Лабораторная работа n 3 «перегонка двух смешивающихся жидкостей»
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Соотношение между компонентами жидкой смеси в большинстве случаев отлично от соотношения этих компонентов в параобразной фазе, находящейся в равновесии с жидкостью. По мере испарения более летучего компонента температура кипения смеси непрерывно растет, находясь в зависимости от состава смеси. Зависимость температуры кипения от состава смеси при постоянном давлении изображается на диаграммах.
Диаграмма "температура-состав" может быть построена, если известны состав жидкости и состав пара при данной температуре.
2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомиться с перегонкой взаимно растворяющихся жидкостей, определить для данной бинарной системы равновесные концентрации паров и жидкостей при постоянном давлении и различных температурах и построить на основании опытных данных диаграмму температура - состав пара и состав жидкости.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
В начале работы строится калибровочная прямая для определения состава смеси по показателям преломления по прилагаемой таблице.
Состав смеси
1. Чистый компонент А 2. 4 мл А + 1 мл В
3. 3 мл А + 2 мл В 4. 2 мл А + 3 мл В
5. 1 мл А + 4 мл В 6. Чистый компонент В
Опыты проводят на приборе, схема которого представлена на рис.1
Рис.1. 1-стеклянный сосуд для кипения; 2-термометр;
3-водяной холодильник; 4-отросток для конденсата;
5-электронагреватель
В сухой сосуд для кипения наливают пипеткой 20 мл относительно высококипящей жидкости и 5 мл более низкокипящей жидкости. Плотно закрывают сосуд 1 пробкой с термометром 2. Пускают через холодильник 3 слабый ток воды, а затем устанавливают под сосудом 1 и включают электронагреватель. После того как жидкость в сосуде 1 закипит, а показание термометра 2 станет практически постоянный, подводят под отросток 4 пробирку и дренируют в нее конденсат, открыв на несколько секунд кран. Когда в отростке 4 вновь наберется конденсат, отмечают температуру T1 , выключают и убирают в сторону электронагреватель и, когда показание термометра понизится примерно на 40°С, в пробирку дренируют конденсат из отростка 4, а в другую пробирку отбирают пипеткой жидкость из сосуда 1. После охлаждения до комнатной температуры определяют показатели преломления проб конденсата и жидкости и с помощью калибровочного графика устанавливают их состав.
Далее в сосуд 1 добавляют 5 мл компонента В, нагревают до кипения, отбирают пробы и анализируют их. Всего определяют равновесные составы конденсата (пара) и жидкости для 3-5 значений температур.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
По полученным данным строят диаграмму перегонки в координатах температурах кипения - состав (содержание компонента в % об.). Для этого проводят изотермические линии, соответствующие температурам кипения смесей, и на каждой линии наносят точки, соответствующие составу пара и жидкости. Затем точки каждой фазы соединяют главной линией с точками, соответствующими температурам кипения чистых компонентов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Жидкие бинарные смеси. Закон Рауля для летучих веществ.
2. Положительные и отрицательные отклонения от закона Рауля.
3. Первый и второй законы Коновалова.
4. Перегонка, азеотропные смеси. Правило рычага.
5. Построение диаграммы температуры кипения - состав пара и жидкости. Анализ этих диаграмм.
Методика выполнения работы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Стромберг A.F., Семченко Д.П. Физическая химия. - М.: Высшая школа. 1973.
2. Краткий курс физической химии. - М.: Высшая школа, 1978.
3. Физическая химия /Под ред. К.С.Краснова. - М.: Высшая школа, 1982.