(精編資料推薦)純液體的飽和蒸汽壓的測量.doc

1、純液體的飽和蒸汽壓的測量純液體飽和蒸汽壓的測量一、目的要求1. 明確純液體飽和蒸氣壓的定義和汽液兩相平衡的概念，深入了解純液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系公式克勞修斯, 克拉貝龍方程式。2. 用數(shù)字式真空計(jì)測量不同溫度下環(huán)己烷的飽和蒸氣壓。初步掌握真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)。3. 學(xué)會用圖解法求被測液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理通常溫度下 ( 距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí) ) ，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。蒸發(fā)1mol 液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。液體的蒸氣壓隨溫度而變化，溫度升高時(shí)，蒸氣壓增大; 溫度降低時(shí)，蒸氣壓降低，這主要與

2、分子的動(dòng)能有關(guān)。當(dāng)蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，液體便沸騰，此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)，外壓不同時(shí)，液體沸點(diǎn)將相應(yīng)改變，當(dāng)外壓為1atm(101.325kPa)時(shí)，液體的沸點(diǎn)稱為該液體的正常沸點(diǎn)。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯- 克拉貝龍方程式表,Hdlnpvapm 示 : (1) ,2dTRT式中， R為摩爾氣體常數(shù) ;T 為熱力學(xué)溫度 ;H為在溫度 T 時(shí)純液體的摩爾vapm氣化熱。假定H 與溫度無關(guān)，或因溫度范圍較小，H可以近似作為常數(shù)， vapmvapm,H1vapm積分上式，得 : (2) lnp,，CRT1其中 C 為積分常數(shù)。由此式可以看出，以lnp 對 1/T 作圖，應(yīng)為一直線，直線的

3、H,vapm斜率為 ，由斜率可求算液體的H。 vapm,R靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓，是指在某一溫度下，直接測量飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。靜態(tài)法測量不同溫度下純液體飽和蒸氣壓，有升溫法和降溫法二種。本次實(shí)驗(yàn)采用升溫法測定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓，所用儀器是純液體飽和蒸氣壓測定裝置，如圖 1 所示 :平衡管由 A 球和 U 型管 B、 C 組成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管與壓力計(jì)相連。 A 內(nèi)裝待測液體，當(dāng)A 球的液面上純粹是待測液體的蒸氣，而B 管與 C管的液面處于同一水平時(shí)，則表示 B 管液面上的 ( 即 A 球液面上的蒸氣壓 ) 與加在 C 管液面上的外壓相等。此時(shí)

4、，體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點(diǎn)。圖 1. 液體飽和蒸氣壓測定裝置圖 1. 恒溫槽 ;2. 冷凝管 ;3. 壓力計(jì) ;4. 緩沖瓶平衡閥 ;5. 平衡閥 2( 通大氣用 );6. 平衡閥 1( 抽真空用 );8 平衡管三、儀器與試劑DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)， SYP-?玻璃恒溫水浴，液體飽和蒸氣壓測定裝置，旋片式真空泵，環(huán)己烷。四、實(shí)驗(yàn)步驟21. 開通小流量的冷卻水。開通 DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)的電源，預(yù)熱。認(rèn)識系統(tǒng)中各旋塞的作用。開啟進(jìn)氣旋塞( 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)“平衡閥2”) 使系統(tǒng)與大氣相通。讀取大氣壓力 p0，以后每半小時(shí)讀一次。2. 按動(dòng) DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)的“采零”按鍵，

5、使讀數(shù)為 0。系統(tǒng)檢漏 : 開啟真空泵， 2 分鐘后開啟抽氣旋塞 ( 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)“平衡閥門 1”) ，關(guān)閉進(jìn)氣旋塞 ( 平衡閥門 2) ，使系統(tǒng)減壓至壓力計(jì)讀數(shù)約為 ,85 kPa ，關(guān)閉抽氣旋塞 ( 平衡閥門 1) 。系統(tǒng)若在 5 分鐘之內(nèi)壓力計(jì)讀數(shù)基本不變，則說明系統(tǒng)不漏氣。3. 打開玻璃恒溫浴“加熱器”開關(guān)，置于“強(qiáng)加熱”、“慢攪拌”，同時(shí)接通 SWQP型數(shù)字控溫儀的電源，顯示屏的右下部得“置數(shù)”紅燈亮，按動(dòng)10 和1按鈕，使“設(shè)定溫度”至40.00? 按動(dòng)“工作 / 置數(shù)”使水浴升溫。4. 水浴溫度升至 40.00? 后加熱方式改為“弱”，穩(wěn)定 5 分鐘。緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣旋塞 ( 平衡閥門

