液體飽和蒸汽壓的測定

1、液體飽和蒸氣壓的測定一、目的要求 1、用靜態(tài)法測定不同溫度下乙醇的飽和蒸氣壓，進一步鞏固克勞修斯克拉貝龍方程的應(yīng)用。2、了解真空體系的設(shè)計.安裝和操作的方法。二、試驗原理一定溫度下，在一真空的密閉容器中，液體很快與其蒸氣建立動態(tài)平衡，即蒸氣分子向液面凝結(jié)和液體分子從表面上逃逸的速度相等，此時液面上的蒸氣壓力就是液體在此溫度時的飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用克勞修斯克拉貝龍方程式來表示。 式中是該液體的摩爾蒸發(fā)熱，在溫度變化范圍不大是，它可以作為常數(shù)。積分上式得：C為積分常數(shù)。如果以lnp為縱坐標，1/T為橫坐標作圖可得一直線，此直線的斜率即為 ，由此斜率可求出乙醇的摩爾蒸發(fā)熱。測定液體

2、的飽和蒸氣壓的方法有靜態(tài)法和動態(tài)法兩種。靜態(tài)法是在某一溫度下。直接測量液體的飽和蒸氣壓。測量方法是調(diào)節(jié)外壓與液體蒸氣壓相等，此法一般用與蒸氣壓比較大的液體。動態(tài)法是在不同外界壓力下，測定液體的沸點。本實驗采用靜態(tài)法測定乙醇的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系，通常一套真空體系裝置由四部分構(gòu)成：一是機械泵、緩沖儲氣罐部分，用以產(chǎn)生真空；二是真空的測量部分，包括DP-A精密數(shù)字壓力計；三是蒸餾瓶部分；四是溫度測量部分，包括SWQ智能數(shù)字恒溫控制器、SYP玻璃恒溫水浴。三、儀器和試劑1、儀器DP-A型精密數(shù)字壓力計一臺；SWQ智能數(shù)字恒溫控制器一臺；緩沖儲氣罐一臺；SYP玻璃恒溫水浴一臺；U型等壓計一個、球形冷

3、凝管一支。2、藥品無水乙醇。四、實驗步驟（一）壓力采零將壓力裝置的平衡閥1、2全開，進氣閥打開，并將玻璃活塞也打開，泄壓至零，是壓力傳感器也大氣相通，按一下采零鍵，以消除儀表系統(tǒng)的零點漂移，此時LED的顯示為：“0000”。并記錄下室溫即恒溫控制器上的溫度。（二）抽真空打開進氣閥和平衡閥2，關(guān)閉平衡閥1和玻璃活塞，將橡皮管接在平衡閥1處的氣泵口，用電動機帶動抽去裝置內(nèi)的空氣，抽至壓力計上的數(shù)字顯示為-92-95。（三）測定乙醇的飽和蒸氣壓調(diào)節(jié)智能數(shù)字恒溫控制器是溫度升至需要測定的最小溫度25（因為室溫為23.3高于20），關(guān)閉平衡閥1，打開玻璃活塞和平衡閥2緩緩抽氣，使試樣球與U型壓力管之間空

4、間內(nèi)的空氣呈氣泡狀通過U型管中的液體而逐出，如發(fā)現(xiàn)氣泡成串上竄，可關(guān)閉抽氣活塞，緩緩打開進氣活塞漏入空氣使沸騰緩和。 如此慢沸34分鐘，試樣球中的空氣排除后，關(guān)閉抽氣活塞，小心開啟進氣活塞緩緩漏如空氣，直至U型管兩臂的液面等高為止，在壓力表上讀出壓力值。按同樣方法分別測定30、35、40、45、50時的無水乙醇的飽和蒸氣壓。五、實驗注意事項1、先開啟冷卻水，然后才能抽氣；2、實驗系統(tǒng)必須密閉，一定要認真檢漏；3、必需讓等壓機U形管中的樣液緩緩沸騰3-4分鐘后方可進行測定；4、升溫時可預(yù)先漏人少許空氣，以防止U形管中液體爆沸；5、液體的蒸汽壓與溫度有關(guān)，所以測定過程中須嚴格控制溫度；6、漏氣必須

