的直线，并交三边于a、b、c三点。

若将三边均分成100等份，则P点的A、B、C组成分别为：A％=Pa=Cb，B％=Pb=Ac，C％=Pc=Ba。

苯-乙酸-水是属于具有一对共轭溶液的三液体体系，即三组分中二对液体A和B，A和C完全互溶，而另一对液体B和C只能有限度的混溶，其相图如图2-7所示。

图2中，E、K2、K1、P、L1、L2、F点构成溶解度曲线，K1L1和K2L2是连结线。

溶解度曲线内是两相区，即一层是苯在水中的饱和溶液，另一层是水在苯中的饱和溶液。

曲线外是单相区。

因此，利用体系在相变化时出现的清浊现象，可以判断体系中各组分间互溶度的大小。

一般来说，溶液由清变浑时，肉眼较易分辨。

所以本实验是用向均相的苯-乙酸体系中滴加水使之变成二相混合物的方法，确定二相间的相互溶解度。

三、仪器药品仪器：具塞锥形瓶(100mL)1只；酸式滴定管(20mL)1只；移液管(1mL、2mL)各1只；刻度移液管(10mL)1只。

药品：冰乙酸(AR.)；苯(AR.)；去离子水等。

四、实验步骤1. 测定互溶度曲线在洁净的酸式滴定管内装水，用移液管移取10.00mL苯及2.00mL 醋酸，置于干燥的100mL具塞锥形瓶中，然后在不停地摇动下慢慢地滴加水，至溶液由清变浑时，即为终点，记下水的体积。

实验四三元液-液平衡数据的测定液-液平衡数据是液-液萃取塔设计及生产操作的主要依据，平衡数据的获得目前尚依赖于实验测定。

一、实验目的（1）测定醋酸水醋酸乙烯在25℃下的液液平衡数据（2）用醋酸-水，醋酸-醋酸乙烯两对二元系的汽-液平衡数据以及醋酸-水二元系的液-液平衡数据，求得的活度系数关联式常数，并推算三元液-液平衡数据，与实验数据比较。

（3）通过实验，了解三元系液液平衡数据测定方法掌握实验技能，学会三角形相图的绘制。

二、实验原理三元液液平衡数据的测定，有两不同的方法。

一种方法是配置一定的三元混合物，在恒定温度下搅拌，充分接触，以达到两相平衡；然后静止分层，分别取出两相溶液分析其组成。

这种方法可以直接测出平衡连接线数据，但分析常有困难。

另一种方法是先用浊点法测出三元系的溶解度曲线，并确定溶解度曲线上的组成与某一物性（如折光率、密度等）的关系，然后再测定相同温度下平衡接线数据。

这时只需要根据已确定的曲线来决定两相的组成。

对于醋酸-水-醋酸乙烯这个特定的三元系，由于分析醋酸最为方便，因此采用浊点法测定溶解度曲线，并按此三元溶解度数据，对水层以醋酸及醋酸乙烯为坐标进行标绘，画成曲线，以备测定结线时应用。

然后配制一定的三元混合物，经搅拌，静止分层后，分别取出两相样品，图1 Hac-H2O-Vac的三元相图示意分析其中的醋酸含量，有溶解度曲线查出另一组分的含量，并用减量法确定第三组分的含量。

三、预习与思考（1）请指出图1溶液的总组成点在A,B,C,D,E点会出现什么现象?（2）何谓平衡联结线.有什么性质?（3）本实验通过怎样的操作达到液液平衡?（4）拟用浓度为0.1mol/L的NaOH定法测定实验系统共轭两相中醋酸组成的方法和计算式。

取样时应注意哪些事项，H2O及V Ac的组成如何得到?四、实验装置及流程（1）木制恒温箱(其结构如图2所示)的作用原理是：由电加热器加热并用风扇搅动气流，使箱内温度均匀，温度有半导体温度计测量，并由恒温控制器控制加热温度。

