双液系折光率!组成!温度间的关系模型及应用
双液系的气-液平衡相图
双液系的气-液平衡相图一、实验目的1.掌握采用阿贝折光率仪确定二元液体组成的方法；2.掌握测定双组份液体的沸点及正常沸点的方法；3.绘制在恒压下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图。
二、实验原理两种液态的物质混合而成的二组分体系称为双液系。
它可以分为完全互溶和部分互溶的双液系。
体系的沸点不仅与外压有关，而且与双液系的组成有关。
在恒压下做温度T对组成x的关系图即为T-x图。
由相律可知，对于双液系在恒压下气-液两相共存区域中，自由度为1。
当温度一定时，气-液两相的相对组成也就有了确定值。
根据杠杆原理，两相的相对量也确定了。
因此实验测定一系列不同组成的双液系溶液的气-液相平衡时的沸点及此时气相和液相的组成，即可得T-x图。
因此双液系气-液平衡相图实验主体上包括一系列混合体系的沸点测定和气-液相组成分析两个主要内容。
体系的沸点可用沸点仪测定的，其构造如图7.2所示。
采用电热丝直接加热溶液，以防止过热现象，同时该沸点仪用平衡蒸馏法分离气液两相，具有可便于取样分析及避免分馏等优点。
体系的气液相组成的分析是相图绘制的另一核心，可以根据待测体系的理化性质寻找多种合适的分析方法。
以完全互溶双液系环己烷-乙醇体系为例。
由于环己烷和乙醇两者的折光率相差较大，因此本实验可采用测定溶液折光率方法来确定两组分的组成，用阿贝折光仪测定两组分组成的折光率,可以测出折光率对组成的工作曲线,根据测得液体样品的折光率,从工作曲线上可查得两相的组成。
三、仪器与药品FDY双液系沸点测定仪，阿贝折光仪，超级恒温槽，长滴管，烧杯(50ml,250ml),具塞锥形瓶(10ml),刻度移液管(5ml)丙酮(AR级)；环己烷(AR级)；乙醇(AR级)图7-1FDY双液系沸点测定仪前面板示意图图7-1是沸点仪加热控制器的前面板示意图，各功能键的说明如下:1、电源开关2、加热电源调节调节所需的加热电源。
3、温度显示窗口显示所测温度值。
4、电压显示窗口显示加热输出电压值。
MATLAB在折光率-组成-温度模型研究中的应用
仪应配有恒温装置 。
通 常 用 测 定 折 光 率 “ 确 定 溶 液 的 组 成 ， 先 作 折 光 率 一 即
组 成 关 系 图 ， 后 从 曲 线 图 上 查 出 所 对 应 溶 液 的 组 成 。用 查 图 然
折 光 率 的 测 定 ， 用 的是 阿 贝 （ ｂ ｅ 折 光 仪 Ｉ。 阿 贝 折 光 仪 常 Ａ ｂ） ４。 操 作 简 常 用 仪 器 ， 要 用 容 是 主
折 光 率 一温 度 一浓 度 的 最 优 关 系 模 型 ， 效 地 解 决 在 不 同 温 度 有
下 快 速 确 定 溶 液 的组 成 。
途为 ： 测定所合成 的已知化合物折光率 与文献值 对照 ， 可作 为鉴 定 有 机 化 台物 纯 度 的一 个 标 准 ； 成 未 知 化 合 物 ， 过 结 构 及 化 合 经
２１ 年 ３ ０１ ９卷 第 ６期
广州 化 工
－ ７・ ７ ‘
ＭＡ Ｌ Ｔ ＡＢ在 折 光 率 一组 成 一温 度 模 型 研 究 中 的 应 用
曾 国勇
（ 丽水 学院 ，浙 江 丽水 ３ ３０ ） ２ ０ ０
摘 要 ： 以乙醇 和水 双液 系为研究对象 ， 测定其折 光率 ， 探讨建立 双液 系折 光 一 组成 一 温度关系模型 ， 用以快速 、 准确测定 双液
一
效 而 可行 的 。
关 键 词 ： Ａ Ｌ Ｂ 折 光率 ； Ｍ ＴＡ ； 模型
Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｍ ｆ Ｍ Ａ ＴＬＡ Ｂ ｎ ｔ ｅ Ｍ ｏ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｆ ａ ｔｖ ｌｃ ｔｏ ｏ ｉ ｈ ｄｅ ｓ ａ ｃ ｆＲｅ ｒ ｃ ｉ ｅ
Ｉ ｅ — Ｃｏ ｐｏ ｅ ｎｄ ｘ — ｍ ｍ ｎｔ— Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｒ — ｍ ｅａｕ ｅ
实验5 双液系的气液平衡相图
双液系的气液平衡相图摘要：常温下，两液态物质混合而成的体系称为双液系。
其气液平衡相图在科学研究以及实际生产生活上都有重要作用。
本文使用沸点仪测定水—正丙醇双液系在一个大气压下的沸点，并利用折射率随溶液组成不同而发生改变的特点，使用阿贝折射仪测定不同沸点下水和正丙醇的比例，绘制出恒压下的双液系平衡相图。
