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【目的要求】
1.绘制常压下环己烷-异丙醇双液系的T—X图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。
2.学会阿贝折射仪的使用。
预习要求
1.了解绘制双液系相图的基本原理和方法。
2.了解本实验中有哪些注意事项。
3.熟悉阿贝折射仪的使用。
【基本原理】
在常温下，任意两种液体混合组成的体系称为双液体系。若两液体能按任意比例相互溶解，则称完全互溶双液体系;若只能部分互溶，则称部分互溶双液体系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界大气压相等时的温度。在一定的外压下，纯液体有确定的沸点。而双液体系的沸点不仅与外压有关，还与双液体系的组成有关。图Ⅲ-4-1是一种最简单的完全互溶双液系的T—X图。图中纵轴是温度(沸点)T，横轴是液体B的摩尔分数XB(或质量百分组成)，上面一条是气相线，下面一条是液相线，对应于同一沸点温度的二曲线上的两个点，就是互相成平衡的气相点和液相点，其相应的组成可从横轴上获得。因此如果在恒压下将溶液蒸馏，测定气相馏出液和液相蒸馏液的组成就能绘出T—X图。
如果液体与拉乌尔定律的偏差不大，在T—X图上溶液的沸点介于A、B二纯液体的沸点之间(见图Ⅲ-4-1)，实际溶液由于A、B二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在T—X图上会有最高或最低点出现，如图Ⅲ-4-2所示，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，靠蒸馏无法改变其组成。如HCl与水的体系具有最高恒沸点，苯与乙醇的体系则具有最低恒沸点。
图Ⅲ-4-1 完全互溶双液系 图III-4-2 完全互溶双液系的另一种类型相图
本实验是用回流冷凝法测定环已烷—异丙醇体系的沸点—组成图。其方法是用阿贝折射仪测定不同组成的体系，在沸点温度时气、液相的折射率，再从折射率—组成工作曲线上查得相应的组成，然后绘制沸点—组成图。
【仪器和试剂】
1.仪器 沸点仪1套; 恒温槽1台; 阿贝折射仪1台; 移液管(1mL)2支; 量筒3只; 小试管9支。
2.药品 环己烷; 异丙醇。
相关物理常数如下表
药品名称 |
折光率(20℃) |
密度ρ(g/cm3) |
沸点(℃) |
异丙醇 |
1.3776 |
0.785 |
82.5 |
环已烷 |
1.4264 |
0.779 |
81 |
【实验步骤】
１.测定沸点与组成的关系
| 序 号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 异丙醇(ml) |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
| 环已烷(ml) |
10 |
8 |
6 |
4 |
2 |
0 |
| W%(环已烷) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 实测折光率n |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
使用折光率仪测量上述混合溶液相应的折光率。以折射率对浓度作图，即可绘制工作曲线。
2.在沸点仪中加入25ml异丙醇，加入几小块沸石，加热使沸点仪中溶液沸腾，回流并观察温度计的变化，待温度稳定１min～２min，分别记下沸点仪中温度计的沸点仪温度t观和环境温度t环。用长毛细滴管从回流冷凝管口４吸取少许样品(即为气相样品)。再用另一支滴管烧瓶口２吸取沸点仪中的溶液，停止加热。把所取的样品冷却后，分别滴入折射仪中，测其折射率ng测其折射率nl。
由于溶液为纯异丙醇，所以测得的气相和液相的实测折光率n值应该一样，且同步骤１中序号为10的混合液的实测折光率n一致。
3.上述溶液中，分别依次加入１ml、２ml、３ml、４ml、５ml、１０ml、２０ml环已烷，再加入几小块沸石，加热回流，按步骤２方法，测得相应的沸点仪温度t观、环境温度t环、ng、nl。（每加两次样品后，可加入一小块沸石）
４.在沸点仪中加入25ml环已烷，加入几小块沸石，加热使沸点仪中溶液沸腾，回流并观察温度计的变化，待温度稳定１min～２min，分别记下沸点仪中温度计的沸点仪温度t观和环境温度t环。用长毛细滴管从回流冷凝管口４吸取少许样品(即为气相样品)。再用另一支滴管烧瓶口２吸取沸点仪中的溶液，停止加热。把所取的样品冷却后，分别滴入折射仪中，测其折射率ng测其折射率nl。
