【目的要求】

(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苯—醋酸—水体系的相图(溶解度曲线及连结线)。

【基本原理】

　　三组分体系C=3，当体系处于恒温恒压条件，根据相律，体系的条件自由度f*为

f* = 3 - Φ (1)

　　式中，Φ为体系的相数。体系最大条件自由度f*max =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间的关系，称为三元相图。通常用等边三角形坐标表示，见图1.1所示。
　　等边三角形顶点分别表示纯物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，三角形内任何一点都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。
　　本实验讨论的苯—醋酸—水体系属于具有一对共轭溶液的三液体体系，即三组分中二对液体A和B，A和C完全互溶，而另一对B和C只能有限度的混溶，见图1.2所示。

图1.1 等边三角形法表示三元相图 图1.2 共轭溶液的三元相图

　　图1.2中，E、K2、K1、P、L1、L2、F点构成溶解度曲线，K1L1、K2L2等是连结线。溶解度曲线内是两相区，即一层是苯在水中的饱和溶液，另一层是水在苯中的饱和溶液。曲线外是单相区。因此，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。本实验是向均相的苯—醋酸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。
　　为了绘制连结线，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)。

【仪器和试剂】

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)
苯(分析纯)
标准NaOH溶液(0.25mo1/l)
酚酞指示剂。

【实验步骤】 　　

１、测定互溶度曲线
　　(1)、在洁净的酸式滴定管内装水，用移液管取２.00mL苯及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。

　　(2)、再向此瓶中加入1.00mL醋酸，体系又成均相，再用水滴定至终点，记下水的体积。然后依次用同样方法加入2.00、3.00、4.00、6.00、4.00、4.00、6.00、6.00、8.00mL醋酸，分别用水滴至终点，记录每次各组分的用量。

　　(3)、在上述溶液中再加入15.00mL苯，加塞摇动，并每间隔5min摇动一次，30min后待溶液分层后，用此溶液测连结线。
　　
２、连结线的测定
　　上面所得的溶液，经半小时后，待二层液分清，用干燥的移液管(或滴管)分别吸取上层液约2mL，下层液约1mL于已称重的2个25mL带塞锥形瓶中，再分别称其重量，然后用水洗入150mL锥形瓶中，以酚酞为指示剂，用0.25mol/l标准氢氧化钠溶液滴定各层溶液中醋酸的含量。

【数据记录与处理】

　　温度： 　　　　　大气压： 　　　　　　

(1) 溶解度曲线的绘制

　　根据苯、醋酸和水的实际体积及由附录查得实验温度时三种试剂的密度，算出各组分的重量百分含量，列入表1.1和表1.2。

　　各物质密度与温度的关系如下：

　　CH3COOH：ρ(g/ml)＝1.0724 - (1.1229E-03)t - （0.0058E-06）tE+02 - (2.0E-09)tE+03

　　C6H6： 　ρ(g/ml)＝0.9005 - (1.0638E-03)t - （0.0376E-06）tE+02 - (2.213E-09)tE+03

表1.１　各组分的密度

表1.２　　各点组分的百分含量（％）

　　　　　注：１、表1.2中Ｑ为两相平衡时的物系点

　　　　　　　２、表1.2中12，13为图２中E、F两点，其数据参考表1.3。

表1.３　苯与水之间的相互溶解度

将以上组成数据在三角形坐标纸上作图，即得溶解度曲线。

CNaOH= 0.25 mol/l　

表1.4 共轭两相中醋酸的含量

	样　品				消耗ＮaＯＨ		醋酸含量（w%）
	取样量	瓶重	（瓶+样品）重	样品重	VＮaＯＨ	nＮaＯＨ	nCH3COＯＨ	mCH3COＯＨ	w%CH3COＯＨ
	(ml)	(g)	(g)	(g)	(ml)	(mol)	(mol)	(g)	(%)
上层	2	.	.	.	.	.	.	.	.
下层	1	.	.	.	.	.	.	.	.

　　(a)计算最后瓶中醋酸、苯、水的重量百分数，标在三角形坐标纸上，即得相应的物系点Q。
　　(b)将标出的各相醋酸含量点画在溶解度曲线上，上层醋酸含量画在含苯较多的一边，下层画在含水较多的一边，即可作出K1L1连结线，它应通过物系点Q。

【思考与讨论】

(1) 为什么根据体系由清变浑的现象即可测定相界？
(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？

【注意事项】

(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2min～3min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苯和醋酸的挥发，测定连结线时取样要迅速。