《物理化学实验》讲义 - 图文(7)

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看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时，自由度 f*=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图7-1所示。对溶液两相 共存时，自由度f*=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝 固热，使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现 水平线段，如图7-2所示。由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回 升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并 按图7.2中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出，而真正的平衡 浓度又难于直接测定，实验总是用稀溶液，并控制条件使其晶体析出量 很少，所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响。 图 7-1 冷却曲线 图7-2 冷却曲线 本实验测纯溶剂和溶液凝固点之差，由于差值较小，所以测温需用 较精密仪器，本实验使用FPD-2A/3A型凝固点温差测定仪。 7.3 实验仪器与药品 FPD-2A/3A型凝固点测定仪1套（见图7.3），烧杯2个，压片机1个， 移液管（25mL）1只。环己烷，萘和冰。 图7-3 FPD-2A/3A型凝固点测定仪装置 第 29 页

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7.4 实验步骤 1．按图7-3连接好仪器设备，接通电源。 2．从加水口加入冰水混合物，拉动搅拌杆，测量调节水浴温度使其 低于环己烷凝固点温度2~3℃（约在2.5℃左右）。并不断加入碎冰同时 搅拌使冰浴温度基本保持不变。 3．测量管放入空气套管中（空气套管放入冰浴里），将温差测量仪 经导向孔插入测量管中待读数趋于稳定后，按下置零按键对温差测量仪 置零。 4．移取25ml环己烷，注入测量管中，记下环己烷的温度值连同搅拌头 和温度探头一起取出测量管直接放在冰浴中，将调速开关放在慢的位置， 打开电源开关，搅拌头转动，且箱内灯亮。使环己烷逐步冷却。（如观 察窗壁上有冰雾可打开观察窗玻璃进行擦除）。当刚有固体析出时，迅 速取出测量管，擦干管外冰水后插入空气管中（空气管可根据环境温度 决定是否放在冰浴里），观察温度温差测量仪数字显示值，趋于稳定， 读数及为环己烷的凝固点参考温度。 5．取出测量管，待管中固体完全溶化（可用手焐热），再将测量管 插入冰浴中，温度降至略高于凝固点参考值0.5℃时，迅速取出测量管， 擦干后放入空气套管中，使环己烷的温度均匀下降，当温度低于凝固点 参考值时，将调速开关拨到快挡，（防止过冷使固体析出）到有温差微 小上升或下降减缓，调速开关拨到慢挡，注意观察读数直到稳定，即为 环己烷的凝固点。 6．以上步骤重复三次，要求平均误差小于±0.003℃。 7．溶液凝固点的测量。取出测量管，使环己烷熔化按步骤6的方法，加 入压成片的0.2g~0.3g的萘，待其溶解后，重复4、5、6的步骤，测出溶 液的凝固点。（理论值萘溶液的凝固点下降至0.5℃） 8．实验完毕，将电源开关置于断的位置，排净冰水混合物，倒出溶液样 品，清洗试管。 第 30 页

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7.5 数据记录与处理 1．由环己烷的密度，计算所取环己烷的重量WA。 2．由测定的纯溶剂，溶液凝固点计算萘的摩尔质量，并计算与理论 值的相对误差。 已知环己烷的凝固点为279.7K，Kf =20.1kg·K·mol-1 7.6 实验注意事项 1．插拔连接搅拌器的插头，一定要切断电源开关。 2．温度在低于溶液凝固点3℃为宜。 3．高温高湿季节不宜做此实验。 4．溶液溶质的纯度直接影响实验结果。 5．实验时要保持搅拌头不与试管壁摩擦。 7.7 思考题 1．为什么要先测近似凝固点？ 2．根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？ 第 31 页

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实验八 双液系气液平衡相图 8.1 实验目的 1．用沸点仪测定在常压下环已烷-乙醇的气液平衡相图。 2．了解沸点的测定方法。 3．掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法。 8.2 实验原理 1．液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压和外压相等时的温度。在一定 外压下，纯液体的沸点有确定的值。但对于完全互溶的双液系，沸点不 仅与外压有关，而且还与双液系的组成有关。 2．用阿贝折射仪测定气液组成的折光率，来获得气液组成。 8.3 实验仪器与药品 双液系气液平衡相图装置一套（见图8-1），阿贝折射仪一台，超级恒温. 槽1台，吸液管20只。环己烷（A.R）和异丙醇（A.R） 图8-1 双液系气液平衡相图装置 8.4 实验步骤 1．配置含乙醇为5%、10%、25%、35%、50%、75%、85%、90% 和95%质量的环己烷标准溶液。 第 32 页

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202．分别测定上述9个标准溶液的折光率，然后绘制nD与质量分数 的关系曲线（课时少的有实验教师或实验员准备）。 3．安装好干燥的沸点仪（见图8-1）。 4．加入纯乙醇25ml左右，盖好瓶塞，使电热丝浸入液体中，温度 探头到液面1/3处。 5．开冷凝水，调节合适电电流（<2A）接通电热丝至沸腾温度，待 温度恒定后，读下该温度值。 6．停止加热（每次将电流调整旋钮逆时针调到最小），将取样管自 冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中，取气相冷凝液样，迅速用阿贝折射 仪测其折光率。取液相液样，用阿贝折射仪测其折光率。 7．有上述方法分别加入1mL、3mL、3mL、5mL和9mL的环己烷， 分别测定气液相的折射率，另外各次实验后的溶液均到回原瓶中，也要 注意室内气压的读数。 8．在沸点仪中加入纯环已烷30mL左右，重复3、4、5步骤。但混 合液中分别加入0.5mL、1mL、1mL、3mL、5mL和7.5mL重复上述操作。 9．根据环已烷-乙醇的标准溶液的折射率，将上述数据转绘制T-W% 相图。 10．实验完毕后，关闭冷凝水，清洗仪器，关闭电源，整理实验台。 8.5 阿贝折光仪的使用 1．用擦镜纸将镜面擦干，取样管垂直向下将样品滴加在镜面上，注 意不要有气泡，然后将上棱镜合上，关上旋钮。 2．打开遮光板，合上反射镜。 3．轻轻旋转目镜，使视野最清晰。 4．旋转刻度调节手轮（下手轮），使目镜中出现明暗面（中间有色 散面） 5．旋转色散调节手轮（上手轮），使目镜中色散面消失，出现半明 半暗面。 6．再旋转刻度调节手轮（下手轮），使分界线处在十字相交点。 第 33 页