由于溶液为纯环已烷，所以测得的气相和液相的实测折光率n值应该一样，且同步骤１中序号为1的混合液的实测折光率n一致。
5.上述溶液中，分别依次加入0.2ml、0.3ml、0.5ml、1ml、4ml、5ml、10ml异丙醇，再加入几小块沸石，加热回流，按步骤２方法，测得相应的沸点仪温度t观、环境温度t环、ng、nl。（每加两次样品后，可加入一小块沸石）
【数据记录与处理】
1. 将实验中测得的折射率—组成数据列表，并绘制成工作曲线。
| 序 号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 异丙醇(ml) |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
| 环已烷(ml) |
10 |
8 |
6 |
4 |
2 |
0 |
| W%(环已烷) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 实测折光率n |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
其中 
２.在精确的测定中，还要对温度计的外露水银柱进行露茎校正和压力校正。
温度校正： T真 = t观 + kn(t观 - t环)
式中：k ＝0.00016，是玻璃的相对膨胀系数，n 为水银柱露出器外的长度（用度数℃）表示
压力校正： 
其中，Ｐ为实验前后大气压力的平均值（mmHg)
３.将实验中测得的沸点—折射率数据列表，并从工作曲线上查得相应的组成，获得沸点与组成的关系。
4.将各实验数据填入下表
25ml异丙醇＋。。。 室温： 大气压力：
序号 |
加入环已烷的量（ml） |
沸点温度校正处理 |
气相 |
液相 |
t观(℃) |
t环(℃) |
t真(℃) |
t正常(℃) |
ng |
W%(环已烷) |
nl |
W%(环已烷) |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
20 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
25ml环已烷＋。。。 室温： 大气压力：
序号 |
加入异丙醇的量（ml） |
沸点温度校正处理 |
气相 |
液相 |
t观(℃) |
t环(℃) |
t真(℃) |
t正常(℃) |
ng |
W%(环已烷) |
nl |
W%(环已烷) |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0.2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
0.3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4 |
0.5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5.绘制沸点—组成图，并标明最低恒沸点和组成。
【思考与讨论】
1.在该实验中，测定工作曲线时折射仪的恒温温度与测定样品时折射仪的恒温温度是否需要保持一致？为什么？
2.过热现象对实验产生什么影响？如何在实验中尽可能避免？
3.在连续测定法实验中，样品的加入量应十分精确吗？为什么？
4.试估计哪些因素是本实验的误差主要来源？
【注意事项】
1.由于整个体系并非绝对恒温，气、液两相的温度会有少许差别，因此沸点仪中，温度计水银球的位置应一半浸在溶液中，一半露在蒸气中。并随着溶液量的增加要不断调节水银球的位置。
2.实验中尽可能避免过热现象，为此每加两次样品后，可加入一小块沸石，同时要控制好液体的回流速度，不宜过快或过慢（回流速度的快慢可调节加热温度来控制）。
3.在每一份样品的蒸馏过程中，由于整个体系的成分不可能保持恒定，因此平衡温度会略有变化，特别是当溶液中两种组成的量相差较大时，变化更为明显。为此每加入一次样品后，只要待溶液沸腾，正常回流１min～２min后，即可取样测定，不宜等待时间过长。
4.每次取样量不宜过多，取样时毛细滴管一定要干燥，不能留有上次的残液，气相取样口的残液亦要擦干净。
5.整个实验过程中，通过折射仪的水温要恒定，使用折射仪时，棱镜不能触及硬物(如滴管)，擦拭棱镜用擦镜纸。
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