靜態(tài)法測(cè)定純液體飽和蒸氣壓

1、靜態(tài)法測(cè)定純液體飽和蒸氣壓主講教師：潘 梅純液體飽和蒸氣壓、氣液兩相平純液體飽和蒸氣壓、氣液兩相平衡、衡、Clausius-Clapeyron方程式方程式 。知識(shí)點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練要點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練要點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)：等壓計(jì)的使用、真空實(shí)驗(yàn)技等壓計(jì)的使用、真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)（均為首次訓(xùn)練）術(shù)（均為首次訓(xùn)練） 實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練要點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練要點(diǎn)：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)三、實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)操作四四、實(shí)驗(yàn)安全與注、實(shí)驗(yàn)安全與注意事項(xiàng)意事項(xiàng)五、實(shí)驗(yàn)總五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與延伸結(jié)與延伸六、六、思考題思考題主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?. 明明確純液體飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相

2、確純液體飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相平衡的概念，深入了解純液體飽和平衡的概念，深入了解純液體飽和蒸氣壓蒸氣壓和和溫度的關(guān)系溫度的關(guān)系Clausius-Clapeyron方程方程式。式。2. 用用等壓計(jì)測(cè)定不同溫度等壓計(jì)測(cè)定不同溫度下純液體的飽下純液體的飽和蒸氣和蒸氣壓，初步掌握真空實(shí)驗(yàn)技?jí)?，初步掌握真空?shí)驗(yàn)技術(shù)。術(shù)。3. 學(xué)學(xué)會(huì)用圖解會(huì)用圖解法求法求解被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍解被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱與正常沸點(diǎn)內(nèi)的平均摩爾汽化熱與正常沸點(diǎn)。7二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 一定外界條件下，液體中的液態(tài)分子會(huì)蒸發(fā)為氣態(tài)分一定外界條件下，液體中的液態(tài)分子會(huì)蒸發(fā)為氣態(tài)分子，同時(shí)氣態(tài)分子也會(huì)撞擊

3、液面回歸液態(tài)。子，同時(shí)氣態(tài)分子也會(huì)撞擊液面回歸液態(tài)。 這是單組分系統(tǒng)發(fā)生的兩相變化，一定時(shí)間后，即可這是單組分系統(tǒng)發(fā)生的兩相變化，一定時(shí)間后，即可達(dá)到平衡。達(dá)到平衡。 平衡時(shí)，氣態(tài)分子含量達(dá)到最大值，這些氣態(tài)分子撞平衡時(shí)，氣態(tài)分子含量達(dá)到最大值，這些氣態(tài)分子撞擊液體所能產(chǎn)生的壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱擊液體所能產(chǎn)生的壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱蒸氣壓蒸氣壓(vapor pressure)。蒸氣壓蒸氣壓 在通常溫度下，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱在通常溫度下，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下為該溫度下液體的飽和蒸氣壓液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱為蒸氣壓。蒸，簡(jiǎn)稱為蒸氣壓。蒸發(fā)發(fā) 1 mol 液液體所吸收的熱量稱為該溫度下

4、液體的體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱摩爾氣化熱。 蒸氣壓符號(hào)：蒸氣壓符號(hào)： p 單位單位 ：Pa 此溫度為液體在該壓力下的此溫度為液體在該壓力下的沸點(diǎn)沸點(diǎn)。 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓91、液體中能量較高的分子有脫離液面進(jìn)入氣相的傾向（逃逸、液體中能量較高的分子有脫離液面進(jìn)入氣相的傾向（逃逸傾向傾向 escaping tendency），這是產(chǎn)生氣態(tài)分子的原因，是液體），這是產(chǎn)生氣態(tài)分子的原因，是液體的本性。的本性。 蒸氣壓正是用來(lái)衡量這一傾向程度的量，它是液體的自有蒸氣壓正是用來(lái)衡量這一傾向程度的量，它是液體的自有屬性，外界條件（溫度、壓力）一定，就有確定的數(shù)值。屬性，外界條件（溫度、

