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?
