三组分液-液系统相图的绘制
三组分液-液系统相图的绘制
一、实验目的
1. 熟悉相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。 2. 用溶解度法作出苯-乙酸-水体系的相图。 二、实验原理
对于三组分体系C=3，当处于恒温恒压条件时，根据相律，其自由度f *为：
f *=3-P
式中，P 为体系的相数。体系最大条件自由度f *max ＝3－1＝2，因此，浓度变量最多只有两个，可用平面图表示体系状态和组成间的关系，通常是用等边三角形坐标表示，称之为三元相图。如图2-6所示。等边三角形的三个顶点分别表示纯物质A 、B 、C ，三条边AB 、BC 、CA 分别表示A 和B 、B 和C 、C 和A 所组成的二组分体系的组成，三角形内任何一点都表示三组分体系的组成。图2-6中， P 点的组成表示如下：
经P 点作平行于三角形三边的直线，并交三边于a 、b 、c 三点。若将三边均分成100等份，则P 点的A 、B 、C 组成分别为：A ％=Pa =Cb ，B ％=Pb =Ac ，C ％=Pc =Ba 。
苯-乙酸-水是属于具有一对共轭溶液的三液体体系，即三组分中二对液体A 和B ，A 和C 完全互溶，而另一对液体B 和C 只能有限度的混溶，其相图如图2-7所示。
图2中，E
、K 2、K 1、P 、L 1、L 2、F 点构成溶解度曲线，K 1L 1和K 2L 2
是连结线。溶解度曲线内是两相区，即一层是苯在水中的饱和溶液，另一层是水在苯中的饱和溶液。曲线外是单相区。因此，利用体系在相变化时出现的清浊现象，可以判断体系中各组分间互溶度的大小。一般来说，溶液由清变浑时，肉眼较易分辨。所以本实验是用向均相的苯-乙酸体系中滴加水使之变成二相混合物的方法，确定二相间的相互溶解度。 三、仪器药品
仪器：具塞锥形瓶(100mL)1只；酸式滴定管(20mL)1只； 移液管(1mL、2mL) 各1只；刻度移液管(10mL)1只。
药品：冰乙酸(AR.)；苯(AR.)；去离子水等。
四、实验步骤
1. 测定互溶度曲线
在洁净的酸式滴定管内装水，用移液管移取10.00mL 苯及2.00mL 醋酸，置于干燥的100mL 具塞锥形瓶中，然后在不停地摇动下慢慢地滴加水，至溶液由清变浑时，即为终点，记下水的体积。向此瓶中再
加入1.00mL 醋酸，使体系成为均相，继续用水滴定至终点。然后依次用同样方法加入1.00mL 、1.00mL 、1.00mL 、2.00ml 、10.00ml 乙酸，分别再用水滴至终点，记录每次各组分的用量。
五、数据处理
室温： 23.8℃ 气压： 100.82kPa 1. 溶解度曲线的绘制
根据苯、乙酸和水的实际体积及由附录查得实验温度时三种试剂的密度（表 1），算出各组分的质量百分含量，列入表2；
表1 实验温度时试剂的密度
表2 不同实验条件下各组分的质量百分数
v/ml
14.0029.00317.00425.0052.0063.0074.0085.0096.00108.001118.001213
编号
醋酸苯水
w/g4.189.4017.7526.112.093.134.185.226.278.3618.80v/ml10.0010.0010.0010.001.001.001.001.001.001.001.00w/g8.768.768.768.760.880.880.880.880.880.880.88v/ml0.320.891.982.640.250.560.700.811.051.6613.32w/g0.320.891.972.630.250.560.700.811.051.6613.28
总质量/g
质量百分数/%醋酸苯
水
13.26
19.0528.4937.503.214.575.756.918.1910.8932.96
31.5149.3562.3269.6264.9968.5972.6375.6276.5276.7557.040.000.0066.0845.9930.7523.3627.2519.1815.2312.6810.708.052.660.1899.94
2.414.666.937.027.7612.2312.1411.7012.7915.2140.3099.820.06根据上表数据绘制出溶解度曲线，即乙酸-苯-水溶液的三元相图。
图3 苯-乙酸-水的三元相图
六、注意事项
1. 因所测体系含有水的成分，故玻璃器皿均需干燥。 2. 在滴加水的过程中须一滴一滴地加入，且需不停地摇动锥形瓶，由于分散的“油珠”颗粒能散射光线，所以体系出现浑浊，如在2-3min 内仍不消失，即达到终点。当体系中醋酸含量少时要特别注意慢滴，含量多时开始可快些，接近终点时仍然要逐滴加入。 七、思考题
1. 为什么根据体系由清变浑的现象即可测定相界？
答：因为本实验是向匀相的苯-乙酸-水体系滴加水使之变成二相混合物的方法，确定二相间的互相溶解度。