关键词：双液系折光率相图最低恒沸点Vapor-liquid Equilibrium Phase Diagram ofBinary Liquid SystemMingXuan Zhang PB15030833Abstract:Under the room temperature,two liquid substances are mixed to make Binary Liquid Systems.Its vapor-liquid equilibrium phase diagram has an important role in scientific research as well as in the actual production of our daily life.This experiment uses the boiling point of water-Determination of propanol two liquid system in an atmospheric pressure boiling point,and the use of refractive index with different solution composition and change characteristics,the use of Abbe refractometer measurement of different boiling water and n-propanol ratio,finally drawing the two liquid system phase equilibrium.Keywords:Binary Liquid System Refractive Index Phase Graph Minimum Azeotropic Point1.前言二元相图，又称二元系相图，是表示系统中两个组元在热力学平衡状态下组份和温度、压力之间的关系的简明图解。
水—正丙醇双液系的气液平衡相图
水—正丙醇双液系的气液平衡相图PB10。
中国科学技术大学材料科学系摘要本实验探讨了正丙醇—水双液系的气液平衡相图。
利用阿贝折射仪和沸点仪分别测定体系的组成以及沸点，并利用气液平衡相图确定该体系的最低恒沸温度及恒沸混合物的组成，进一步理解分馏原理。
关键词双液系气液平衡相图最低恒沸点前言双液系，即常温下两液态物质混合而成的体系，从拉乌尔定律可以看出，饱和蒸气压与其组成有关。
而液体的沸点指的是液体的蒸汽压与外压相等时的温度，故而双液系的沸点不仅与外压有关还与其组成有关。
要得到具体的关系可以通过其气液相图表示，即用通用几何作图的方法将双液系的沸点分别对其气相、液相作图，即T—x相图。
而实际溶液由于A—B组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大的偏差，在T—X图中可能有最低和最高点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。
恒沸混合物蒸馏所得的气相与液相组成相同。
在本实验中，我们利用沸点仪测出混合液的沸点，用阿贝折射仪测出气相和液相混合液的折射率，进而求出其组成，最后得到正丙醇—水的气液相图，进而得到恒沸点以及恒沸混合物的组成，还可以根据相图进一步理解蒸馏和精馏的原理。
实验部分一、仪器与试剂试剂：正丙醇（分析纯）蒸馏水仪器：阿贝折射仪1台上海电光仪器仪表有限公司HK-2A超级恒温水浴1台南京大学应用物理研究所YP-2B精密稳流电源1台南京南大万和科技有限公司水银温度计（50~100℃，分度为0.1℃）1支（0~50℃，分度为0.1℃）1支10ml、20ml移液管各一只干燥长、短吸管、小试管和小玻璃瓶各8支擦镜纸若干二、实验步骤1.仪器安装于调整：调节恒温槽温度并使其稳定，使阿贝折射仪上的温度稳定在25℃左右，用纯水校正阿贝折射仪。
按右图所示安装沸点仪，使温度计B与加热丝之间要有一定的距离。
2、从正丙醇开始测量：（1）用50mL的移液管从支管L中加入正丙醇溶液50mL，浸没加热丝，水银温度计的水银球一半在溶液中，一半在蒸汽中。
实验六 双液系沸点-组成图的绘制实验数据处理方法
湖 北 大 学
化 学 化 工 学 院
董
超
修改“显示比例”为“400%”，放
大图形
湖 北 大 学
用鼠标置于工具栏空白处单击右键，在弹出的菜
化
单中选择“绘图”即可调出“绘图”工具栏
学
化
工
学
院
董 超
用鼠标单击“绘图”工具栏中的 “直线”工具按钮，即可估计恒沸 点的温度和恒沸物的组成。然后 恢复显示比例为”100%“；去掉 网格线，即可回到原来的状态
化 学 化 工 学 院
董 超
将鼠标置于绘图区内任 意一处后单击左键并按 住左键不放向上拖动绘 图区至顶部。
18
用鼠标选择图名后，将鼠标移 至虚框边缘并将其向下拖至合 适位置
用鼠标选择“图例”，按 【Delete】键可删去图例
用鼠标选择坐标轴名称后， 将鼠标移至虚框边缘并将其 拖至合适位置
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化
学
化
工
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五、当实验数据点离散程
董 超
度较大时相图绘制的方法
湖
北
大
由于实验误差或其他原因，致使由前述方法所绘制的
学
相图如上图所示时，须对相图的绘制方法作调整。
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董 超
① 将鼠标置于 绘图区域内任 意一处单击右 键
② 在弹出的菜 单中选择“图表 选项类型”
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用同样的方法 对Y轴进行修改。
④ 在“图案”标签下选 择“交叉”按钮，单击 “确定”
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董 超
① 将鼠标置于绘图区内 任意一处后单击右键