5、緩慢，否則U形管中的液體將充入試樣球中；7、關(guān)閉閥門不可用力猛擰，否則橡膠墊圈破損，造成漏氣。六、實驗數(shù)據(jù)及處理1、實驗數(shù)據(jù)當?shù)卮髿鈮篜0=720mmHg=96.04kPa溫度（）3035404550壓力（kPa）-84.87-81.42-77.62-72.30-65.93t/3035404550T/K303.15308.15313.15318.15323.151/T(K-1)0.003300.003250.003190.003140.00309P表/kPa84.8781.4277.6272.3065.93P=（P0-P表）/kPa11.1714.6218.4223.7430.11lg（P/k

6、Pa）1.051.161.271.381.482、繪制圖lgp-1/T，由其斜率求出實驗溫度區(qū)間內(nèi)乙醇的平均摩爾蒸發(fā)熱。由圖可得：=17.0241KJ/mol3、繪制P-T圖，并求取30和40兩處的斜率。由圖可得30時的斜率為：0.8112 40時的斜率為：0.81034、將乙醇在不同溫度下蒸氣壓的公認值和實驗值在同一坐標上繪制P-T曲線（實驗線用實線，公認值用虛線）。七、思考題1.什么叫飽和蒸氣壓？答：在一定溫度下，在一真空的密閉容器中，液體很快與其蒸氣建立動態(tài)平衡，即蒸氣分子向液面凝結(jié)和液體分子從表面上逃逸的速度相等，此時液面上的蒸氣壓力就是液體在此溫度時的飽和蒸氣壓。2.靜態(tài)法測蒸氣壓的

7、原理是什么？答：在某一溫度下，直接測量液體的飽和蒸氣壓。測量方法是調(diào)節(jié)外壓與液體蒸氣壓相等，此法一般用與蒸氣壓比較大的液體。 3.對測量系統(tǒng)如何撿漏？ 答：(1)將進氣閥、平衡閥2打開，平衡閥1關(guān)閉(二閥均為順時針關(guān)閉，逆時針開啟)。啟動油泵加壓（或抽氣）至100KPa200KPa，數(shù)字壓力表的顯示值即為壓力罐中的壓力值。 (2)關(guān)閉進氣閥，停止抽氣，檢查平衡閥2是否開啟，平衡閥l是否完全關(guān)閉。觀察數(shù)字壓力表，若顯示數(shù)字降值在標準范圍內(nèi)(小于0.01Kpa秒)，說明整體氣密性良好。否則需查找并清除漏氣原因直至合格。 (3)再作微調(diào)部分的氣密性檢查：關(guān)閉平衡閥1，開啟平衡閥2調(diào)整微調(diào)部分的壓力，

8、使之低于壓力罐中壓力的1/2，觀察數(shù)字壓力表，其變化值在標準范圍內(nèi)(小于±0.01Kpa4秒)，說明氣密性良好。若壓力值上升超過標準，說明平衡閥2泄漏；若壓力值降超過標準，說明平衡閥1泄漏。 4.如何判斷等壓計中試樣球與等壓計間空氣已經(jīng)全部排出？如未排盡空氣，對實驗有何影響？ 答：U形管中的氣泡成串冒出時；減壓加熱，利用液體蒸汽排出空氣；如果不排盡空氣，會使測量值偏大。 5.等位計的U型管內(nèi)所貯液體起何作用？ 答：使蒸汽與外界大氣隔開，起液封作用，同時也是用來判斷蒸汽壓與外界大氣壓相等的依據(jù)。 6.實驗時抽氣及漏入空氣的速度應(yīng)如何控制？為什么？ 答：實驗過程中應(yīng)該緩緩的進行，因為太快會使氣壓變化太劇烈，損壞裝置，同時會讓液體外濺，影響實驗效果。 7.測定蒸氣壓時為何要嚴格控制溫度？ 答：在一定的溫度下,真空密閉容器內(nèi)的液體能很快和它的蒸汽相建立動態(tài)平衡,即蒸汽分子向液面凝結(jié)和液體中分子從表面逃逸的速率相等.此時液面上的蒸汽壓力就是液體在此溫度下的飽和蒸汽壓力.液體的飽和蒸汽壓與溫度有關(guān):溫度升高,分子運動加速,因而在單位時間內(nèi)從液相進入氣相的分子數(shù)增加,蒸汽壓升高. 8.升溫時如液體急