5、壓力）一定，就有確定的數(shù)值。 比如若在密閉容器中裝滿液體，液體沒(méi)有空間形成蒸氣，比如若在密閉容器中裝滿液體，液體沒(méi)有空間形成蒸氣，自然也不會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生壓力，但蒸氣壓作為液體本質(zhì)屬性依然自然也不會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生壓力，但蒸氣壓作為液體本質(zhì)屬性依然存在，不能說(shuō)此時(shí)液體的蒸氣壓為存在，不能說(shuō)此時(shí)液體的蒸氣壓為 0。液體蒸氣壓特征：液體蒸氣壓特征：102、蒸氣壓本質(zhì)上是描述單組分體系氣液兩相平衡時(shí)具備的特、蒸氣壓本質(zhì)上是描述單組分體系氣液兩相平衡時(shí)具備的特征，具有熱力學(xué)上的意義，不能等同動(dòng)力學(xué)量。征，具有熱力學(xué)上的意義，不能等同動(dòng)力學(xué)量。3、若將液體放入一真空容器中，當(dāng)液體系統(tǒng)氣液兩相平衡、若將液體放入一真

6、空容器中，當(dāng)液體系統(tǒng)氣液兩相平衡時(shí)，外壓相當(dāng)于此條件下的液體蒸氣壓。時(shí)，外壓相當(dāng)于此條件下的液體蒸氣壓。 可借此模型研究蒸氣壓隨溫度的變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)關(guān)系，可借此模型研究蒸氣壓隨溫度的變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)關(guān)系，可分別利用可分別利用Clapeyron方程和方程和Antonie公式求解。公式求解。 簡(jiǎn)單性的結(jié)果是蒸氣壓會(huì)隨溫度增大而增大。簡(jiǎn)單性的結(jié)果是蒸氣壓會(huì)隨溫度增大而增大。 114、若液體非在真空容器中，而是在惰性氣體中，外壓不再、若液體非在真空容器中，而是在惰性氣體中，外壓不再相當(dāng)于液體蒸氣壓。例如液體置于空氣中，且規(guī)定空氣不溶相當(dāng)于液體蒸氣壓。例如液體置于空氣中，且規(guī)定空氣不溶于液體，此時(shí)的外壓為

7、大氣壓力與液體蒸氣壓之和。于液體，此時(shí)的外壓為大氣壓力與液體蒸氣壓之和。 蒸氣壓隨外壓的變化規(guī)律可通過(guò)平衡分析，利用蒸氣壓隨外壓的變化規(guī)律可通過(guò)平衡分析，利用Gibbs自由能變量相等定量考察。自由能變量相等定量考察。 簡(jiǎn)單性的結(jié)果是蒸氣壓會(huì)隨外壓增大而增大，但外壓的簡(jiǎn)單性的結(jié)果是蒸氣壓會(huì)隨外壓增大而增大，但外壓的影響甚微，通?？珊雎圆挥?jì)。影響甚微，通?？珊雎圆挥?jì)。 純液體飽和蒸氣壓與液體的本性（分子大純液體飽和蒸氣壓與液體的本性（分子大小、結(jié)小、結(jié)構(gòu)、構(gòu)、形狀）、溫度及外壓等因素有關(guān)形狀）、溫度及外壓等因素有關(guān)。 液體混合物，液體混合物，蒸氣壓還與組成有關(guān)蒸氣壓還與組成有關(guān)。 純純液液體：體：

8、溫度升高，蒸氣壓增大溫度升高，蒸氣壓增大。純液體的飽和純液體的飽和蒸氣壓蒸氣壓與溫度的關(guān)系可以與溫度的關(guān)系可以用用 Clausius-Clapeyron方程式來(lái)表示：方程式來(lái)表示：p*為溫度為溫度為為 T 時(shí)時(shí)純液體的飽和蒸氣壓；純液體的飽和蒸氣壓；T 為為熱力學(xué)溫度；熱力學(xué)溫度；vapHm 為液為液體摩爾氣化熱；體摩爾氣化熱；R 為氣為氣體常數(shù)體常數(shù)。)1()/ln(d2RTHdTppmvap當(dāng)當(dāng)溫度的變化范圍不大時(shí)，溫度的變化范圍不大時(shí)，vapHm可視為常數(shù)，于是將（可視為常數(shù)，于是將（1）式）式積分，有積分，有式中，式中，I 為為積分常數(shù)。積分常數(shù)。)2()/ln(IRTHppmvap1