② 在弹出的菜单中选择 “图表选项”
实验七十五双液系的气液平衡相图实验报告
八、结果分析及问题讨论1、在该实验中，测定工作曲线时折光率的恒温温度与测定样品时折光率的恒温温度是否需要保持一致？为什么？答：两者的恒温温度需要保持一致，因为在不同温度时测得的折射率是不一样的。
2、在实验中，样品的加入量应十分精确吗？为什么？答：样品的加入量不需要十分精确。
因为每一组中气液相的浓度均是由测得的折射率在标准曲线上读得的。
3、为什么工业上常生产95%酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？答：因为蒸馏酒精时，酒精-水这个系统生成一个最低恒温混合物，蒸馏所得的产物只能是95%的酒精。
不可能只用精馏含水酒精的方法获得无水酒精，它是一个恒沸混合物，在沸点时蒸出的仍是同样比例的组分。
工业上常在此基础上加入一定的苯，再进行蒸馏。
4、试估计哪些因素是本实验的误差主要来源？答：给双液系加热而产生的液相的组成并不固定，而且加热的时间长短并不固定，因此使测定的折射率产生误差；温度计的位置并不固定，测得的温度有差异；测量过程中取液后停留的时间不一样，气体的挥发程度不一样，导致的测量误差；还有不同的人观测时分辨颜色的程度不一样，同一个人在不同的环境下读的值也不一样，导致的读数误差。
5、试设计其它方法用以测定气、液两相组成，并讨论其优缺点。
答：组成测定。
可用相对密度或其他方法测定，但折光率的测定快速简单，特别是需要样品少，但为了减少误差，通常重复测定三次。
当样品的折光率随组分变化率较小时，此法测量误差较大。
6、讨论压力-组成相图和温度-组成相图的关系。
答：通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相，液相组成作图，所的图形成为双液系温度－组成相图，而在一定温度下绘制的就为压力－组成相图。
7、为什么沸点测定仪的电流要经过变压器和粗导线通过浸于溶液中的电热丝？答：这样既可以减少溶液沸腾时的过热现象，还能防止暴沸。
8、本实验选用环己烷和乙醇的原因？答：因为两者折光率相差颇大，而折光率测定又只需要少量样品，所以，可以用折光—组成工作曲线来测定平衡体系的两相组成。
完全互溶双液系气液平衡相图的绘制。实验报告
完全互溶双液系气液平衡相图的绘制一．实验目的1．测定常压下环己烷－乙醇二元系统的气液平衡数据，绘制沸点－组成相图。
2．掌握双组分沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理。
3．掌握阿贝折射仪的使用方法。
二．实验原理两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。
根据两组分间溶解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。
两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸气压不同，则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。
当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。
恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图（T －x ），根据体系对拉乌尔定律的偏差情况，可分为3类：（1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯－苯体系，如图2.7(a)所示。
（2）最大负偏差：存在一个最小蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸—水体系，如图2.7(b)所示。
（3）最大正偏差：存在一个最大蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都大，混合物存在着最低沸点如图2.7(c)）所示。
图2.7 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。
它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同，因而不能象第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离，而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。
为了测定双液系的T －x 相图，需在气－液平衡后，同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。
本实验以环己烷－乙醇为体系，该体系属于上述第三种类型，在沸点仪（如图2.8）中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T －x 相图。
本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。
折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。
溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同。
因此可先配制一系列已知组成的溶液，在恒定温度下测其折光率，作出折光率－组成工作曲线，便可通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。
双液系的气-液平衡相图
双液系的气—液平衡相目的要求(1) 绘制在pΘ下环己烷-乙醇双液系的气-液平衡相图，了解相图和相律的基本概念。
(2) 掌握测定双组分液体沸点及正常沸点的方法。
(3) 掌握用折光率确定二元液体组成的方法。
基本原理一、气-液相图两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。
两种组分若能按任意比例互相溶解，称为完全互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。
在一定的外压力下，纯液体的沸点有其确定的值。
但双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。
根据相律，自由度=组分数-相数+2因此，一个气-液共存的二组分体系，其自由度为2.只要任意再确定一个变量，整个体系的存在状态就可以用二维图形来描述。
例如，在一定温度下，可以画出体系的压力p和组分x的关系图，如体系的压力确定，则可作温度T对x的关系图。
这就是相图。
在T-x相图上，还有温度，液相组成和气相组成三个变量，但只有一个自由度。
一旦设定某个变量，则其他两个变量必有相应的确定值。
图Ⅱ-5-1以苯-甲苯为例表明，温度T这一水平线指出了在此温度时处于平衡的液相组分x和气相组分y的相应值。
苯与甲苯这一双液系基本上接近理想溶液，然而绝大多数实际体系与拉乌尔定律有一定偏差。
偏差不大时，温度-组分相图与图Ⅱ-5-1相似，溶液的沸点仍介于两纯物质的沸点之间。
但是，有些体系的偏差很大，以至其相图将出现极值。
正偏差很大的体系在T-x图上呈现极小值，负偏差很大时则会有极大值。
这样的极值称为恒沸点，其气，液两相的组成相同。
例如，H2O-HCl体系的最高恒沸点在P0时为108.5，恒沸物的组成含HCl20.242%。
通常，测定一系列不同配比溶液的沸点及气、液两相组成，就可绘制气-液体系的相图。
压力不同时，双液系相图将略有差异。
本实验要求将外压校正到1个大气压力。
二、沸点测定仪各种沸点仪的具体构造虽各有特点，但其设计思想则都集中于如何正确测定沸点、便于取样分析、防止过热及避免分馏等方面。
双液相图 (2)
3. 按所得相图，讨论环已烷-乙醇溶液蒸馏时的分离 情况。
4.在本实验中，气、液两相是怎样达到平衡的？如何 判定气-液相已达平衡？
为什么工业上常生产w(乙醇)＝0.95 的酒精？只用精馏含水酒精的方法能否获得无水酒精？
附１：应 用
气、液平衡相图的实用意义在于只有掌握了气、液相图，才 有可能利用蒸馏方法使液态混合物有效分离。在石油工业和 溶剂、试剂的生产过程中，常利用气、液相图来指导并控制 分馏、精馏的操作条件。 在一定压力下，恒沸混合物的组成恒定。利用恒沸点盐酸溶 液，可以配制容量分析用的标准盐酸溶液。 精馏是最常用内—种分离方法。对一个混合物系统设计精馏 装置，要求算精馏塔所需的理论塔板数，系统的气、液平衡 数据是必不可少的。工业生产中遇到的系统，其气、液平衡 数据往往很难由理论计算，可以由本实验装置直接测定。
绘制出沸点－组成图（即T
－x 图）。
二、实验原理（2）
完全互溶 双液系的 具有恒沸 点的相图
恒沸点：该点的恒定不变。故不能用普通蒸馏的方法将 A 和 B 完全分开
二、实验原理（3）
测绘具有恒沸点的相图时，要求同时测定 溶液的沸点及气液平衡时两相的组成
2、旋松接触温度计上部调节帽螺丝,旋转调节帽,使指 示铁上端调到低于恒温温度2℃。
3、接通总电源，开启“加热”和“搅拌”开关，这 时开始加热，搅拌器和循环泵开始工作，待接近所 调温度时，再仔调节接触温度计，使恒槽温逐渐升 至所需温度。对于灵敏度较高的恒温槽，达到所需 温度后指示灯变换频繁。
附４：了解沸点测定仪
四、实验步骤（１）
1. 恒温－阿贝折光仪的温度计读数保持在某以定值
2. 做工作曲线－测量9个标准溶液以及乙醇和环己
烷的折光率
双液系气液平衡相图的测定-文档资料
4. 如何判定气-液相已达平衡？
谢谢！
4 3
2 1
5
图 沸点仪
1 盛液容器
2 小球
3 冷凝管
4 测量温度计
5 辅助温度计
6
6支管
7
7 小玻管
8
8 电热丝
3. 测定沸点 将一配制好的样品注入沸点仪中，
液体量应盖过加热丝，处在温度计水银 球的中部。旋开冷凝水，接通电源，调 节变压器电压，使电流表指示约为 1 A， 否则会烧断加热丝。当液体沸腾、温度 稳定后（一般在沸腾后 10～15 分钟可 达平衡），记下沸腾温度及环境温度。
X B(l)
B
XB
具有这种类型相图的双液系可以用普通 蒸馏的方法使两液体分离
T/K T/K
l
v
v
l
A
BA
这两种相图的特点是出现极小值或极大值， 因此就不能用普通蒸馏的方法将 A 和 B 完全 分开。相图中出现极值的那一点的温度称为 恒沸点。
