液體飽和蒸汽壓測定實驗報告

1、液體飽和蒸汽壓的測定一、實驗?zāi)康?.明確液體飽和蒸汽壓的意義，熟悉純液體的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系以及克勞休斯-克拉貝農(nóng)方程。2.了解靜態(tài)法測定液體飽和蒸汽壓的原理。3.學(xué)習(xí)用圖解法求解被測液體在實驗溫度范圍內(nèi)的平均摩爾蒸發(fā)焓與正常沸點。二、實驗原理1.熱力學(xué)原理通常溫度下(距離臨界溫度較遠(yuǎn)時)，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時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，蒸氣壓增大；溫度降低時，蒸氣壓降低，這主要與分子的動能有關(guān)。當(dāng)蒸氣壓等于外界壓力時，液體便沸騰，此時的溫度稱為沸點，外壓不同時，液體沸

2、點將相應(yīng)改變。當(dāng)外壓為101.325kpa時，液體的沸點稱為該液體的正常沸點。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示： (1) 式中，r為摩爾氣體常數(shù)；t為熱力學(xué)溫度；vaphm為在溫度t時純液體的摩爾氣化熱。假定vaphm與溫度無關(guān)，或因溫度范圍較小，vaphm可以近似作為常數(shù)，積分上式，得： (2) 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，直線的斜率為，由斜率可求算液體的vaphm。2.實驗方法靜態(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

3、法二種。本次實驗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。精密數(shù)字壓力計平衡管由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，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，體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點?？梢?，利用平衡管可以獲得并保持系統(tǒng)中為純試樣時的飽和蒸汽，u形管中的液體起液封和平衡指示作用。 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；4.緩沖瓶平衡閥；5. 平衡閥2(通大氣用)

4、；6. 平衡閥1（抽真空用）；8平衡管三、儀器與試劑恒溫水??；平衡管，溫度計，冷凝管，數(shù)字式低真空測壓儀，真空泵及附件，無水乙醇。四、實驗步驟：1、安裝儀器 等待測液體（本實驗是無水乙醇）裝入平衡管，a球內(nèi)約占4/5體積，此時u型管內(nèi)不能有液體。再按照圖一裝妥個部分。2、抽真空、系統(tǒng)檢漏將進(jìn)氣閥、閥2打開，閥1關(guān)閉。抽氣減壓至壓力計顯示壓差為-80kpa時關(guān)閉進(jìn)氣閥和閥2，如壓力計示數(shù)能在3-5min內(nèi)維持不變，則系統(tǒng)不漏氣。3、排除ab彎管空間內(nèi)的空氣和形成液封打開閥1，恒溫槽溫度調(diào)至比次大氣壓下待測液沸點高3-5，如此沸騰3-5min，停止加熱，關(guān)閉閥14、乙醇飽和蒸汽壓的測定 當(dāng)b、c兩

5、管的液面到達(dá)同一水平面時，立即記錄此時的溫度和壓力，并打開閥2，使測量系統(tǒng)的壓力減小5-7kpa，液體將重新沸騰，又有氣泡從平衡管冒出，關(guān)閉閥2，繼續(xù)降低水溫。當(dāng)溫度降到一定程度時，b,c液面又處于同一水平面，記錄此時的溫度計壓力計讀數(shù)。重復(fù)上述操作，每次使系統(tǒng)減壓5-7kpa，測至少8組數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束后，先將系統(tǒng)排空，然后關(guān)閉真空泵。五、數(shù)據(jù)處理：被測液體： 乙醇 室溫： 28.60大氣壓：97.67kpa(1) 數(shù)據(jù)記錄恒溫槽溫度103壓力計讀數(shù)p/kpa液體的蒸汽壓 p=p大氣+p/kpapt/t/k79.14352.292.839097.674.58276.53349.682.860-

6、7.3090.374.50474.58347.732.876-13.2184.464.43672.82345.972.890-20.2177.464.35070.86344.012.907-25.4472.234.28068.84341.992.924-31.3366.344.19566.56339.712.944-36.9760.704.10664.58337.732.961-42.0955.584.018(2)以lnp對1/t作圖，求出直線的斜率，并由斜率算出此溫度范圍內(nèi)液體的平均摩爾汽化熱vaphm 。由k = 得：vaphm= k r = 4.6855 8.314 = 38.96 kj

7、六、注意事項:(1)預(yù)習(xí)時應(yīng)該讀懂各個閥門的作用及氣路連接。(2)實驗前應(yīng)檢查并保證體系不漏氣。(3)減壓速度要適合，必須防止平衡管內(nèi)液體沸騰過于劇烈，致使管內(nèi)液體快速蒸發(fā)。(4)實驗過程中，必須充分排盡ab彎管空間中的全部空氣，使b管液面上方只含液體的蒸汽分子。平衡管內(nèi)必須放置于恒溫水欲中的水面以下，否則其溫度與水溫不同。七、思考題:（1）為什么ab彎管中的空氣要干凈？怎樣操作？怎樣防止空氣倒灌？答: ab彎管空間內(nèi)的壓力包括兩部分：一是待測液的蒸氣壓。另一部分是空氣的壓力。測定時，必須將其中的空氣排除后，才能保證b管液面上的壓力為液體的蒸氣壓；將水浴溫度升高到85c沸騰3分鐘即可；檢漏之后要關(guān)閉閥1，防止外界空氣進(jìn)入緩沖氣體罐內(nèi)。（2）本實驗方法能否用于測定溶液的飽和蒸氣壓？為什么？答：溶液不是純凈物，其沸點不穩(wěn)定，實驗操作過程中很難判斷是否已達(dá)到其沸點。（3）為什么實驗完畢以后必須使系統(tǒng)和真空泵與大氣相通才能關(guān)閉真空泵？答：如果不與大氣相通，球管內(nèi)的液體可能會被吸入到緩沖儲氣罐。（4）如果用升溫法測定乙醇的飽和蒸汽壓，用該實驗裝置是否可行？若行，如何操作？答：升溫法可行。先打開閥2，關(guān)閉閥1，使儲氣管內(nèi)壓強達(dá)-50kpa左右，關(guān)閉閥2，溫度每升高3-5