液體飽和蒸氣壓的測定

1、實驗報告不能打印，應該手寫。裝置圖也要畫，實驗數(shù)據的驗算（公式）要詳細哦！實驗一 液體飽和蒸氣壓的測定一、目的要求1、明確飽和蒸氣壓的定義，了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系、克勞修斯-克拉貝龍方程式的意義。2、掌握靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓的原理及操作方法。3、了解真空泵、恒溫槽及氣壓計的使用及注意事項。4、學會由圖解法求液體的平均摩爾氣化熱和正常沸點。二、預習與思考1預習基礎知識與技巧部分的熱效應測量技術及儀器、溫度控制技術和壓力測量技術及儀器；2思考：（1）汽化熱與溫度有無關系？克克方程在什么條件下才能應用？ （2）實驗中測定哪些數(shù)據？精確度如何？有幾位有效數(shù)字？作圖是怎樣選取坐標分度？（

2、3）用此裝置可以很方便地研究各種液體，如苯、乙醇、異丙醇、正丙醇、丙酮、四氯化碳、水和二氯乙烯等，這些液體中很多是易燃的，在加熱時應該注意什么問題？三、實驗原理通常溫度下(距離臨界溫度較遠時)，密閉真空容器中的純液體與其蒸氣達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。恒壓條件下蒸發(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。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，外壓不同時，液體沸點將相應改變，當外壓為101.325kPa時，液體的沸點稱為該液體的正常沸點

3、。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示：                         式中，R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學溫度；vapHm為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱。假定vapHm與溫度無關，或因溫度范圍較小，vapHm可以近似作為常數(shù)，即當作平均摩爾汽化熱，將上式積分，得：（2）   其中A為積分常數(shù)，與壓力

4、p的單位有關。由此式可以看出，在一定穩(wěn)定范圍內，測定不同溫度下的飽和蒸汽壓，以lnp對1/T作圖，應為一直線，而由直線的斜率可求出實驗溫度范圍的液體平均摩爾汽化熱。測定飽和蒸氣壓的方法：測定飽和蒸氣壓的方法主要有： 飽和氣流法：在一定溫度和壓力下，用干燥氣體緩慢地通過被測純液體，使氣流為該液體的蒸氣所飽和。然后用某種物質將氣流中該液體的蒸氣吸收，已知一定體積的氣流中蒸氣的質量，便可計算出蒸氣分壓，這個分壓即該溫度下被測純液體的飽和蒸氣壓。該法適用于蒸氣壓 較小的液體。動態(tài)法：測量沸點隨施加的外壓力而變化的一種方法。在不同外壓下，測定液體的沸點。靜態(tài)法：將待測液體放在一個封閉體系中，在不同溫度下

5、，直接測量飽和蒸氣壓。此法準確性較高，一般適用于具有較大蒸氣壓的液體。本實驗采用靜態(tài)法測定乙醇在不同溫度下的飽和蒸氣壓。 圖1靜態(tài)法測蒸氣壓裝置示意圖1等位計；2攪拌器；3溫度計；4冷阱；5低真空測壓儀；6緩沖儲氣罐靜態(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，如圖1所示： 四、儀器與藥品恒溫水浴1套；平衡管1只；氣壓計1臺；等位計1支；真空泵及附件1套；數(shù)字式低真空測壓儀1臺等。無水乙醇(A.R.)。五、實驗步驟1  裝樣：從等位計加料口處加入一定量的液體乙醇（平衡器中已

6、裝好）。使A球中裝有2/3的液體，“U”形管B的雙臂大部分有液體。2  檢漏：      將裝有液體的等位計按圖1接好，打開冷凝器上水開關（水流不要太大）。關閉平衡閥1，打開精密數(shù)字真空測壓儀，使單位調為kpa。按調零鍵置零。打開進氣閥，緩慢打開平衡閥2使真空泵與系統(tǒng)連通，對系統(tǒng)緩慢抽氣，使真空測壓儀上顯示壓差為4.0-5.3kpa（300-400mmHg）。  關閉進氣閥和平衡閥2，并使真空泵與大氣連通，停止抽氣。注意觀察壓力測量儀數(shù)字的變化。如果系統(tǒng)漏氣，則壓力測量儀的顯示數(shù)值逐漸變小。這時應逐段檢查，尋找漏氣