三液系（三氯甲烷~醋酸~水）相图的绘制薛念华一．实验目的：1.熟悉相律和用三角形坐标表示三组分相图的方法。

2.用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图。

二．实验原理：在定温定压下，三组分体系的状态和组成之间的关系通常可用等边三角形坐标，如下图所示。

等边三角形三顶点分别表示三个纯物A、B、C。

AB、BC、CA三边分别表示A和B、B和C、C和A所组成的二组分体系的组成。

三角形内任一点则表示三组分体系的组成。

如O点的组成为A%=Cc’，B%=Aa’，C%=Bb’。

具有一对共轭溶液的三组分体系相图，在该三液系中，A和B、A和C完全互溶，而B和C只能有限度的互溶，B和C的浓度在Ba和Cd之间可以完全互溶，介于ad 之间体系分为两层，一层是B在C中的饱和溶液（d点），另一层是C在B中的饱和溶液（a点），这对溶液称为共轭溶液。

曲线abd为溶解度曲线。

曲线外是单相区，曲线内是二相区。

物系点落在两相区内即分成二相，如O点分成组成为E和F的二相，EF 线称为连结线。

绘制溶解度曲线的方法较多。

本实验是先在完全互溶的两个组分（如A和C）以一定的比例混合所成的均相溶液（如图II上的N点）中滴加入组分B，物系点则沿NB 线移动，直至溶液变浑，即为L点，然后加入A，物系点沿LA上升至N’点而变清。

如再滴加B，则物系点又沿N’B移动，当移至L’点时溶液再次变浑。

再滴加A使之变清……。

如此重复，最后连接L，L’，L’’……，即可绘出溶解度曲线。

三．仪器与药品：滴定管（50mL，酸式）×1，滴定管（50mL，碱式）×1，有塞锥形瓶（100mL）×2，有塞锥形瓶（25mL）×4，锥形瓶（100mL）×2，移液管（2mL，胖肚）×4，移液管（5mL，刻度）×2，移液管（10mL，刻度）×1，分液漏斗（60mL）×2，漏斗架×1，氯仿（分析纯），冰醋酸（分析纯），0.5mol/L标准NaOH溶液。

三液系(三氯甲烷-醋酸-水)相图的绘制姓名:冯妍慧学号20125053021 班级:2012级化工班指导老师:栗印环日期: 成绩:一实验目的1.熟悉相律和三角形坐标表示三组分相图的方法.2.用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图.二实验原理在定温定压下,三组分体系的状态和组分之间的关系通常可用等边三角形坐标表示,如图所示:等边三角形三顶点分别表示三个纯物A,B,C。

AB,BC,CA三边分别表示A和B,B 和C,C和A所组成的而组分体系的组成。

三组分内任一点则表示三组分体系的组成。

如O点的组成为A%=Cc＇、B%=Aa＇、ｃ％＝Ｂｂ＇。

具有一对共轭溶液的三组分体系的相图如图6-2所示.该三液系中，A和B 及A和C完全互溶，而B和C部分互溶。

曲线abd为溶解度曲线。

曲线外是单相区，曲线内是两相区。

物系点落在两相区内，即分成两相，如O点分成组成为E 和F的两相，EF线称为连结线。

绘制溶解度曲线方法较多。

本实验是先在完全互溶的两个组分（如A和C）以一定的比例混合所成的均相溶液（如图6-2上的N点）中滴加入组分B，物系点则沿NB线移动，直至溶液变浑，即为L点。

然后加入A，物系点沿LA上升至N’点而变清。

如再加入B，则物系点又沿N’B由N’点移至L’点而再次变浑。

再滴加A使变清......。

如此反复，最后连接L，L’，L’’......，即可绘出其溶解度曲线。

三仪器与试剂1.仪器滴定管（50ml，酸式） 1支移液管（2ml，胖肚） 4支滴定管（50ml，碱式） 1支移液管（5ml，刻度） 2支有塞锥形瓶（100ml） 2只移液管（10ml，刻度） 1支有塞锥形瓶（25ml） 4只分液漏斗（60ml） 2只锥形瓶（100ml） 2只漏斗架 1只2.药品氯仿（分析纯），冰醋酸（分析纯），0.5M标准NaOH溶液四实验步骤在碱式滴定管滴定管内装满水移取６ｍｌ氯仿及１ｍｌ醋酸于干燥的１００ｍｌ磨口锥形瓶中，然后慢慢滴入水，切不停的振摇，至溶液由清变浑，即为终点，记录水的体积。

