一、实验目的

采用回流冷凝法测定环己烷—乙醇系统的沸点和气、液两相平衡组成。绘制T-x图。掌握阿贝折射仪和超级恒温器的使用方法。

二、实验原理

一个完全互溶双液系统的沸点与组成的关系有以下几种情况。溶液沸点介于两纯组分沸点之间，例如苯和甲苯系统；溶液有最低恒沸点，例如苯和乙醇，水与乙醇，环己烷与乙醇系统；溶液有最高恒沸点，例如水和卤化氢系统。图13-l表示具有最低恒沸点的双液系相图。图中下方区域表示液相区，上方区域表示气相区。曲线所围的区域表示气—液两相平衡区。下面的凹形曲线表示液相线，上面的凸形曲线表示气相线。等温的水平线段与气、液相线的交点表示该温度下互为平衡的两相的组成。绘制T-x图的方法如下：当总组成为X的溶液开始蒸馏时，系统的温度沿虚线上升直至到达沸点。这时组分为Y的气相开始形成。X、Y两点即代表互为平衡的气液两相的组成。继续加温蒸馏，气相量逐渐增加，沸点沿虚线继续上升，气、液两相组成分别在气、液相线上沿箭头指示方向变化。当两相组成分别达到X´和Y´时，若维持系统的总量不变，系统的气、液两相又重新达到平衡。平衡时两相内的物质量按杠杆原理分配。从相律来看，当压力恒定时，两组分系统在气—液两相共存区域中；自由度等于1。若温度一定，两相的相对量也一定。所以，待两相平衡后取出两相的样品，用物理或化学方法分析两相的组成，可得到在该温度下两相的组成坐标位置。然后改变系统的总组成，再如上法找出另一对坐标点。依次测得若干对坐标点后，分别按气相点和液相点连成气相线和液相线，即得T-x平衡相图。本实验是在沸点仪中蒸馏待测溶液，用阿贝折射仪分别测定馏出液中气相组成和母液中液相组成。所用系统为环己烷—乙醇系统，也可以用苯—乙醇系统和水—乙醇系统。

三、仪器与试剂

沸点仪一套(见图13-2)；阿贝折射仪一台；超级恒温器一台；温度计一支；15cm³、20cm³、1.0cm³移液管各一支；电吹风一个；长短滴管各十支；试管、烧杯若干；环己烷(A.R.)；无水乙醇(A.R.)；冰。

四、实验步骤

在已洗净烘干的蒸馏瓶内加入20cm³环己烷，按图13-2装好仪器。温度计的水银球三分之二浸入液体内。向冷凝管中通入冷水。接通电源加热蒸馏瓶中的水使温度升高并沸腾。待温度稳定后，记下温度。切断电源，用两支洁净干燥的滴管分别取出馏出液储槽内的液体和蒸馏瓶内的母液，立即用阿贝折射仪测定其折光率(重复三次，取其平均值)卜然后向蒸馏瓶内加入0.5cm³乙醇，按前述方法测定沸点及气液两相的折射率。再依次加入1，2，3，5，10cm³乙醇，作同样实验(加液均用移液管进行)。

上述实验结束后，将母液放入回收瓶内。用少量乙醇洗涤蒸馏瓶，并用电吹风吹干。待其冷却至室温后，注入20cm³乙醇测定其沸点。然后依次加入0.5，1，2，3，5cm³环己烷，分别测定它们的沸点及气液相样品的折射率。

欲将所测折射率换算成组成需要制作折射率一组成曲线，称为标准工作曲线。用内插法在曲线上找出被测试样的组成。具体制作方法如下：洗净烘干8个小滴瓶，冷却后准确称量其中6个。分别加入1，2，3，4，5，6cm³的乙醇并分别称重。再依次加入6，5，4，3，2，1cm³，的环己烷并分别称重。旋紧瓶盖后摇匀。另外两个空的滴瓶分别加入纯乙醇和环己烷。即刻用阿贝折射仪测定这些样品的折射率。可作出折射率—重量百分组成工作曲线。

如果样品来不及分析，可放入试管中用包有锡纸的塞子塞严，放入冰水中，待有空时再分析。

五、数据处理

按下表记录数据；作沸点—组成图。确定最低恒沸点的组成。

阿贝折射仪，超级恒温器的使用方法见精密仪器部分。

六、思考题

实验中气液两相是如何达到平衡？