物化實驗報告：液體飽和蒸汽壓的測定

1、液體飽和蒸氣壓的測定姓名：李天奇學號：2012012415班級：生23同組實驗者姓名：無實驗日期：2014.12.25提交報告日期：2014.12.25指導老師姓名：馮天成1引言1.1實驗目的（1）運用克勞修斯克拉貝龍方程，求出所測溫度范i韋i內的平均摩爾汽化焙及正常沸點。（2）掌握測定飽和蒸氣壓的方法。1.2實驗原理（1）在一定溫度（距離臨界溫度較遠時）下，純液體與其蒸氣平衡時的蒸氣壓稱該溫度下液體 飽和蒸氣壓。蒸發(fā)1 mol液體所吸收的熱量稱該溫度下液體的摩爾汽化熱。當蒸氣壓等于外界壓 力時，液體便沸騰，此時的溫度稱為沸點。外壓為101.325 kpa時的沸點為正常沸點。（2）液體的飽和蒸

2、氣壓與溫度之間用克勞修斯克拉們龍方程表示：（ln p）二九ph皿dt rt2假定與溫度無關或因溫度變化范圍較小，可以近似作為常數。并對上式積分得np = _f +brt將inp對1/t作圖，圖線斜率即為4宀,令p=ioi325從圖上可讀出正常沸點。r2實驗操作2.1實驗藥品、儀器型號及測試裝置示意圖2】實驗藥品：乙醇（分析純）實驗儀器：等壓管1支，穩(wěn)壓瓶1支，負壓瓶1個，恒溫槽1套，真空泵1臺，壓力計1臺，數顯溫度實驗裝置示意圖如下:!&= f純液體飽和械億壓測定裂*1.等斥符冷凝竹3.攪樣找4.加於b 5. l/iolcli«i+6.輔助沮度計7.檜壓題 &負壓賦9

3、.干燥竹圖1：溶解熱測定實驗裝置圖2.2實驗條件（實驗溫度、濕度、壓力等）實驗溫度：17.6°c 實驗濕度：20% 實驗壓力：103.02kpa2.3實驗操作步驟及方法要點1）安裝裝置并添加乙醇2）關閉h旋塞，打開i、f、g旋塞，抽氣至壓力計測量壓力處于2530kpa時關閉旋塞g、f。 觀察壓力計示數不變說明裝置不漏氣。將安全瓶與大氣想通，關閉真空泵。關閉旋塞g,ho 打開旋塞io3）打開攪拌器至第二檔開始攪拌，同時打開調壓器開始加熱。4）水溫超過50°c之后管內液體沸騰。沸騰（34個氣泡每砂）35min排空a,b之間的氣體， 保持恒溫槽溫度50°c附近。5）排氣

4、后，緩慢打開旋塞h,使體系升壓到接近蒸氣壓，調節(jié)調壓器至bc液面相對不變，待溫 度值基木不變后，最后使用旋塞h將b,c液面基木調平，穩(wěn)定一定時間后迅速記錄溫度t和 壓力p的讀數。6）繼續(xù)調節(jié)加熱器電壓，加熱過程中注意適當調節(jié)活塞ii防止液體暴沸，在50-75°c范圍內每 隔賞4°c記錄一次數據，共記錄67組數據。7）實驗完后，將系統(tǒng)與大氣相通，關閉調壓器，整理實驗臺，處理數據。3結果與討論3.1原始實驗數據實驗原始數據記錄如下:表1:原始數據記錄實驗序號1234567t/°c52.1756.2160.0864.1468.1371.2574.17p/kpa32.69

5、39.4247.2556.6867.3176.8686.6932計算的數據、結果對收集的數據進行分析得:表2： lnp> 1/t記錄表實驗序號1234567(l/t)/(l/k)0.0030740.0030360.0030010.0029650.002930.0029040.002879in p/pa10.3910.5810.7610.9511.1211.2511.37由表2做散點圖，經做線性擬合可得出下圖:in p 與(1/t)in圖2： lnp-1/t擬合曲線其中r八2 = 0.999973,由于保留位數的緣故顯示為1,并不代表著完全符合線性規(guī)律。 經過計算可以得到，直線斜率m“九=

6、-5017.3,則厶vaphm=-r*m = 41.71 kj/mol.r將 y=ln(101325)代入所得直線方程可得 x = 2.85*1 o'3 (1/k),則 t = 351.06 k,即 tb=351.06k 根據文獻可知：、aphm=42.6 kj/ mol, tb= 351.54 k可得下表：表3實驗結果及相對誤差表項目avaphm / (kj/ mol)tb/k實驗數據41.71351.06理論值42.6351.54絕對誤差-0.89-0.48相對誤差2.09%0.137%3.3討論分析從實驗結果來看：在數據擬合方面，可以看到數據擬合直線的效果非常好，rt值達到了 0