实验三氯甲烷—醋酸—水三液系相图的绘制一．实验目的1．掌握用三角坐标表示三组分相图的方法；2．用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图。

二．实验原理为了绘制相图就需要通过实验获得平衡时各相间的组成及二相的连接线，即先使体系达到平衡，然后把各相分离，再用化学分析法或者物理方法确定达成平衡时各相的组成。

但体系达到平衡的时间，可以相差很大。

对于互溶的液体，一般平衡达到的时间很快；对于溶解度较大但不生成化合物的水盐体系，也容易达到平衡。

对于一些难溶的盐，则需要相当长的时间，如几个昼夜。

由于结晶过程往往要比溶解过程快得多，所以通常把样品置于较高的温度下，使其溶解较多，然后将其移至温度较低的恒温槽中，使之结晶，加速达到平衡，另外，摇动、搅拌、加大相界面也能加快各相间的扩散速度，加速达到平衡。

水和氯仿的相互溶解度很小，而醋酸却与水、氯仿互溶。

在水和氯仿组成的两相混合物中加入醋酸，能增大水和氯仿间的互溶度，醋酸增多，互溶度越大，当加入醋酸到某一数量时，水和氯仿能完全互溶，原来由两相组成的混合体系由混变清。

在温度恒定的情况下，使两相体系变成均匀的混合物所需要的醋酸量，取决于原来混合物中水和氯仿的比例。

同样，把水加到醋酸和氯仿的均相混合物中时，当水达到一定数量，原来的均相体系变成水相和氯仿相的两相混合体系，体系由清变混。

使体系变成两相所需要的水量，取决于醋酸和氯仿的起始成分。

因此利用体系在相变化时的浑浊和清亮现象的出现。

可以判断体系中各组分间互溶度的大小。

一般由清到浊，肉眼比较容易分辨。

所以实验由均相样品中加入第三物质使变成二相的方法，测定两相间的相互溶解度。

当二相共存并达到平衡时，将二相分离，测得二相的成分，然后用直线连接这二点，即得连接线。

用等边三角形的方法表示三元相图。

等边三角形的三个定点各代表纯组分，三角形三条边AB、BC和CA分别代表A和B，B和C，C和A所组成的二组分的组成，而三角形内任意一点表示三组分的组成。

实验三组分相图的绘制一实验目的绘制苯一醋酸一水体系的互溶度相图。

为了绘制相图就需通过实验获得平衡时，各相间的组成及二相的连结线。

即先使体系达到平衡，然后把各相分离，再用化学分析法或物理方法测定达成平衡时各相的成分。

但体系达到平衡的时间，可以相差很大。

对于互溶的液体，一般平衡达到的时间很快；对于溶解度较大，但不生成化合物的水盐体系，也容易达到平衡；对于一些难溶的盐，则需要相当长的时间，如几个昼夜。

由于结晶过程往往要比溶解过程快得多，所以通常把样品置于较高的温度下，使其较多溶解，然后把它移放在温度较低的恒温槽中，令其结晶，加速达到平衡。

另外摇动、搅拌、加大相界面也能加快各相间扩散速度，加速达到平衡。

由于在不同温度时的溶解度不同，所以体系所处的温度应该保持不变。

二实验原理水和苯的互溶度极小，而醋酸却与水和苯互溶，在水和苯组成的二相混合物中加入醋酸，能增大水和苯之间的互溶度，醋酸增多，互溶度增大。

当加入醋酸到达某一定数量时，水和苯能完全互溶。

这时原来二相组成的混合体系由浑变清。

在温度恒定的条件下，使二相体系变成均相所需要的醋酸量，决定于原来混合物中水和苯的比例。

同样，把水加到苯和醋酸组成的均相混合物中时，当水达到一定的数量，原来均相体系要分成水相和苯相的二相混合物，体系由清变浑。

使体系变成二相所加水的量，由苯和醋酸混合物的起始成分决定。

因此利用体系在相变化时的浑浊和清亮现象的出现，可以判断体系中各组分间互溶度的大小。

一般由清变到浑，肉眼较易分辨。

所以本实验采用由均相样品加人第三物质而变成二相的方法，测定二相间的相互溶解度。

当二相共存并且达到平衡时，将二相分离，测得二相的成分，然后用直线连接这二点，即得连结线。

一般用等边三角形的方法表示三元相图（图1）。

等边三角形的三个顶点各代表纯组分；三角形三条边AB、BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分的组成；而三角形内任何一点表示三组分的组成。

