一、实验目的
（1） 掌握回流冷凝法测定溶液沸点的方法。
（2） 绘制环乙烷异丙醇双液系的沸点组成图，确定其恒沸组成和恒沸温度。
（3） 了解阿贝（Abbe）折射仪的构造原理，掌握阿贝（Abbe）折射仪的使用方法。
二、实验原理
在一定的外压下，纯**的沸点是恒定的。但对于完全互溶双液系，沸点不仅与外压有关，而且还与其组成有关，并且在沸点时，平衡的气液两相组成往往不同。表示溶液的沸点与平衡时气液两相组成关系的相图，称为沸点组成图，即T~X图。完全互溶双液系的沸点组成图可分为三类：① **与拉乌尔定律的偏差不大，在T ~X图上，溶液的沸点介于两种纯**沸点之间（见图214（a）），如苯甲苯系统等；② 由于两组分的相互作用，溶液与拉乌尔定律有较大的负偏差，在T~X图上溶液存在最高沸点（见图214（b）），如卤化氢水系统等；③ 实际溶液与拉乌尔定律有较大的正偏差，在T~X图上存在最低沸点（见图214（c）），如水乙醇、苯乙醇系统等。②、③类溶液，在最高或最低沸点时的气液两相组成相同，这些点称为恒沸点，此浓度的溶液称为恒沸点混合物。相应的最高或最低沸点称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。
图214完全互溶双液系的沸点组成图
本实验所要测绘的环己烷异丙醇系统的沸点组成图即属于图214（c）类型。对于一个系统总组成为恒定的封闭系统，当系统达到气液平衡温度时，气液两相的组成和温度恒定不变。分析两相的组成，就得到该温度下平衡气液两相组成的一对坐标点。改变系统的总组成，得到另一对平衡组成坐标点。这样测得若干对坐标点后，分别将气相点和液相点连成气相线和液相线，即可得到环己烷异丙醇双液系的沸点组成图。
图215沸点仪
1. 冷凝管2. 小凹3. 支管
4. 电热丝（R≈4Ω）
5. 温度计6. 烧瓶
实验所用沸点仪见图215，它是一个带有回流冷凝管的长颈圆底烧瓶，冷凝管底部有一小凹用以收集冷凝下来的气相样品；支管用于加入溶液和气液平衡时吸取液相样品；电热丝直接浸入溶液中加热，以减少过热暴沸现象；最小分度为0.1℃的温度计供测温用，其水银球的一半浸入溶液中，一半露在蒸气中，注意温度计与电热丝不要接触，这样就能较为准确地测得气液两相的平衡温度。
平衡时气液两相组成的分析是采用折射率法，因为溶液的折射率与其组成有关。若在一定温度下，测得一系列已知浓度溶液的折射率，做出该温度下溶液的折射率组成工作曲线，就可通过测定同温度下未知浓度溶液的折射率，从工作曲线上得到这种溶液的浓度。此外，物质的折射率还与温度有关。大多数液态有机物折射率的温度系数为-4×10-4K-1，因此，若折射率需要测准到小数点后第4位，则温度应控制在指定值的±0.2℃范围内。
三、仪器与药品
1． 仪器
沸点仪1只，直流稳压电源（30V，5Ａ）或调压变压器（500W）1台，阿贝折射仪1台，温度计（50～100℃，最小分度为0??1℃）1支，超级恒温槽1套，移液管（胖肚，25mL）2支，烧杯（250mL）1个，长滴管11支，短滴管21支，小玻璃漏斗1只。
2． 试剂
环己烷（A.R.），异丙醇（A.R.）。
四、实验步骤
1． 配制溶液
分别配制含异丙醇5%，10%，25%，35%，40%，50%，75%，85%，90%，95%的环己烷溶液。
2． 温度计的校正
将沸点仪洗净烘干后，按图215装置好，检查带有温度计的软木塞（外包锡箔）是否塞紧。用漏斗从支管加入25mL异丙醇于烧瓶中。接通冷凝水和电源，缓缓调节加热电压，至溶液微微沸腾，待温度恒定后，记录所得温度和室内大气压力。然后，将加热电压调至零，停止加热。
3． 测定溶液的沸点及平衡时气液两相的折射率
（1） 调节超级恒温槽温度至20℃，将阿贝折射仪棱镜组的夹套通入恒温水恒温10min后，用纯水校正阿贝折射仪。
（2） 在沸点仪中加入25mL含异丙醇5%的环己烷溶液，同步骤2加热**，当**沸腾后，调节加热电压和冷凝水流量，使蒸气在冷凝管中回流的高度一定（约2cm）。因为最初收集在小凹槽内的冷凝液常不能代表平衡时气相的组成。因此需将最初冷凝液倾回烧瓶，反复2～3次，待温度保持稳定5min后记下沸点，停止通电，随即用盛有冷水的250mL烧杯，套在烧瓶的底部，用以冷却瓶内的**。
用一支干燥洁净的长滴管，自冷凝管口伸入小凹槽，吸取气相冷凝液，迅速测定其折射率；再用一支干燥洁净的短滴管，从支管吸取液相数滴，迅速测定液相的折射率。迅速测定是避免挥发而使试样组成变化。每个样品读数三次（即转动折射仪旋钮，重复读数三次），取其平均值。