测绘具有恒沸点的相图时，要求同时测 定溶液的沸点及气液平衡时两相的组成。 虽然沸点的定义简单明确，沸点的测定则 颇不容易，原因在于沸腾时常易发生过热 现象，而在气相中又易出现分馏效应。实 际所用沸点仪的种类很多，但基本设计思 想均不外乎防止过热现象与分馏效应等主 要引起误差的因素发生作用。
大学化学实验
基础化学实验II
双液系气液平衡相 图的测定
实验目的
1.用沸点仪测定标准压力下环已烷-异 丙醇双液系的气液平衡相图。绘制温度组成图，并找出恒沸混合物的组成及恒沸 点的温度。
2.了解用沸点仪测量液体沸点的方法。
3.了解阿贝折光仪的测量原理和使用方 法。
大学物化实验报告--双液系的气—双液系的气—液平衡相图2
七、思考题
1.在测定恒沸点时，溶液过热或出现分馏现象，将使绘出的相图图形发生什 么变化？ 答：当溶液出现过热或出现分馏现象，这些都会使测的沸点偏高，绘出的相 图图形也会向上偏移。 2. 为什么工业上生产 95%酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无 水酒精？ 答：酒精和水在 95%的地方会会共沸。 不可以。95%时就形成了乙醇-水共沸物，再蒸馏只能蒸出 95%的酒精而不是 水。因此不能只用精馏含水酒精的方法获得无水乙醇。
图 1 完全互溶双液系的相图
图 2 沸点仪 1． 温度计； 2． 加料口； 3． 加 热丝； 4． 气相冷凝液取样口； 5．气相冷凝液
本实验采用回流冷凝的方法绘制环己烷-乙醇体系的 T—X 图。其方法是 用阿贝折射仪测定不同组分的体系在沸点温度时气相、液相的折射率，再从
折射率—组成工作曲线上查得相应的组成，然后绘制 T—X 图。
三、仪器与试剂
精密稳流电源、沸点仪 1 套 WZS－I 型阿贝折光仪 超级恒温槽 1 台 25ml 量筒、小漏斗、滴管、大烧杯
无水乙醇 ， 环己烷， x 环己烷 各为 0.1，0.3，0.5，0.7，0.95 的乙醇溶液。 （250mL 试剂瓶盛装） 注：x 环己烷 为环己烷的物质的量分数浓度，定义为
x环己烷
n环己烷 n环己烷 n乙醇
四、实验步骤
1、开启超级恒温槽的电源， 调节温度至 25.0℃， 开启循环泵使折光率仪恒温， 若水温高于 25℃，可用冰块降温。 2、用干燥量筒量取无水乙醇 25 毫升，用漏斗倒入干燥的沸点测定仪中。开 通冷却水。开启电源，缓慢调节精密稳流电源至约 15A，温度开始上升， 不久仪器内液体沸腾，调节电源为约 10A，回流至温度不再升高和气相冷 凝液充满 D 球，读取沸点。缓慢调节加热电源至 0A。待沸点仪中液体渐 冷却至室温。用相应的干燥滴管吸取 D 球中的气相冷凝液，测其折光率。 再用另一干净滴管吸取沸点仪中的液体，测其折光率。测毕，将乙醇倒入 乙醇专用回收瓶。 3、 以同样的方法，顺序测定含环己烷为 0.1－0.95 的各溶液的沸点及气相液 相组分的折光率。测毕，若溶液不受污染可将其倒回原试剂瓶。 4、用少量环己烷涮洗沸点仪 2 次，将环己烷倒入环己烷专用回收瓶。加入纯 环己烷，测其沸点及气相液相组分的折光率。测毕，将环己烷倒入环己烷 专用回收瓶 【注意事项】 实验中可调节加热电压来控制回流速度的快慢，电压不可过大，能使 待测液体沸腾即可。电阻丝不能露出液面，一定要被待测液体浸没。 在每一份样品的蒸馏过程中，由于整个体系的成分不可能保持恒定， 因此平衡温度会略有变化，特别是当溶液中两种组成的量相差较大时，变化 更为明显。为此每加入一次样品后，只要待溶液沸腾，正常回流 1min～2min 后，即可取样测定，不宜等待时间过长。 每次取样量不宜过多，取样时毛细滴管一定干净和干燥。 整个实验过程中，通过折射仪的水温要恒定。使用折射仪时，棱镜不 能触及硬物(如滴管)，擦拭棱镜用擦镜纸。
甲醇-乙醇双液系折光率-组成的模型研究
１０ 无 水 乙 醇 于 ９支 试 管 中配 制 成 １ 的 乙醇 一 待 测 溶 ．０ｍＬ ０ｍＬ 水 液， 摇匀 。同时 ， 根据摩尔 分数 的定 义式计算 出此 待测溶液 中乙 醇 和 水 的 摩 尔 分 数 。摩 尔 分数 的计 算 根 据 的表 达 式 为 ：
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ｍ ｅｈ ｎ ｌ ｔ ａ ｏ ；ｒ ｆａ ｔ ｅ ｉ ｄ ｘ；ｔ ｎ — ｆ ｉ ｙ ｔ ｍ ；ｍｏ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｔ ａ ｏ ；ｅｈ ｎ ｌ ｅｒ ｃｉ ｎ ｅ ｖ ｗｉ ｌ ｄ ｓ ｓｅ ｕ ｄｌ
测定溶液 的折光率 可直 接定量 地分 析溶 液的组 成 ， 鉴定 溶 液 的纯 度 ， 质 的 摩 尔 折射 度 、 尔 质 量 、 度 、 性 分 子 的偶 极 物 摩 密 极 矩等也都可与折光率数据相关联 。当被测 材料 的折 光率大小 在 １３～１７时 ， ． ． 采用全反射法测量具 有操 作方 便迅速 、 环境条件要 求低 、 不需要单 色光源 等优点 … 。阿贝折射 仪就是 一种 利用全 反射法制成的 、 门用于 测量透 明或半 透 明液体 的折射率 的仪 专 器 。利用阿贝折 射仪 测量 液体 折 射率 以确 定 其组 成是 石 油化 工、 轻工食 品等生产和科研 中常用的分析检测手段之一 。 折光率的测量 ， 所需样品少 ， 精度 高 ， 重现性好 ， 是鉴 定有机 化合物纯度的一种 简便 、 准确的方法 ， 也是物质结 构研究 工作 中 的 重 要工 具 。对 于许 多 二 元 体 系 ， 光 率 与组 成 存 在 固 定 关 系 ， 折
