Изучение равновесия жидкость-пар в двойной системе

Цель работы: исследовать равновесие между жидкостью и паром и построить диаграмму равновесия температура кипения − состав двойной жидкой системы.

Теоретические основы работы

(см теоретическое введение)

Диаграммы равновесия жидкость – пар получают путем определения температур кипения чистых жидкостей и ряда их смесей, а также состава пара, находящегося в равновесии с этими смесями при температуре кипения. Работа выполняется на установке, представленной на рис. 6. В колбу 1 помещают кусочки фарфора и исследуемую жидкость. Температуру кипения жидкости измеряют термометром 2. Для отбора конденсата холодильник 3 приводят из положения а в положение б.

Приборы и материалы: Колба с боковым «отростком», термометр, холодильник, электронагреватель, рефрактометр, десять пробирок с притертыми пробками, пипетка, исследуемые жидкости (ацетон, толуол, вода и др.).

Порядок выполнения работы

1. Получить от преподавателя задание по используемым жидкостям.

2. Из двух жидкостей приготовить пять смесей различного состава (см. табл. 7).

Таблица 7

Опыт	Количество жидкости, мл
А	В

Смеси готовить в сухих пробирках с притертыми пробками.

3. Из каждой пробирки отобрать по 2-3 капли жидкости и определить на рефрактометре показатели преломления. Результаты использовать для построения калибровочной кривой.

4. Залить в колбу 5 мл жидкости А. Во избежание перегрева жидкости и для равномерного кипения на дно колбы помещают кусочки неглазурованного фарфора (кипелки). Включить электронагреватель и определить температуру кипения жидкости. Далее определить температуру кипения жидкости В.

5. Таким же образом определить температуру кипения смесей. Кроме того, для смесей необходимо определить состав равновесного пара. С этой целью, когда смесь закипит, записать ее температуру кипения, повернуть холодильник в положение б для отбора конденсата и собрать в сухую пробирку 4 – 7 капель конденсата. Чтобы состав пробы не изменился, пробирку немедленно закрыть пробкой, затем определить на рефрактометре показатель преломления конденсата.

Холодильник после отбора конденсата снова поставить в исходное положение. Аналогично исследуются остальные смеси.

6. Построить калибровочную кривую в координатах показатель преломления – состав жидкости. По калибровочной кривой найти состав конденсата для различных смесей.

7. Результаты оформить в виде табл. 8.

Таблица 8

Проба	Температура кипения, 0С	Показатель преломления	Процент А в жидкости, %	Процент А в конденсате, %
жидкости	конденсата
. . . и т.д.

8. По данным табл. 8 построить диаграмму равновесия жидкость – пар в координатах температура кипения – состав. При этом нижняя кривая строится по температурам кипения до отбора пробы и процентному составу смесей. Верхняя кривая строится по температурам кипения и процентному составу конденсата.

Контрольные вопросы

1. Какие растворы подчиняются законам Коновалова?

2. Какие растворы являются азеотропными?

3. Исследуйте диаграмму равновесия жидкость – пар и дайте характеристику каждой области диаграммы.

4. Какой из двух законов Коновалова справедлив для изучаемой нами системы?