（3） 将沸点仪内的溶液倒入回收瓶中，按上述操作步骤分别测定含异丙醇10%，25%，35%，40%，50%，75%，85%，90%，95%的环己烷溶液的沸点，并测定气相冷凝液和液相折射率。各次实验结束，将沸点仪内的溶液倒入回收瓶中。再次记录室内大气压力。
五、注意事项
（1） 加热用电热丝不能露出液面，一定要浸没在**内，否则通电加热时可能引起有机**燃烧。通过的电流不能太大，只要能使欲测**沸腾即可，过大会引起欲测**的燃烧或烧断电阻丝。
（2） 一定要使体系达到气、液平衡，即温度读数恒定并保持约5min，方可停止加热、取样分析。
（3） 只能在停止通电加热后才能取样分析。
（4） 使用阿贝折射仪时，棱镜上不能触及硬物（如滴管），擦棱镜时需用擦镜纸。
（5） 实验过程中，必须始终在冷凝管中通入冷却水，一则可使气相冷凝充分，二则避免有机蒸气对实验室内空气的污染。
六、数据记录与处理
1． 实验数据记录
室温：大气压力：始终平均
异丙醇沸点（温度计示值）温度计校正值
表216数据记录
序号沸点t/℃
气相冷凝液液相
nDW(异丙醇)%nDW(异丙醇)%
2． 温度计的校正
**的沸点与大气压力有关。计算异丙醇在实验时大气压下的沸点，与实验时温度计上读得的沸点相比较，求出温度计本身误差的校正值，并逐一改正不同浓度溶液的沸点。
3． 作环己烷异丙醇的nD～W工作曲线
293.2K时异丙醇的环己烷溶液浓度与折射率nD20数据见表２17。
表217环己烷异丙醇溶液浓度与折射率
异丙醇的摩尔
百分数（%）nD20异丙醇的质量
百分数（%）异丙醇的摩尔
百分数（%）nD20异丙醇的质量
百分数（%）
0
10.66
17.04
20.00
28.34
32.03
37.141.4263
1.4210
1.4181
1.4168
1.4130
1.4113
1.40900
7.85
12.79
15.54
22.02
25.17
29.6740.40
46.04
50.00
60.00
80.00
100.00
1.4077
1.4050
1.4029
1.3983
1.3882
1.3773
32.61
37.85
41.65
51.72
74.05
用坐标纸绘出nD20与异丙醇质量百分数的关系曲线，根据实验测定的结果，从图上查出气相冷凝液和液相的组成W(异丙醇)，填入表２１6。
4． 绘制环己烷异丙醇双液系的沸点组成图
按表２１5数据绘出实验大气压下环己烷异丙醇双液系的沸点组成图（T～X图），从图上求出其恒沸温度和恒沸组成。环己烷的正常沸点为353.4K。
七、思考和讨论
（1） 沸点仪中收集气相冷凝液的小凹槽的大小对实验结果有何影响？
（2） 如何判断气、液两相是否处于平衡？
（3） 实验步骤3(3)中，沸点仪是否需要洗净、烘干？为什么？
（4） 试估计哪些因素是本实验误差的主要来源？
（5） 本实验是采用控制气相回流的高度来获得稳定的温度的，因而回流高度控制得如何将直接影响到实验的效果。实验中一是要注意加热电流不要太大，以维持待测**处于微微沸腾的状态为宜，若**剧烈沸腾，易造成气相冷凝不完全；二是配合调节冷凝水流量，使回流高度能稳定在某一高度上，这样可保证沸腾温度恒定在某一数值上，使测量值更准确。沸腾温度是否稳定是回流好坏的标志。
（6） 实验操作中，指定配制一系列不同组成的试样，其目的是使实验测量值分散得比较均匀，从而使相图曲线的绘制更准确。若实际加入量与所要求的加入量有较小偏差时，只会引起绘制相图的实验点的微小移动，并不影响相图的绘制，因为相图中液相点的确定，并不是以实际加入量来确定的，而是通过折射率的测定来确定的。学生对此应该清楚，以免有时因加入量稍有不准就把试样倒掉，重新实验，这样不仅浪费了药品和实验时间，而且也是不必要的。
（7） 本实验所用沸点仪是较简单的一种，它利用电热丝在溶液内部加热，这样比较均匀，可避免暴沸。所用电热丝是26#镍铬丝，长度约14cm，绕成约3mm直径的螺旋圈，再焊接于14#铜丝上，然后把铜丝穿过包有锡箔的木塞（铜丝勿与锡箔接触，用锡箔包裹木塞可防止蒸馏时木塞中的杂质落入溶液中）。
（8） 作精密温度测量时，除对温度计的零点和刻度误差等校正外，还应作露茎校正。这是由于玻璃水银温度计未能完全置于被测体系而引起的误差。根据玻璃与水银膨胀系数的差异，校正值计算公式为：
Δt露=1.6×１０－4·h(tA-tB)
式中：tA为温度计读数值；tB为露茎部位的温度；h为露出体系外的水银柱长度。校正后体系的沸点为t沸=tA+Δt露。