折光率和温度的关系
折光率和温度的关系折光率是光在不同介质中传播速度的相对比值，它是描述介质光学性质的重要参数之一。
温度是指物体分子的平均运动速度，也是介质的一个重要物理量。
折光率和温度之间存在一定的关系，我们在后面的讨论中将从理论和实验两个角度来分析折光率和温度的关系。
从理论角度来看，根据光在介质中的传播速度和温度的关系，可以得到折光率和温度的理论关系。
根据光速在介质中的传播速度公式，我们知道光的速度与介质的折射率有关，可以表示为：v = c/n，其中v为光在介质中的传播速度，c为真空中的光速，n为介质的折射率。
当温度发生变化时，介质的分子运动速度也会发生变化，因此折射率也会随之改变。
根据温度变化导致的分子振动或运动情况，介质的折射率可能会增大或减小。
从实验角度来看，我们通过测量不同温度下的折射率来验证理论关系。
一般来说，我们可以采用折射角的测量方法，通过改变入射角度和观察折射角度的变化，来计算出折射率。
通过实验，我们可以得出结论：在同一介质中，随着温度的升高，折射率会呈现出与温度的正相关或负相关的变化趋势。
实验结果显示了不同物质在不同温度下的折光率与温度的关系。
以水为例，在常温下，随着温度的升高，水的折光率会略微增大。
这是因为水分子温度升高，分子运动速度增加，折射率也随之增大。
而对于空气等气体来说，折光率随温度的升高而减小，这是因为空气分子的热运动会增大，空气的密度减小，同时折射率也会随之减小。
折光率和温度的关系还与介质的结构有关。
例如，对于晶体来说，在温度升高时，晶格结构可能会发生变化，从而使折射率发生变化。
对于液体和气体来说，温度升高时，分子的间隔增大，使得折射率减小。
而对于一些特殊的材料，如光学玻璃等，在温度升高时，折射率也会发生变化。
总的来说，折光率和温度之间存在着一定的关系，但具体的关系取决于介质的种类、结构以及温度变化的范围。
一般情况下，我们可以通过理论推导和实验验证来获得折光率和温度之间的具体关系。
双液系_精品文档
双液系气液平衡相图➢目的要求1.用回流冷凝法测定不同浓度的乙醇-乙酸乙酯体系沸点和气液两相平衡组成, 并绘制相图。
➢ 2.掌握测定双组分液体的非典和正常沸点的测定方法。
➢ 3.掌握阿贝折光仪的使用方法。
➢基本原理1.液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压和外压相等时的温度。
在一定外压下, 纯液体的沸点有确定的值。
但对于完全互溶的双液系, 沸点不仅与外压有关, 而且还与双液系的组成有关。
（1）溶液沸点介于二个纯组分沸点之间, 如苯与甲苯（图5-1）；（2）溶液有最低恒沸点, 如乙醇-水（图5-2）。
（3）溶液有最高恒沸点, 如卤化氢与水（图5-3）； (33)图5-（1）图5-（2）图5-（3）图5-（2）表示有最低恒点体系的沸点-组成图, 图中下方曲线是液相线, 上方曲线是气相线, 等温的水平线与气、液相线交点表示该温度（沸点）时, 互相平衡的气液两相的组成。
它们一般是不相同的, 只有M点的气液两相组成相同, M点的温度就称为该体系最低恒沸点, M 点代表的组成即为该恒沸混合物的组成。
2.用阿贝折射仪测定气液组成的折光率,来获得气液组成。
➢仪器试剂沸点测定仪1套阿贝折光仪1台调压变压器1台超级恒温槽1台温度计（50~100℃, 1/10℃）1支长滴管2支不同比例的乙醇-乙酸乙酯混合溶液小试管（5mL 带软木塞）无水乙醇乙酸乙酯丙酮蒸馏水➢实验步骤1.沸点仪的安装:将干燥的沸点仪如图5-4安装好。
检查带有温度计的橡皮塞是否塞紧, 加热用的电热丝要靠近底部中心又不得碰上瓶壁。
温度计的水银球的位置在支管之下并高于电热丝1cm左右, 水银球应有一半浸入溶液中。
2.工作曲线的绘制1)、溶液的配置: 粗略配制乙醇浓度为5%、10%、15%、22%、38%、50%、70%、90%的乙醇-乙酸乙酯溶液（此步由实验室事先配好）。
2)、用阿贝折光仪分别测出蒸馏水、无水乙醇及乙酸乙酯的折射率。
3). 溶液沸点及平衡气、液两相组成的测定从支管2处加入约20ml所要测定的乙醇-乙酸乙酯溶液于烧瓶中, 水银球应有一半浸入溶液中, 电热丝要全部浸泡在溶液中。
双液系的气-液平衡相
2.沸点测定仪
01
本实验所用沸点仪如图8.2所示. 这是一只带回流冷凝管的长颈圆 底烧瓶。冷凝管底部有一半球形 小室,用以收集冷凝下来的气相样 品。电流经变压器和粗导线通过 浸于溶液中的电热丝。这样既可 以减少溶液沸腾时的过热现象,还 能防止暴沸。温度计外套的小玻 璃管有利于降低周围环境对温度 计读数可能造成的波动。
按上述相同的步骤,用第二套沸点仪测定环己烷摩尔分数为0.90 的 环己烷-乙醇溶液的沸点以及气相和液相的折射率测定。
1
系列环己烷-乙醇溶液以及环己烷的测定
2
按上述第5步所述步骤,分别用第一套沸点仪从低组成向高组成逐一测定各溶液的沸
点、大气压及两相样品的折光率,而用第二套沸点仪从高组成向低组成逐一测定各
测定折光率时,动作应迅速,以避免样品中易挥发组元损失,确保数据准确； 电热丝一定要被溶液浸没后方可通电加热,否则电热丝易烧断或燃烧着火； 注意一定要先加溶液,再加热；取样时,应注意切断加热丝电源； 每种浓度样品其沸腾状态应尽量一致。即气泡使连续均匀地冒出为好,不要过于激烈也不要 过慢。测定纯环己烷、纯乙醇沸点时必须保证沸点仪内洁净干燥； 先开冷却水,再加热,系统真正达到平衡后,停止加热,稍冷却后方可取样分析。
