Главная страница
 
 

УЧЕБНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ

ПРОГРАММА
КУРСА

КОНСПЕКТ
ЛЕКЦИЙ   

ВОПРОСЫ ДЛЯ
КОЛЛОКВИУМА

РЕКОМЕНДУЕМАЯ
ЛИТЕРАТУРА

Кафедра физхимии ЮФУ (РГУ)

ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

для студентов химического факультета

Работа № 7
ИЗУЧЕНИЕ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКИЙ РАСТВОР – ПАР В БИНАРНЫХ
СИСТЕМАХ

Задания к работе

1. Определить на приборе Свентославского температуры кипения двух неограниченно смешивающихся органических растворителей и их смесей различных концентраций (по указанию преподавателя); отобрать пробы конденсата.

2. Определить показатели преломления чистых веществ, исходных растворов и проб конденсата.

3. Построить калибровочный график зависимости показателя преломления от состава раствора и с его помощью определить состав проб конденсата.

4. Построить диаграмму температура кипения – состав жидкости и равновесного пара; сделать вывод о наличии либо отсутствии отклонений от закона Рауля для изученной системы. В случае наличия экстремума на кривой состав – температура кипения определить состав азеотропной смеси.

 
Описание работы

Целью данной работы является построение диаграммы равновесия жидкость – пар в координатах состав – температура кипения при атмосферном давлении для бинарной системы, состоящей из неограниченно смешивающихся жидкостей. Для этого следует:

а) приготовить растворы заданных концентраций в необходимых количествах;

б) определить температуры кипения чистых компонентов и растворов при атмосферном давлении;

в) определить состав пара, находящегося при температуре кипения в равновесии с каждым из растворов.

 
1. Приготовление растворов

В сухих колбах с притёртыми пробками приготавливают по 15 мл растворов шести различных концентраций, смешивая отмеренные с помощью пипетки количества каких-либо органических растворителей (по указанию преподавателя или лаборанта). Колбы с растворами следует держать плотно закрытыми.

Объёмы компонентов, используемые для приготовления растворов, указаны в таблице 1, в которую впоследствии заносятся и все полученные экспериментальные данные.

 
       Таблица 1.

Здесь W_B – объёмная доля компонента В соответственно в растворе и конденсате;
            V_A и V_B – объёмы компонентов А и В, используемые для приготовления растворов;
            t_кип – температура кипения раствора при атмосферном давлении;
            n – показатель преломления конденсата.

 
2. Определение температур кипения и отбор проб конденсата

Определение температур кипения и отбор проб конденсата осуществляется с использованием прибора Свентославского. Схема прибора приведена на рис. 1. 

Внимание! При выполнении работы используется открытое пламя! Работу надлежит выполнять только под тягой с соблюдением всех необходимых мер безопасности!

             Рисунок 1. Прибор Свентославского

 
В перегонный куб помещают 15 мл исследуемой жидкости (раствора либо чистого компонента) и спиртовкой нагревают жидкость до стабильного кипения (кран для слива конденсата при этом должен быть закрыт). Во избежание перегрева жидкости в перегонный куб следует поместить кипятильные камешки. После появления жидкости в кармане для сбора конденсата записывают температуру кипения. Скорость нагрева подбирают опытным путём таким образом, чтобы накопление конденсата в кармане происходило возможно медленнее. После заполнения кармана нагревание немедленно прекращают и гасят спиртовку. Конденсат переливают из кармана в нумерованную пробирку с притёртой пробкой.

Кубовой остаток сливают под тягой в специально отведённую склянку, прибор тщательно продувают воздухом для удаления остатков жидкости. После этого приступают к следующему опыту.

 
3. Определение состава пара

Состав собранного конденсата, который принимают равным составу равновесного пара при температуре кипения раствора, определяют рефрактометрическим методом. Показатель преломления раствора линейно зависит от его концентрации, выраженной в объемных долях W.

                         (1)

Определение состава конденсата производится по калибровочному графику. Для его построения измеряют показатели преломления чистых компонентов А и В (или, если нет уверенности в чистоте исходных растворителей, для конденсата, собранного при определении температур их кипения) и проводят на графике зависимости показателя преломления n от объёмной доли W_В компонента В прямую, соединяющую полученные значения (рис. 2).

           Рисунок 2. Калибровочный график зависимости
           показателя преломления от состава

 
По величинам показателей преломления образцов конденсата n_x определяют с помощью калибровочного графика объёмную долю компонента В. Полученные результаты заносят в таблицу 1.

 
4. Построение диаграммы температура кипения – состав

Полученные данные позволяют построить диаграмму состояния системы в координатах температура – состав, выраженный в объёмных долях. Однако на практике, как правило, используются диаграммы состояния, в которых состав системы выражен в мольных долях. Поэтому для построения диаграммы состояния системы необходимо пересчитать содержание компонента В из объёмной доли W_B в мольную долю X_B по формуле (2):

                 (2)

Здесь М_А и М_В – молярная масса компонента А и В соответственно;
            ρ_А и ρ_В – плотность компонентов А и В соответственно.

 
После пересчёта состава раствора и пара в мольные доли строят диаграмму состояния системы. На графике в координатах состав - температура наносят точки, образующие две зависимости: зависимость температуры кипения от состава раствора и зависимость температуры кипения раствора от состава равновесного пара (рис. 3). Соединяя эти точки, получают диаграмму состояния системы.

         Рисунок 3. Построение диаграммы состояния системы 
         раствор – пар.

 
В таблице 2 приведены характеристики растворителей, используемых при выполнении данной лабораторной работы. Величины показателя преломления и плотности даны для температуры 20 °С.

 
       Таблица 2.
       Некоторые характеристики используемых растворителей

 
Другие работы:

№ 1. Калориметрическое определение теплоты растворения

№ 2. Калориметрическое определение теплоты нейтрализации

№ 3. Изучение равновесия гомогенной химической реакции в растворе

№ 4. Градуировка термопары

№ 5. Построение диаграммы плавкости двухкомпонентной системы

№ 6. Определения коэффициента распределения вещества между двумя жидкими фазами

№ 7. Изучение равновесия жидкий раствор – пар в бинарных системах

№ 8. Определение молекулярной массы растворенного вещества криоскопическим методом

№ 9. Определение степени диссоциации электролита криоскопическим методом

№ 10. Определение константы скорости гидролиза сахарозы

№ 11. Определение константы скорости и энергии активации реакции иодирования ацетона

№ 12. Определение константы скорости и энергии активации реакции гидролиза уксусного ангидрида

№ 13. Определение молярной рефракции вещества

В начало страницы

©  Кафедра физической и коллоидной химии ЮФУ (РГУ)