二元气液相平衡数据测定处理结果

实验数据处理乙醇浓度的计算利用实验参考书提供的乙醇标准曲线数据，由折光率和乙醇摩尔百分率关系用内插法得到乙醇摩尔分率如表1.计算示例：以第一组气相为例第一组的气相折光率为1.3595落在折光率1.3594-1.3599之间，对应的乙醇摩尔分率为0.9379-0.8810.插值法计算如下：1.3599-1.3595_1.3599-1.35940.8810-x~=0.8810-0.9379解出x=0.9265，水的气相摩尔分率=1-x-=0.0735.温度计暴露温度校正n=t观-(50-1.6*6.7)，t室=25°C,t实际二t观+0.00016n(t观-t室)；tp=t实际+0.000125(t室+273)(P-760)，因为本小组实验的P大于标准大气压，所以用P-760O计算示例：以第一组为例；n=t观-39.28=77.81-39.28=38.53，t实际=77.81+0.00016*38.53*(77.81-25)=78.14°C平衡温度计算：tp=t实际+0.000125(t室+273)(P-760)=78.18+0.000125(25+273)(761.313-760)=78.19C实验测得的温度和压强以及摩尔分率如表1、表二。由所得的二元气液平衡数据表记录如表二。活度计算示例：以第一组气相为例根据安托尼(Antoine)公式，lg(Ps)=A-B/(C+t/C)，求出不同平衡温度下乙醇和水的饱和气压，乙醇的安托尼(Antoine)参数:A=8.21330,B=1652.050,C=231.480,水的安托尼(Antoine)参数：A=7.96681,B=1668.21,C=228。计算乙醇的饱和蒸汽压：lgP=8.2133-1652.05/(231.48+78.19)，得P=755.879mmHg;计算水的饱和蒸汽压：lgP=7.96681-1668.21/(228+78.19)，得P=330.029mmHg;计算活度系数：由简化后的公式：Y=41xpo乙醇的活度系数：YA=(P*yA)/(xA*P0)=(761.313*0.9265)/(0.8718*755.879)=1.0704水的活度系数：YB=(P*yB)/(xB*P0)=(761.313*0.0735)/(0.1282*330.029)=1.3225由二元气液平衡数据绘制的相图如图2o组数1234567 t观（C） 77.81 77.90_78.35_78.82__79.00 _80.30 81.50_t实际(C)78.1478.2378.6879.1679.3480.6681.88 平衡温度(C) 78.19_78.28_78.74_79.22__79.40 _80.72 81.94_乙醇的饱和蒸气压(mmHg)755.879758.622772.459787.138792.822834.911875.421水的饱和蒸气压(mmHg)330.029331.266337.508344.135 346.701 365.726384.064实验时实际压力(mmHg)761.313761.313761.163761.163761.163761.163761.163

^相 折光率平均乙醇摩尔分率水的摩尔分率第一组1.3594—1.3595—1.3596—1.3595——0.9265 ―0.0735 第二组1.3608—1.3606—1.3607—1.3607—―0.8076 —0.1924 第三组1.3611—1.3612—1.3612—1.3612——0.7584 ―0.2416 /1J *xlL箪四组1.3613—1.3614—1.3613—1.3613——0.7476 ―0.2524 第五组1.3614—1.3617—1.3614—1.3615—―0.7259 —0.2741 /1J—1_L*_L第六组136181361813615136170551904481箪七组1.3618—1.3615—1.3614—1.3616——0.4893 ―0.5107 液相折光率平均乙醇摩尔分率水的摩尔分率yAyR箪一组1.3601—1.3598—1.3600——0.8718 0.12821.07041.3225/1Jx1L第一组1.3609—1.3610—1.3608—1.3609—―0.7893 0.21071.02682.0986 第三组 1.3617—1.3615—1.3615—1.3616——0.7150 0.28501.04521.9118箪四组1.3620—1.3619—1.3619—1.3619——0.6228 0.37721.16081.4800第五组1.3618—1.3618—1.3616—1.3617—05050 0.49501.38001.2157/1J—1_L*_L第六组13607—13602—13605—13605——03163 068371590713641 第七组 1.3583—1.3580—1.3581—1.3581——0.2625 0.73751.62071.3724表二xyT第一组0.87180.926578.19第二组0.78930.807678.28第二组0.71500.758478.74第四组0.62280.747679.22第五组0.50500.725979.40第六组0.31630.551980.72第七组0.26250.489381.94表三.乙醇气液相摩尔分率与平衡温度关系图乙醇摩尔分数一*—气相一L液相图一.乙醇折光率与与乙醇摩尔分数关系图乙醇摩尔分数r-乙醇摩尔分数r-气相-•一液相图二.乙醇气液相平衡温度与乙醇摩尔分数关系图思考题影响气液平衡测定准确度的因素有哪些？答：影响准确度的因素有温度和压强，装置气密性，温度计灵敏度，折射仪读数准确性等。为什么即使在常低压下，乙醇蒸汽也不能当做理想气体看待？答：乙醇蒸汽之间存在氢键，存在多分子的缔合体，所以不能当做理想气体看待。本实验装置如何防止气液平衡釜闪蒸、精馏现象发生？如何防止爆沸现象发生？答：当加热功率过高时，溶液往往会产生完全汽化，将原组成溶液瞬间完全变为蒸气，即闪蒸。显然，闪蒸得到的气液组成不是平衡的组成。为此需要调节适当的加热功率，以控制蒸气冷凝液的回流速度。蒸馏器所得的平衡数据是溶液一次汽化平衡的结果。但蒸气在上升过程中又遇到液相冷凝液，则又可进行再次汽化，这样就形成了多次蒸馏的精馏操作。其结果是得不到蒸馏器应得的平衡数据。为此，在蒸馏器上部必须进行保温，使气相部位略高于液相，以防止蒸气过早的冷凝。由于沸腾时气泡生成困难，暴沸现象常会发生。避免的方法是提供气泡生成中心或造成溶液局部过热。为此，可在实验中鼓入小气泡或在加热管的外壁造成粗糙表面以利于形成气穴;或将电热丝直接与溶液接触，造成局部过热。如何计算乙醇-水二元系的活度系数？答：根据安托尼(Antoine)公式，lg(Ps/kPa)=A-B/(C+t/°C)，求出不同平衡温度下乙醇和水的饱和气压，乙醇的安托尼(Antoine)参数:A=8.21330,B=1652.050,C=231.480,水的安托尼(Antoine)参数：A=7.96681,B=1668.21,C=228。当达到平衡时，除了两相的温度和压力分别相等外，每一组分化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：f.=" (1)4叫=7气常压下，气相可视为理想气体，再忽略压力对流体逸度的影响，匕