实验8三组分体系等温相图PPT课件

1、 实验8 三组分体系等温相图 物理化学研究室物理化学研究室 何广平何广平实验目的实验目的 (1)熟悉相律，掌握用三角形坐标表示三组 分体系相图。 (2) 掌握用溶解度法绘制相图的基本原理。(3) 用溶解度法作出具有一对共轭溶液的氯 仿醋酸水体系相图 为什么三组分体系需采用三角形坐标描述相图？ 三组分体系C=3，在等温等压条件，根据相律，体系的条件自由度f*为 f* = 3 - 式中，为体系的相数，体系最大条件自由度 f f* * *maxmax =3-1=2 =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之间的关系，称为三元相图。通常用等边三角形坐标表示。 什么是三角形坐

2、标？ 等边三角形顶点分别表示三个纯物质A、B、C，AB、BC、CA三条边分别表示A和B、B和C、C和A所组成的二组分体系的组成，三角形内任何一点则表示三组分体系的组成。图1.1中的P点，其组成表示如下: 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等分，则P点的A、B、C组成分别为:A=Pa=Cb，B=Pb=Ac，C=Pc=Ba。 思考：思考：（1）E、P、F点 构成的曲线是什么曲线？（2）C点和E点代表什么溶液？他们为什么称为共轭溶液？关于三角形坐标的点、线与面？关于三角形坐标的点、线与面？ E、P、F点构成溶解度曲线，溶解度曲线内是两相区，而曲线外是单相区

3、。 组成介于EF之间的系统分为两层，一层是水在氯仿中的饱和溶液（C点），一层是氯仿在水中的饱和溶液（E点），这对溶液称为共轭溶液。K1L1、K2L2是连结线，连接线上的两点也为共轭溶液.由于醋酸在两层中并非等量分配，因此代表两层浓度的各对应点K1L1等的连线不一定与底边平行。 如已知物系点，则可根据连线利用杠杆规则求得共轭溶液数量的比值。 由于溶解度曲线内是两相区，而曲线外是单相区，利用体系在相变化时清浊现象的出现，可以判断体系中各组分间互溶度的大小，绘制溶解度曲线与连接线。如何用溶解度法作出具有一对共轭溶液的氯仿醋酸水体系相图？ 溶解度曲线的绘制：溶解度曲线的绘制： 本实验是向均相的氯仿醋酸

4、体系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，绘制溶解度曲线。 具体做法如下：具体做法如下： 预先混合互溶氯仿、醋酸溶液，其组成用N表示，在此透明的氯仿、醋酸溶液中加入水，则体系将沿着B移动，到L点时体系从清变混，此终点很明显。终点L的组成可根据氯仿、醋酸、水的用量算出。配制不同的氯仿、醋酸混合溶液，可得到一系列不同组成终点，则可画出溶解度曲线。连接线的绘制：连接线的绘制：根据所绘制的溶解度曲线，在两相区配制混合溶液，达平衡时，两相的组成一定，只需分析每相中的一个组分的含量(重量百分组成)，在溶解度曲线上就可以找出每相的组成点，连接共轭溶液组成点的连线，即为连结线。本实验先在两相

5、区内配制两个混合液(组成已知)，然后用NaOH分别滴定每对共轭相中的醋酸含量，根据醋酸含量在溶解度曲线上找出每对共轭相的组成点，连接此二组成点即为连结线(注意：连结线必须通过混合液的物系点)。 实验试剂与仪器实验试剂与仪器 带塞锥形瓶(100mL) 2只 带塞锥形瓶(25mL) 4只 酸式滴定管(20mL) 1只 碱式滴定管(50mL) 1只 移液管(1mL、2mL) 各1只 刻度移液管(10mL、20mL) 各1只 锥形瓶(150mL) 2只 冰醋酸(分析纯) 氯仿（分析纯） 标准NaOH溶液(0.2mo1dm-3) 酚酞指示剂。 实验步骤实验步骤 (1)测定溶解度曲线测定溶解度曲线 在洁净

6、的酸式滴定管内装水，用移液管移取6.00mL氯仿及1.00mL醋酸于干燥的100mL带塞锥形瓶中，然后慢慢滴加水，同时不停摇动，至溶液由清变浑，即为终点，记下水的体积，再向此瓶中加入2.00mL醋酸，体系又成均相，再用水滴定至终点，然后依次用同样方法加入4.0mL、7.0mL醋酸，分别用水滴至终点，记录每次各组分的用量。最后再加入40.00mL水，加塞摇动，并每间隔5min摇动一次，30min后用此溶液测连结线(溶液A)。 另取一只干燥的100mL带塞锥形瓶，用移液管加入2.00mL氯仿及5.00mL醋酸，用水滴至终点，以后依次加入3.00mL、6.00mL、8.00mL醋酸，分别用水滴定至终

7、点，并记录每次各组分的用量。最后再加入10.00mL氯仿和6.00mL醋酸，每隔5min摇一次，30min后用于测定另一条连结线(溶液B)。 (2(2）连结线的测定）连结线的测定 分别将上面所得的两份溶液(A、B)迅速移到干燥清洁的分液漏斗中，经半小时后，待二层液分清，将上下两层溶液分离。用干燥的移液管分别吸取A上层液约2mL，下层液约2mL于已称重的2个25mL带塞锥形瓶中，再称其重量，然后用水洗入100mL锥形瓶中，以酚酞为指示剂，用0.5moldm-3标准氢氧化钠溶液滴定各层溶液中醋酸的含量。 同法吸取B液上层2ml、下层2ml，称重并滴定之。思考：思考： （1）根据实验步骤，在进行上述

8、实验操作时，需记录那些实验数据？）根据实验步骤，在进行上述实验操作时，需记录那些实验数据？（2）利用这些实验数据如何获得溶解度曲线与连接线？并绘制出相图？）利用这些实验数据如何获得溶解度曲线与连接线？并绘制出相图？实验评注与拓展实验评注与拓展 (1) 因所测体系含有水的成分，故玻璃器皿均需干燥。 (2) 在滴加水的过程中须一滴一滴地加入，且需不停地摇动锥形瓶，由于分散的“油珠”颗粒能散射光线，所以体系出现浑浊，如在2min3min内仍不消失，即到终点。(3) 在实验过程中注意防止或尽可能减少氯仿和醋酸的挥发，测定连结线时取样要迅速。 （4）对于三元体系，只要组分间能形成一对以上的共轭溶液，原则上都能用溶解度法绘制相图。但选择体系时因考虑毒性小组分，各组分的挥发度尽可能小，并且各组分的溶解度受温度的影响较少，尽可能避免引入实验误差。提问与思考提问与思考 (1) 为什么根据体系由清变混的现象可测定相界， 确定终点？ (2) 如连结线不通过物系点，其原因可能是什么？ (3) 本实验中根据什么原理求出苯醋酸水体系 的连结线？（4）为什么说具有一对共轭溶液的三组分体系相图 对确定各区的萃取条件极为重要？参考文献（1）吴子生等主编物理化学实验，北京 高等教育出版社（