Лабораторная работа №1 Определение равновесных концентраций

Цель работы:

1. Ознакомление с одним из методов исследования равновесия между жидкостью и паром бинарной смеси жидкостей, смешивающихся между собой во всех отношениях;

2. Сравнение экспериментальных данных с вычисленными теоретически.

1 - колба; 2 – центральная трубка; 3 – термометр; 4 – пробка;

5 – воронка с пробкой; 6 – карман для термометра;

7 – конденсатор-холодильник; 8 – трубка; 9 – сборник; 10-11 – краны

12 – гидрозатвор; 13 – кипятильник; 14 - воздушка

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки

1 Методика проведения эксперимента

Сырье – предварительно подготовленная смесь гептана и толуола в количестве 180 см³ заливается в прибор Отмера через воронку 5. Пуск установки начинается с подачи воды в конденсатор-холодильник 7. Затем включается кипятильник, и обогрев верхней части прибора Отмера. Интенсивность кипения регулируется автотрансформатором так, чтобы в трубке 8 образовывалось 2-3 капли конденсата в секунду (напряжение на ЛАТРах не должно превышать 60 В). Если первые капли конденсата, собравшиеся в сборнике 9, окажутся мутными, их следует удалить из прибора. В течение первых двух часов работы прибора состав жидкости в кипятильнике и сборнике меняется. После наступления равновесия, момент которого определяется по показания термометра, отбираются пробы из кипятильника и сборника.

Полученные пробы анализируются на рефрактометре и по зависимости «показатель преломления – состав» определяются объемные доли гептана.

2 Обработка результатов эксперимента

Объемные составы паровой и жидкой фаз, полученные в ходе эксперимента, пересчитываются в мольные.

Для паровой фазы:

где - удельная плотность соответственно НКК и ВКК, кг/м³;

М₁ М₂ – молекулярная масса вышеуказанных компонентов;

У_V1 У₁ У₁’ – содержание гептана в паре соответственно в объемных,

массовых и мольных долях.

м.д.

Для жидкой фазы:

Найдем погрешность:

Вывод:

Исследовали равновесие бинарной смеси гептан-толуол смешивающихся между собой во всех отношениях. Данные опыта показали, что система полностью не достигла равновесия.

Лабораторная работа №2 Перегонка двух взаимно нерастворимых жидкостей

Цель работы:

1. Определение температуры кипения смеси взаимно нерастворимых жидкостей.

2. Убедиться, что температура кипения смеси не зависит от состава смеси.

3. Найти удельный массовый расход водяного пара на перегонку углеводородов.

1 - перегонная колба; 2 – термометр; 3 – конденсатор – холодильник;

4 – приемник; 5 – электроплитка

Рисунок 2 – Схема лабораторной установки

1 Методика проведения эксперимента

В колбу 1 загружается жидкий углеводород, в колбу 2 - вода, включается электроплитка 5. вода закипает, и пары воды нагревают углеводород, частично конденсируется, образуя смесь жидкостей. Водяной пар вместе с парами углеводорода поступают в конденсатор – холодильник 3, а после поступает в приемник 4. В процессе опыта через каждые 2-3 минуты замеряют и записывают температуру в перегонной колбе.

2 Обработка результатов эксперимента

Объем воды - 7 мл.

Объем толуола – 29 мл.

Температура в перегоночной колбе – 80⁰С

Общий объем вод – 100 мл.

Вычислим массу испарившегося толуола:

Вычислим массу испарившейся воды:

Найдем соотношение масс испарившегося толуола и воды:

Из графика Р_G=44 кПа и Р_Z=55 кПа.

где М_G и M_Z – молекулярные массы компонентов смеси.

Из диаграммы найдем теоретическую температуру кипения смеси:

t_теор =83,5⁰С

t_пр = 80⁰С

Вычислим погрешности:

Вывод:

По экспериментальным данным определили, что температура кипения смеси двух нерастворимых жидкостей равна 80⁰С 2⁰С и убедились, что она не зависит от состава смеси, т.к. температуры кипения отдельных компонентов выше, чем температура кипения смеси.