7、部分，予以消除。 3  飽和蒸氣壓的測定： 打開恒溫水浴開關，打開攪拌開關，調節(jié)水浴溫度至實驗設定溫度，對系統(tǒng)緩慢抽氣，使A球液體內溶解的空氣和A、B管空間內的空氣呈氣泡狀逐個通過B管中的液體排出。如發(fā)現(xiàn)氣泡成串冒出，關閉平衡閥2，（此時液體已沸騰）緩慢打開平衡閥1，漏人空氣，使沸騰緩和。如此抽氣3-4分鐘，使A球中的空氣排除后，關閉進氣閥和平衡閥2，并使真空泵與大氣連通，停止抽氣。調節(jié)平衡閥1，使空氣緩慢進入測量系統(tǒng)，觀察U型管兩端液面等高，從壓力測量儀上讀出壓力差。同法再抽氣，再調節(jié)U型管兩端液面等高，重讀壓力差，直至兩次的壓力差讀數(shù)基本相同，則表示使A球液面上的空間已

8、全被乙醇充滿，記下壓力測量儀上的讀數(shù)。 用上述方法測定6個不同溫度時乙醇的蒸氣壓（每個溫度間隔為5K）。當六個數(shù)測完后，打開平衡閥1，打開平衡閥2，打開進氣閥，關閉冷凝水，關閉恒溫槽電源，實驗結束。六、實驗注意事項1. 減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時達不到本實驗要求的真空度。2整個實驗過程中，應保持等壓計A球液面上空的空氣排凈。3. 抽氣速度要合適，必須防止平衡管內液體沸騰過劇，致使B管內液體快速蒸發(fā)而被抽盡。4. 實驗過程中，必須充分排除凈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。A球B彎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。5. 實驗過程中需防止B管液體倒灌

9、入A球內，帶入空氣，使實驗數(shù)據偏大。6. 蒸氣壓與溫度有關，故測定過程中恒溫槽的溫度波動需控制在±0.1K。七、數(shù)據記錄和結果處理1自行設計實驗數(shù)據記錄表，既能正確記錄全套原始數(shù)據，又可填入演算結果。被測液體：無水乙醇 室溫：14.7 實驗壓力：102.38kPa表1室溫、大氣壓、實驗溫度及對應的壓力差。 序號12345 項目 設計溫度/t 實測溫度/tP1讀數(shù)/kPa-P2讀數(shù)/kPaP蒸汽壓/kPaT=t實+273/KlgP蒸/PaT-1/K-12. 以蒸氣壓p對溫度T作圖，在圖上均勻讀取8個點，并列出相應表格，繪制成lgp1/T圖。圖1蒸氣壓p對溫度T作圖以蒸氣壓p對溫度T作圖

10、，在圖上均勻讀取8個點，并列出相應表格2。.表2蒸氣壓p對溫度T關系圖上所取8個點。 序號項目12345678溫度T/K蒸汽壓P/kPalgP/Pa 3從直線lg p1/T上求出實驗溫度范圍的平均摩爾汽化熱，及正常沸點。圖2 lg p與1/T作圖=2.303R×2048.94=39.23KJ/mol. 將壓力值代入乙醇蒸氣壓和溫度關系式lg p=10. 83-2048.94/T，求出對應的正常沸點是78.88。5以最小二乘法求出乙醇蒸氣壓和溫度關系式中的A、B值。根據最小二乘法公式，將數(shù)值代入以下兩式分別求出A、BA=10.798，B=2039.65，代入乙醇蒸氣壓和溫度關系式得lg p=10.798-2039.65/T，計算其平均摩爾汽化熱為=2.303R×2039.65=39.05KJ/mol.八、實驗結果與分析 實驗值與文獻值比較，實驗測得的結果乙醇在30-50范圍的平均摩爾汽化熱為39.23KJ/mol，文獻值乙醇的平均摩爾汽化熱為41.9KJ/mol，相對誤差為6%（列式子哦）；實驗測得的正常沸點是78.88，文獻值為78.4（和大氣壓有關），相對誤差為0.6%（列式子哦）。八、問題與討論1本實驗方法能否用于測定溶液的飽和蒸氣壓，為什么？ 不可以。因為隨著實驗的進行，A球溶液中的溶劑可能蒸發(fā)并在B管冷凝，從而改變了A中溶液的濃度，即隨著實驗的進行溶