例如图1-1中的P点，其组成可表示如下：经P点作平行于三角形三边的直线，并交三边于a、b、c三点。

一、数据处理
X CHCL3
问题讨论：
1.为什么试验中用到的玻璃器皿需要干燥？
答：因为所测定的体系含有水的组成。

3．如果结线不通过物系点,其原因可能是什么?
答：实验所得的连接线未通过物系点，原因主要是溶液振荡分层平衡不够,多振荡,让醋酸水溶液与醋酸氯仿溶液充分分层。

4．在用水滴定溶液Ⅱ的最后,溶液由清到浑的终点不明显，这是为什么？
答：因为这时溶液已经接近饱和，溶解的平衡需要较长的时间。

在原电池装置中，盐桥主要起两个作用，一个是离子通道，与外电路的电子通道相衔接；另一个是离子库，为保持溶液电中性，氧化作用产生的Zn2+需要阴离子来补充，Cu2+发生还原反应，需要阳离子来补充；而作为KCl 饱和溶液盐桥有足够的离子供给，所以是离子库。

盐桥在电化学中的作用主要是消除液接电势，测量离子迁移数等，这在中学不要求。

盐桥里的物质一般是强电解质而且不与电解质反应。

实验5 三液系相图的绘制注意事项：1.实验所用玻璃仪器的洁净度会影响相点变化，实验结束时一定要认真清洗玻璃仪器并放入指定烘箱烘干。

2.滴定时必须充分振荡3.加入液体体积大于1mL时用滴定管直接加入，准确记录每次加入液体体积4.当溶液总体积超过30mL时，转移到150mL干净锥形瓶中滴定，以便界面观察实验步骤：1.液体密度的测定取50mL干燥锥形瓶，称重，用刻度移液管移取2.00mL环己烷后再称重，计算环己烷密度，样品留待第2步用。

2.溶解度曲线的测定（1）用1.00mL刻度移液管移取0.10mL水加入步骤1中的锥形瓶中，摇匀变浑浊，然后用滴定管滴加1滴乙醇，摇匀则变浊，边滴边摇，继续滴至溶液恰好由浊变清时，记下所加乙醇的体积(毫升)，得到第1组溶解度数据。

（2）用刻度移液管移取1.00mL乙醇加入上述溶液中，摇匀，用水返滴至溶液刚由清变浊，记下所用水的体积，得到第2组溶解度数据。

（3）按照数据记录表格中所规定数字继续加入水，然后再用乙醇滴定，如此反复进行实验，共测得10组溶解度数据。

3.连接线的测定（1）用5.00mL刻度移液管依次移取3.00mL环己烷、3.00mL水以及3.00mL乙醇于干燥的25mL具塞锥形瓶中，充分摇动后静置分层。

（2）取100mL锥形瓶，配制质量分数为50%的环己烷-乙醇溶液50mL。

（3）取干燥洁净的50mL具塞锥形瓶称重。

另取一支干燥洁净的1.00mL移液管用吸耳球轻轻吹气并同时插入(1)溶液的下层（即水层）取1.00mL溶液（这样可以防止上层液体进入移液管中），放入已称重的50mL具塞锥形瓶中，再称其重量，得出水层质量m G。

（4）用滴定管滴加质量分数为50%的环己烷-乙醇混合物于上述水层溶液中，边滴边摇动，至溶液由浊变清，再称其质量，得出加入的环己烷-乙醇的质量m E。

4.数据处理（1）根据表格1查得实验温度下水、乙醇的密度，将试验获得的10组溶解度数据中的体积换算成质量，求出个组分的质量分数（单位：%），填入数据记录表中。

实验五三元体系(H2O-HAC-CHCl3)相图的绘制一．实验目的：1.熟悉相律和利用等边三角形坐标表示三组分相图的方法。

2.用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图，并绘制连接线。

二、基本原理：根据相律，f=c-φ+2=3+2-φ=5-φ，若指定温度和压力，则f**=3-φ，f**最多为2，可用平面图来表示。

图1 （a）图1（b）图2（1）物系点组成的确定：在定温定压下，三组分体系的状态和组成之间的关系通常可用等边三角形坐标来表示，如图1（a），等边三角形三顶点A、B和C分别表示三个纯物质，AB，BC及CA三边分别表示A和B，B和C以及C和A所组成的二组分组成。

