Лабораторная работа №4 Изучение равновесия в двухкомпонентной системе «жидкость-пар».

Цель работы: изучить равновесие в двухкомпонентной системе «жидкость-пар», построить диаграмму состояния «состав раствора – температура кипения».

Диаграмма равновесия двухкомпонентной системы «жидкость – пар» в координатах «температура – состав» при постоянном давлении должна иметь следующий вид, рис. 2.

Т

Т⁰_В

Т⁰_А

А

(100%)

В

(100%)

Рис. 2. Диаграмма равновесного состояния двухкомпонентной смеси «жидкость-пар».

Точки Т⁰_А и Т⁰_В – температуры кипения соответствующих чистых компонентов А и В. Верхнее поле на диаграмме отвечает пару, нижнее – жидкости. Нижняя кривая характеризует зависимость температуры кипения раствора от его состава (концентрации). Верхняя кривая показывает состав пара, находящегося в равновесии с жидкостью при температуре его кипения. Между этими кривыми находится область гетерогенного равновесия «жидкость – пар».

Порядок выполнения лабораторной работы.

1. Приготовить десять растворов смеси двух органических жидкостей толуола C₆H₅CH₃ и хлороформа CHCl₃ следующего состава:

1) Толуол 100% - 50см³

2) Толуол 95% - 47,5см³ + 2,5см³ хлороформа.

3) Толуол 90% - 45,0см³ + 5,0см³ хлороформа.

4) Толуол 85% - 42,5см³ + 7,5см³ хлороформа.

5) Толуол 80% - 40,5см³ + 9,5см³ хлороформа.

6) Толуол 70% - 35,0см³ + 15,0см³ хлороформа.

7) Толуол 60% - 30,0см³ + 20,0см³ хлороформа.

8) Толуол 45% - 22,5см³ + 27,5см³ хлороформа.

9) Толуол 30% - 15,0см³ + 35,0см³ хлороформа.

10) Толуол 0% - 50,0см³ хлороформа 100%.

Смеси готовят в сухих конических колбах с притертыми пробками.

2. Измерить показатели преломления чистых жидкостей и растворов известного состава с помощью рефрактометра.

3. Построить кривую зависимости показателя преломления от состава раствора. Калибровочную кривую использовать для определения состава раствора неизвестной концентрации по его показателю преломления.

4. Определить температуру кипения чистых компонентов и их смесей с помощью прибора изображенного на рис.3. для этого в колбу 1 налить 40см³ жидкости и поместить фарфоровые кусочки (кипелки). Кипелки способствуют равномерному кипению жидкости и предотвращают ее перегрев.

Рис.3. Установка для определения температуры кипения органических жидкостей:

1 – колба с жидкостью, помещенная в водяную баню; 2 – термометр; 3 – водяной холодильник в положении для конденсации пара; 4 – холодильник в положении для отбора конденсата.

Колбу закрыть пробкой с термометром таким образом, чтобы шарик термометра был погружен в жидкость. Колбу соединить с холодильником, пустить в него воду и медленно нагревать колбу.

После того, как температура жидкости перестанет изменяться записать температуру кипения. Затем холодильник повернуть в положение для отбора конденсата, т.е. открытым концом вниз. В заранее приготовленную сухую пробирку отобрать 5…10 капель конденсата; пробирку закрыть пробкой. Холодильник вновь установить в вертикальное положение; продолжить кипячение 2…3 минуты и вновь записать температуру кипения. При этом температура не должна отличаться от температуры до отбора пробы более чем на 1 градус. Нагревание прекратить, сосуд охладить и содержимое его вылить в склянку для слива.

Аналогичные измерения температуры кипения жидкостей провести со всеми 10 смесями. Перед каждым опытом кипелки заливают новым раствором, им же споласкивают колбу.

5. Измерить показатель преломления конденсата, собранный в пробирке. По измеренным показателям преломления конденсата, пользуясь калибровочной кривой определить состав пара жидкости, температуру кипения которой определяли.

6. Полученные экспериментальные данные записать в табл.5:

Таблица 5