6、 2) ，使平衡管中二液面等高，讀取 DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)和水浴的溫度，記錄。5. 分別測定 45、50、53、 56、58、60、 62、64?時(shí)液體的飽和蒸氣壓。6. 實(shí)驗(yàn)完畢，斷開電源、水源?！咀⒁馐马?xiàng)】, 減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時(shí)達(dá)不到本實(shí)驗(yàn)要求的真空度。, 抽氣速度要合適，必須防止平衡管內(nèi)液體沸騰過劇，致使 B 管內(nèi)液體快速蒸發(fā)。, 實(shí)驗(yàn)過程中，必須充分排除凈 AB彎管空間中全部空氣，使 B 管液面上空只含液體的蒸氣分子。 AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，否則其溫度與水浴溫度不同。, 測定中，打開進(jìn)空氣活塞時(shí)，切不可太快，以免空氣倒灌入 AB彎管的空間中。如果發(fā)生倒灌，則

7、必須重新排除空氣。3五、數(shù)據(jù)記錄及其處理實(shí)驗(yàn)者梁美瑤梁漢秋 實(shí)驗(yàn)時(shí)間 2010.12.01室溫 ? 29.9 30.1 30.1 30.130.4大氣壓 /kpa 101.61 101.65 101.69 101.7 101.73平均大氣壓 /kPa 101.67序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9水浴溫度 ? 41.98 45.02 48.02 51.01 54.01 57.0260.02 63.01 63.19壓力差 /kPa -73.60 -70.89 -67.27 -63.36 -59.07 -54.29 -49.07 -43.42 -43.05蒸汽壓 P/kPa 28.1 30.

8、8 34.4 38.3 42.6 47.4 52.6 58.358.6 ln P 3.3347 3.4269 3.5381 3.6457 3.7519 3.8582 3.9627 4.0647 4.07111/T*1000 3.173 3.142 3.113 3.084 3.056 3.028 3.001 2.974 2.973直線斜率-3.7205直線截距 15.13相關(guān)系數(shù) -1.000蒸發(fā)熱 kJ/mol 30.93正常沸點(diǎn) ? 80.88lnP 1/T 圖 Lnp4.804.60y = -3.7319x + 15.1614.402R = 0.99944.204.003.803.603.

9、403.203.0042.802.802.903.003.103.203.301/T數(shù)據(jù)分析 :本次實(shí)驗(yàn)得出環(huán)己烷的平均摩爾汽化熱vapHm = 30.93kJ/mol正常沸點(diǎn)為 b.p. = 80. 88?理論值為 :H= 32.76kJ/mol; b.p. =80.75? vapm相對誤差分別為 :E(H)=-5.59%; E(b.p.)=0.16% vapm本次實(shí)驗(yàn)的相對誤差很小，實(shí)驗(yàn)挺成功。主要是進(jìn)氣旋塞控制得好，沒有出現(xiàn)回氣的情況，特別是在溫度較高的時(shí)候，還沒有達(dá)到飽和就沸騰了，這時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)調(diào)節(jié)進(jìn)氣旋塞，使里面的純液體平穩(wěn)地加熱。不過實(shí)驗(yàn)過程中還存在一些影響因素，主要有讀數(shù)時(shí)會有稍

10、微的誤差，因?yàn)樵谧x數(shù)的時(shí)候需要在一瞬間保證液面相平的同時(shí)記錄兩個(gè)數(shù)據(jù)，另外恒溫水浴裝置也有一定的誤差，存在靈敏度不高等問題。六、思考與討論1( 等壓計(jì) U 型管中的液體起什么作用 , 冷凝器起什么作用 , 為什么可用液體本身作 U 型管封液 ,U型管的作用是封閉氣體，防止空氣進(jìn)入AB管內(nèi)，保證液面上的壓力答:為液體的蒸汽壓，同時(shí)用于觀察U 型管兩端液面是否相平，以判斷兩端壓力是否相等。冷凝器的作用是冷凝U 型管內(nèi)的蒸汽，防止蒸干。若用其他液體做封閉液，則平衡時(shí) a 球上方的氣體為封閉液蒸汽和乙醇蒸汽的混合氣體，而不是純液體，測定結(jié)果偏高，故用液體本身作U 型管封液。2( 開啟旋塞放空氣入體系內(nèi)時(shí)，放得過多應(yīng)如何辦, 實(shí)驗(yàn)過程中為什么要防止空氣倒灌 ,5答 : 必須重新排凈 AB管內(nèi)的空