三角形内任一点，则表示三组分的组成。

如O点的组成：A%=Cc’,B%=Aa’,C%=Bb’。

即各物种的组成为过物系点O做各顶点对边的平行线。

又因为各物种总的百分组成为100%，三角形为等边三角形，所以又可以由其中的一条边表示各组分的百分组成，如图1中（b）所示。

当然，给出一定组成的溶液百分比，按照上述表示方法，也应该能找出对应的物系点。

（2）溶解度曲线的绘制对于具有一对共轭溶液的三液系相图，如图2，该三液系相图中A和B，A和C为完全互溶而B和C为部分互溶，曲线abc为溶解度曲线。

曲线上方为单相区，曲线下方为二相区，物系点落在二相区内，即分为二相，如X 点则分成组成为E和F的二相，而EF线称为连接线。

对于溶解度曲线的绘制，本实验是先以完全互溶的两个组分（如A和C），以一定的比例混合所组成的均相溶液，如图2上的N点，滴加入组分B，根据平衡相图的直线规则，物系点则沿着NB移动，直至溶液变混，即为L点。

再加入A，物系点由LA上升至N’点而变清。

再加入B，此时物系点又沿着N’B由N’移动至L’而再次变混，再滴加A使变清……，如此反复，最后连接L，L’，L’’……即可画出溶解度曲线。

（3）连接线的绘制由于连接线是表示在两相区内呈平衡两相的组成（或A在两相中的分配），所以可以在两相区内配制溶液，待平衡后分析每相中的任何一种组成的含量，连接在溶解度曲线上该两含量的组成点而得出。

三液系（三氯甲烷~醋酸~水）相图的绘制姓名: 学号：班级：2012级化工班指导老师：日期：2014-10-08 成绩：一、实验目的：1. 熟悉相律和用三角形坐标表示三组分相图的方法。

2. 用溶解度法绘制具有一对共轭溶液的三组分相图。

二、实验原理：在定温定压下，三组分体系的状态和组成之间的关系通常可用等边三角形坐标，如下图所示等边三角形三顶点分别表示三个纯物A、B、C。

AB、BC、CA三边分别表示A 和B、B和C、C和A所组成的二组分体系的组成。

三角形内任一点则表示三组分体系的组成。

如O点的组成为A%=Cc’，B%=Aa’，C%=Bb’。

具有一对共轭溶液的三组分体系相图，在该三液系中，A和B、A和C完全互溶，而B和C只能有限度的互溶，B和C的浓度在Ba和Cd之间可以完全互溶，介于ad之间体系分为两层，一层是B在C中的饱和溶液（d点），另一层是C在B中的饱和溶液（a点），这对溶液称为共轭溶液。

曲线abd为溶解度曲线。

曲线外是单相区，曲线内是二相区。

物系点落在两相区内即分成二相，如O点分成组成为E和F的二相，EF线称为连结线。

绘制溶解度曲线的方法较多。

本实验是先在完全互溶的两个组分（如A和C）以一定的比例混合所成的均相溶液（如图II上的N点）中滴加入组分B，物系点则沿NB线移动，直至溶液变浑，即为L点，然后加入A，物系点沿LA上升至N’点而变清。

如再滴加B，则物系点又沿N’B移动，当移至L’点时溶液再次变浑。

再滴加A使之变清……。

如此重复，最后连接L，L’，L’’……，即可绘出溶解度曲线。

三．仪器与药品：滴定管（50mL，酸式）×1，锥形瓶（100mL）×2，移液管（2mL，胖肚）×4，移液管（5mL，刻度）×2，移液管（10mL，刻度）×1，氯仿（分析纯），冰醋酸（分析纯），0.5mol/L 标准NaOH 溶液。

四 实验步骤：在碱式滴定管中加入水；移取6mL 氯仿及1mol/L 醋酸于干燥洁净的100mL 磨口锥形瓶中，然后慢慢滴入水，且不停地振摇，至溶液由清变浑，即为终点，记下水的体积。