温州大学：材料工程实验教案（现代物理化学实验PPT）实验6 三组分体系等温相图

实验8三组分体系等温相图何广平物理化学研究室

实验8 三组分体系等温相图 物理化学研究室 何广平

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一醋酸一水体系相图

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，体系的条件自由度丹*为* = 3 - Φ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之间的关系，称为三元相图。通常用等边三角形坐标表示

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 - Φ 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。A(HAC)B%A%QL2CEFC%B(H,O)C(C,H)

什么是三角形坐标？ • 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：（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？他们为什么称为共溶液？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。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

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？ • 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。 • 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一醋酸一水体系相图？溶解度曲线的绘制：本实验是向均相的氯仿一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，绘制溶解度曲线。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

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： 本实验是向均相的氯仿—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，绘制溶解度曲线。 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：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，AHAC)只需分析每相中的一个组分的含量(重量百分组成)，在溶B%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A%本实验先在两相区内配制两Q:个混合液(组成已知），然后用NaOH分别滴定每对共轭相EF中的醋酸含量，根据醋酸含C%B(H,O)C(C,H)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)

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2只带塞锥形瓶(100mL)4只带塞锥形瓶(25mL)1只酸式滴定管(20mL)1只碱式滴定管（50mL）各1只移液管(1mL、2mL)刻度移液管(10mL、20mL）各1只2只锥形瓶(150mL)冰醋酸(分析纯)氯仿（分析纯）标准NaOH溶液(0.2mo1·dm-3)酚指示剂

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(0.2mo1·dm-3) • 酚酞指示剂

实验步骤1）测定溶解度曲线在洁净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)

实验步骤 (1)测定溶解度曲线 • 在洁净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）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。用于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：（1）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？

(2）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0.5mol·dm-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： （1）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？