2．6 环己烷-异丙醇双液系相图
2．6．1 实验目的
1．了解物理化学实验手段中常用的物理方法—光学方法的基本原理。 2．绘制环己烷-异丙醇双液系的沸点～组成图，并出恒沸点及恒沸点混合物的组成。 3．进一步理解分馏原理。
4．掌握阿贝折射仪的原理及使用方法。
2．6．2 实验原理
单组分液体在一定的外压下沸点为一定值。把两种完全互溶的挥发性液体（组分A和B）混合后，在一定的温度下，平衡共存的气液两相组成通常并不相同。因此在恒压下将溶液蒸馏，测定馏出物（气相）和蒸馏液（液相）的组成，就能到平衡时气、液两相的成分并绘出T—x图，即所谓的相图。完全互溶双液系在恒定压力下的沸点～组成图可分为三类：（1）液体与拉乌尔定律的偏差不大，沸点介于A、B两纯组分沸点之间（图6一1），如苯~甲苯体系。(2) A、B两纯组分混合后与拉乌尔定律有较大的正偏差，溶液存在最低沸点（图6一2），如水~乙醇；苯~乙醇等体系。（3）实际溶液由于A、B两纯组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大负偏差，溶液存在最高沸点（图6一3），如盐酸~水体系；丙酮~氯仿体系。 图6—1 偏差不大的体系 图6—2 正偏差很大的体系 图6—3 负偏差很大的体系
对（2）、（3）类体系有时被称为具有恒沸点的双液系。它与（1）类的根本区别在于，体系处于恒沸点时气、液两相的组成相同。因而也就不能象（1）类那样通过反复蒸馏而使双液系的两个组分完全分离。对（2）、（3）类的溶液进行简单的反复蒸馏只能获得某一纯组分和组成为恒沸点的相应组成的混合物。如要获得两纯组分，需采取其他方法。体系的最低或最高恒沸点即为恒沸温度，恒沸温度对应的组成为恒沸组成。环己烷-异丙醇双液系属于具有最低恒沸点一类。
为了绘制沸点～组成图，可采取不同的方法。比如取该体系不同组成的溶液，用化学分析方法分析沸腾时该组成的气、液组成，从而绘制出完整的相图。可以想象，对于不同的体系要用不同的化学分析方法来确定其组成，这种方法是很繁杂的。特别是对于一些体系还无法建立起精确、有效的化学分析方法，其相图的绘制就更为困难。物理学的方法为物理化学的实验手段提供了方便的条件，如光学方法。在本实验中的折射率的测定，就是一种间接获取组成的办法。它具有简捷、准确的特点。
本实验就是利用回流及分析的方法来绘制相图。取不同组成的溶液在沸点仪中回流，测定其沸点及气、液相组成。沸点数据可直接由温度计获得；气、液相组成可通过测其折射率，然后由组成～折射率曲线最后确定。
2．6．3 仪器与药品
沸点测定仪1套、NTY-2A型数字式温度计l台、YP-2B型精密稳流电源l台、2WAJ型阿贝射仪1套、10mL移液管2支、25mL移液管2支；环己烷（分析纯 ）、异丙醇（分析纯）。
2．6．4 实验步骤
1．了解和熟悉精密稳流源以及阿贝折射仪的使用方法（参
看第三章仪器部分），并把沸点仪（如图6—4所示）连接好冷凝
水，加热的用电阻丝连接到精密稳流源上。氯仿沸点
2．将4个干净细口瓶编号，配成4份已知含环己烷的质量
分数分别为25%，50%，70%，85%的溶液各20g，轻轻摇动，
混合均匀，用阿贝折射仪测定每份溶液的折射率以及纯环己烷的
和纯异丙醇折射率，每份溶液测定两次，取平均值，以折射率对
作组成标准工作曲线。
3. 从沸点仪进液口用移液管加入25.00mL环己烷，盖上磨口
塞及烧瓶的胶塞，调节电阻丝与测温探头，使其浸入液体，但两者
不要接触。
4．通入冷凝水，打开数字式温度计及精密稳流源开关，注意
精密稳流源的电流不得大于2A，一般置于1.5～1.8A之间即可。
5．将液体加热至沸腾，待温度稳定后，记下该温度，即沸点，用阿贝折射仪测其折光率，然后按下列次序用吸量管加入异丙醇。每次加完后加热使溶液沸腾，当溶液的温度稳定后，将袋状部中的气相冷凝液倾倒回体系2—3次，以加速气液平衡。当袋状部的液体再次积满后，记下稳定后的温度，即沸点温度。立即断电，分别用干净的长滴管和短滴管取气相冷凝液和液相测其折射率。
次序 1 2 3 4
加异丙醇量 0.50mL 0.75mL 5.00mL 7.25mL
6．将烧瓶中溶液倒入回收瓶中，用少许异丙醇洗涤后，然后用移液管取25.00mL异丙醇置于烧瓶中，加热待温度恒定后记下沸点，测其折光率。然后按下列次序用吸量管加入环己烷，每次加完后，测其沸点及两相折光率。
次序 1 2 3 4
加环己烷量 1.25mL 3.50mL 6.25mL 14.00mL
7．在折射率～组成标准曲线上按折射率查出其相应的组成。
8．做完实验后，将溶液倒回回收瓶，不必清洗沸点仪，打开磨口塞即可，关掉冷凝水和电源.
2．6．5 实验注意事项
1．不要干烧电阻丝。注意调节电阻丝与测温探头的高度，使其浸入液体，但两者不要接触。
2．固定沸点仪的铁夹不要太紧，把袋状部中的液体倾回体系时，注意动作要轻缓，避免损坏沸点仪。
3．测量两相折射率时，要断电，测量的动作要迅速。
4．做完实验后，不必清洗沸点仪，打开磨口塞即可。
2．6．6 数据处理
1．将气液两相平衡时的温度(即沸点)、两相折射率及其相应的组成列成数据表。
2．绘制环己烷～异丙醇的沸点～组成图。
3．在沸点～组成图上出最低恒沸点及相应的恒沸混合物组成。
2．6．7 思考题
1．操作步骤中，在加入不同数量的各组分时，如发生了微小的偏差，对相图的绘制有无影响？为什么？
2．影响实验精度的因素之一是回流的好坏，如何使回流进行好？它的标志是什么？
3．由所得相图，讨论某一组成的溶液在简单蒸馏中的分离情况？
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