自由度＝组分数－相数＋2
因此，一个以气-液共存的二 组分体系，其自由度为2。只 要任意再确定一个变量，整 个体系的存在状态就可以用 二维图形来描述。例如，在 一定温度下，可以画出体系 的压力p和组分x的关系图。 这就是p-x相图。在一定压 力下，可以画出体系的温度t 和组分x的关系图。这就是 T-x相图。在T-x相图上，还 有温度、液相组成和气相组 成三个变量，但只有一个自 由度。
成。
三.仪器与试剂 [注意按实际使用的记录] 四.试验步骤 1.工作曲线绘制
双液系折光率!组成!温度间的关系模型及应用
第 4期增刊
双 液 系 折 光 率 6组 成 6温 度 间 的 关 系 模 型 及 应 用
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部分互溶双液体系的温度-组成图(液-液相图)
30
• 例如：有 60g 固体
(NH4)2SO4 和 40g 水组成的体系， 10C 时体系的状态 点即为图中的 X 点。
• 由图可看出，此时体系中的固体(NH4)2SO4 和 它的饱和溶液两相共存。这两个相的状态点分
别用 z 和 y 表示。
ii）在恒温下改变体系的组成（如含水量）时， 则通过体系的状态点画一平行于横坐标的直 线，体系变化对应于在该直线上的移动
38
a．图中的 “O” 点 是表示组成为含 25% (NH4)2SO4 的不饱和溶液在 80C 的状态。
溶液在 80C 恒温蒸发，由于溶液中水的含 量减少，(NH4)2SO4浓度增加，体系的状态 点由“o” →“P” （浓度45%）
17
二、不互溶体系的蒸气压和沸点
在不互溶体系中，PA=PA* 其大小与另一种液体的存在与否及其数量均无 关；
所以这种体系的蒸气压应当是互不相溶的两 种液体在该温度下纯态的蒸气压之和，即：
18
P = PA* + PB* 因此，不相溶的两种液体的混合物的沸点应
当低于任何一纯组分的沸点；
由于总蒸气压与两种液体的相对数量无关， 故混合物在沸腾蒸馏时的温度亦保持不变。
• 且这两相的互比量（质量比）应遵守杠杆
规则。
Wl1 l1X Wl2 l2X
7
三、临界溶解温度
由图中可以看出，对酚-水体系来说，随着 温度的下降，共轭溶液的组成的差别就增 大，即两种液体的互溶度减小；
8
•而随着温度的升高 ，共轭溶液的组成 就靠近，即两种液 体的互溶度增大。
• 当温度到达 tc 时，共轭溶液的组成相同 ，即为曲线上的极大点 C，此温度称为
双液系气液平衡相图的绘制实验报告
双液系沸点-组成图测绘实验报告实验时间：2015年4月15日学号：1120132970 一、目的要求1．测定相应组成时的沸点并制作常压下环已烷—无水乙醇双液系的平衡相图。
2．从沸点组成图了解分馏原理。
3．了解沸点的测定技术，掌握两组分液体沸点的测定方法。
4．掌握折光率与组成的关系及阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
二．实验原理1、由液态物质混合而成的二组分系统称为双液系统。
若两液体能以任意比例互溶，称其为完全互溶双液系，若两液体只能部分互溶，称其为部分互溶双液系。
一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分在所有组成范围内完全互溶。
在定压下，完全互溶的二元体系的沸点—组成图可分为三类，如图C7.1所示。
a.溶液的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯一甲苯体系；b.溶液有最低恒沸点，如环己烷-乙醇体系；c.溶液有最高恒沸点，如丙酮—氯仿体系。
下面以a为例，简单说明绘制沸点-组成图的原理。
加热总组成为x1的溶液，体系的温度上升，达液相线上1点时溶液开始沸腾，组成为x2的气相开始生成，但气相量很少，趋于0，x1、x2二点代表达到平衡时液、气两相组成。
继续加热，气相量逐渐增多，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线和液相线上变化，当达某温度（如2点）并维持温度不变时，则x3、x4为该温度下液、气两相组成，气相、液相的量之比按杠杆规则确定。
从相律f = c - p +2可知：当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度等于1；当温度一定时，则气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也已确定。
因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相的量与液相的量之比也不变时（达气-液平衡），则体系的温度也就恒定。
分别取出气、液两相的样品，分析其组成，得到该温度下气、液两相平衡时各相的组成。
改变溶液总组成，得到另一温度下气、液两相平衡时各相的组成。
测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用线连接即为气相线，将液相点用线连接即为液相线，得到沸点-组成图。