7、.999973。在對平均摩爾汽化 熱與正常沸點的計算是與理論值有一定的誤差。因為該實驗中假定摩爾汽化熱為常數，而實際情況卻 并不是這樣，因此數據擬合給出的誤差程度要低于真實的誤差程度。而這些也是在對平均摩爾汽化熱 與正常沸點與文獻值的比較上能夠看出。從實驗過程來看：本實驗很大一部分誤差就來自于那臺老式的加熱器。該加熱器并不能夠做到準確的控溫和終止，并且 由于本實驗中水的總體的體積較大，雖然使用的攪拌裝置來加快熱量的傳遞，述是會存在很大的導熱 延遲，在實驗過程中經常會出現需要不停對電壓進行微調來彌補由于延遲效應造成的水溫變化。而等 壓管又刈溫度十分敏感，因此就會出現b,c液面在不停抖動的現象而很

8、難出現可以保持穩(wěn)定并且液面 相平。，使得在記錄溫度與對應的壓強的時候容易出現一定的誤差。實驗改進：可以嘗試將加熱裝置換為bz振蕩中的那種加熱裝置，可以將實驗的誤差進一步的減小。還希望可以 在旋塞h外部的玻璃管改裝為口徑更小的玻璃管，在同等壓強差與打開時間的條件下減少進岀氣體的 量，使得通過旋塞h來吸入氣體變得更為緩慢，方便對b,c液面進行調平。4結論本次實驗測得乙醇在5075°c的平均飽和蒸氣壓為41.71kj/mol；測得乙醇的正常沸點為351.06k。這兩組數據都在誤差范圍內同理論值相合，驗證了克勞修斯克拉伯龍方程的準確性。5參考文獻賀德華，麻英，張連慶編.基礎物理化學實驗.北京

9、：高等教育出版社，2008： 28-316附錄（思考題）1 說明飽和蒸氣壓、正常沸點、沸騰溫度的含義。答：飽和蒸氣壓：在一定溫度（距離臨界溫度較遠的）下，純液體與其蒸氣達到氣液平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸汽壓。沸騰溫度：某一溫度下，蒸氣壓等于外界壓力時液體開始沸騰，此時的溫度稱為液體的沸騰溫度。 正常沸點：外壓為標準大氣壓(101.325kpa)時液體的沸點稱液體的正常沸點。2克勞修斯克拉貝龍方程在什么條件下才能應用？為什么本實驗得到的只是平均蒸發(fā)焙？答：克勞修斯克拉貝龍方程適用于等溫可逆過程；純物質氣液兩相平衡；忽略了固體和液體的體積; 氣體視為理想氣體。由于蒸發(fā)焙是

10、in p - 1/t曲線的斜率，而嚴格意義上蒸發(fā)焙與溫度有關，應該對實驗的數據分段求微 分得到該位置的蒸發(fā)焰，而在本實驗中，由于溫度變化范圍不大，將蒸發(fā)焰視為了常數。因此按照該 實驗方法測得的只能是這一段溫度的平均蒸發(fā)焙。3穩(wěn)壓瓶、負壓瓶的作用是什么？什么時候需用旋塞h與g?答：穩(wěn)壓瓶與等壓管內的氣壓一致，且穩(wěn)壓瓶內氣體儲存量大，可以保持等壓管內氣體壓強變化足夠 緩慢，不會發(fā)生爆沸等意外情況。負壓瓶內壓強小于穩(wěn)壓瓶，故當由于實驗操作人員手抖而使穩(wěn)壓瓶內吸入空氣過多，等壓管內壓力增 加到高于液體飽和蒸氣壓吋，可通過負壓瓶降低穩(wěn)壓瓶內氣壓來使bc液面相平。增加了整個實驗的 容錯率。旋塞h連接穩(wěn)壓瓶與外界打起。當c管內液面高于b管，即等壓管內氣體壓強小于蒸氣壓時，可通 過打開活塞h增大等壓管內氣體壓強，調節(jié)bc液面基本相平。同時也可通過調節(jié)活塞h,防止氣體 壓強變化過于劇烈而導致的氣體暴沸情況。旋塞g連接穩(wěn)壓瓶與負壓瓶。當c管內液面低于b管，即等壓管內氣體壓強大于蒸氣壓吋，可通過 打開活塞g減小等壓管內氣體壓強，使bc液面基本相平。4計算證明，趕氣泡35min后ab間的空氣確已除凈。證明：假設每個氣泡的半徑為等壓管半