物化实验(二元液系相图的绘制)
(c)
图8-10 完全互溶双液系的三类温度—组成相图
完全互溶双液系的温度—组成的相图可分为三类：(1) 溶液沸点介于两纯组分之间；(2) 具有最低恒沸点； (3) 具有最高恒沸点。
• 与恒沸点相应的溶液称为恒沸物，其蒸汽 与液相的组成完全相同。对于这类的双液 系，用分馏法只能从溶液中分离出一种纯 组分和恒沸物。恒沸物则不能用分馏法直
8.7 二元液系相图的绘制
一、实验目的 （1）测定以水—正丙醇为例的二元液系相图， 确定其最低恒沸点温度及恒沸物的组成。 （2）加深对二元液系相图的种类、特点、恒沸 物、杠杆规则的理解。 （3）熟练掌握阿贝折射仪的使用。 （4）学会利用折光率与物质组成的关系曲线测 定物质组成。 （5）掌握超级恒温槽的原理、恒温调节方法及 外循环恒温技巧。
思考题
• 液态完全互溶的二元液系相图有那几类？ • 什么是恒沸物？有何特点？ • 如何判断气液已达到平衡？ • 实验成败的关键在于测定折光率时组成是否改变。有哪些错误的操作可引 起这一结果？ • 实验过程中哪些仪器必须预先干燥？
• 温度计读数露茎校正的原理和方法？
• 实验过程中未按操作步骤准确加入计量的药品，对实验结果有何影响？ • 沸点仪中D贮槽过大或过小，对测量有什么影响？ • 温度计的水银球应该处于什么状态？ • 什么情况下才能取样？ • 试写出沸点的压力校正公式。
• 注释：
• [1] 在实验过程中，可观察到由正丙醇—纯水体系汽相、 液相的折光率将向着降低或升高的方向移动，起初气液 两相折光率的读数相差较小，随后相差慢慢增加，又慢 慢减小，直至相等，此时溶液对应最低恒沸点混合物组 成。该体系的最低恒沸点在87 ℃左右，正丙醇含量在 69～71%之间。 • [2] 整个实验需要的时间较长，在实验中可由两组同学 分别从水，从正丙醇开始做，各自进行一半的测量，共 同完成相图。 • [3] 一定要使体系达到气液平衡，即温度读数稳定再取 样。
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(结
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表
4/结 果 表 明 (所 求
折 光 率 6浓 度 6温 度 的 关 系 模 型 是 有 效 而 可 靠 /
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系 模 型 和 相 关 系 数(图 ,所 示 实 验 测 定 的 用 最 小 二 乘 法进行数据拟合后的溶液折光率6温度关系 / 7-8
表 5 不同浓度下溶液折光率与温度间的关系
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图 , 环己烷6乙醇溶液折光率6温度关系曲线图
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表 = 模型预测值与文献值的比较
3%- 主要仪器与试剂 阿贝 折 射 仪 "K456(+超 级 恒 温 水 浴+环 己 烷 "分
析 纯(+无 水 乙 醇 "分 析 纯 (+丙 酮 "分 析 纯 (+重 蒸 馏 水+ 冰 +电 子 天 平 "/台 ( 3%3 实验步骤 1%1%/ 配 制 环 己 烷 物 质 的 量 的 分 数 分 别 为 %%/1&+ %%1&%+%%$7&+%%&%%+%%81&+%%7&+%%#7&的 环 己 烷)乙 醇 溶液各 /%xy,计算所需环己烷和乙醇的质量*并 用 电子天平准确称取, 1%1%1 调节超级恒温水浴温度*使阿贝折光仪的温度 计数保持在某一定值, 1%1%$ 分 别 在 恒 定 温 度 分 别 为 1##%19+1:$%19+ 1:#%19+$%$%$9+$%#%19+$/$%19 下 测 定 无 水 乙 醇+ 环己烷以及上述 7个溶液的折光率*并记录测试数据,
-引 言
3 实验部分
测定溶液的折光率可直接定量地分析溶液的组
成 *鉴 定 溶 液 的 纯 度 *同 时 *物 质 的 摩 尔 折 射 度 +摩 尔 质 量 +密 度 +极 性 分 子 的 偶 极 矩 等 也 都 可 与 折 光 率 数 据 相 关 联 ./0,折 光 率 的 测 量 *所 需 样 品 少 *测 量 精 度 高 *重 现 性 好*在 教 学 与 科 研 中 是 常 用 的 测 定 方 法.12’0*也 是 物 质结构研究工作中的重要工具,通常用测定折光率确 定 溶 液 的 组 成*即 先 作 折 光 率)组 成 关 系 图*然 后 从 曲 线图上查出所对应溶液的组成,用查图方法确定组成 误 差 较 大 *同 时 物 质 折 光 率 与 测 试 环 境 的 温 度 有 关 *在 不 同 温 度 下 其 相 同 溶 液 组 成 *其 折 光 率 不 同 *因 此 在 测 定时要严格控制测试温度,为了减少测试误差和作图 带 来 测 试 工 作 烦 琐 ,本 文 结 合 作 者 的 工 作 *介 绍 建 立 折 光 率)温 度)浓 度 的 最 优 关 系 模 型*有 效 地 解 决 在 不 同 温度下快速确定溶液的组成,
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