9、5由上式可知，若以由上式可知，若以 lnp 對(duì)對(duì) 1/T 作圖應(yīng)得一直線，由直線的作圖應(yīng)得一直線，由直線的斜斜率率 k 得得到到RkHmvap由實(shí)驗(yàn)測(cè)定幾個(gè)不同溫度下飽和蒸氣壓，用圖解法求得直由實(shí)驗(yàn)測(cè)定幾個(gè)不同溫度下飽和蒸氣壓，用圖解法求得直線的斜率線的斜率k，根據(jù)上式即可求出，根據(jù)上式即可求出mvapH16注意：注意：由式由式(1)到式到式(2)的的轉(zhuǎn)變需要引入三個(gè)假設(shè)轉(zhuǎn)變需要引入三個(gè)假設(shè)： 液相液相的摩爾體積相比于氣相可以忽略不計(jì)；的摩爾體積相比于氣相可以忽略不計(jì)； 蒸蒸氣可視為理想氣體；氣可視為理想氣體； 蒸蒸發(fā)焓不隨溫度改變。發(fā)焓不隨溫度改變。17Antoine方程：方程：lg p =

10、 A-B/(T+C) （1）式中，式中，A，B，C為為Antoine常數(shù)，可查數(shù)據(jù)表常數(shù)，可查數(shù)據(jù)表。Antoine方程是對(duì)方程是對(duì)Clausius-Clapeyron方程最簡(jiǎn)單的改進(jìn)，方程最簡(jiǎn)單的改進(jìn)，在在 1.333199.98 kPa 范范圍內(nèi)誤差小圍內(nèi)誤差小。公式（公式（1）適用于大多數(shù)化合物；而對(duì)于另外一些只需常數(shù)）適用于大多數(shù)化合物；而對(duì)于另外一些只需常數(shù)B與與C值的物質(zhì)，則可采用（值的物質(zhì)，則可采用（2）公式進(jìn)行計(jì)）公式進(jìn)行計(jì)算：算： lg p = -52.23B/T+C （2）引引 申：申：18 測(cè)測(cè)定飽和蒸氣壓的方法有動(dòng)態(tài)法、比較定飽和蒸氣壓的方法有動(dòng)態(tài)法、比較法、飽和氣流法

11、、靜態(tài)法等法、飽和氣流法、靜態(tài)法等。 本本實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法靜態(tài)法。 即即在一定的溫度下，直接測(cè)定體系的壓在一定的溫度下，直接測(cè)定體系的壓力，測(cè)定時(shí)要求體系內(nèi)無(wú)雜質(zhì)氣體力，測(cè)定時(shí)要求體系內(nèi)無(wú)雜質(zhì)氣體。 為為此用一個(gè)球管與一個(gè)此用一個(gè)球管與一個(gè)U型管相連，構(gòu)成型管相連，構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)測(cè)定的裝置，其外形如右圖所示。了實(shí)驗(yàn)測(cè)定的裝置，其外形如右圖所示。 等壓管示意圖19（1）球）球 a中中盛有被測(cè)液體，盛有被測(cè)液體，U 形形管管 bc 部部分以被測(cè)液體作為封閉液分以被測(cè)液體作為封閉液。（2）測(cè)）測(cè)定時(shí)先定時(shí)先將將 a 與與 b 之之間的空氣抽凈，然后間的空氣抽凈，然后從從 c 的的上方緩慢放入上方緩

12、慢放入空氣，使等壓空氣，使等壓計(jì)計(jì) b、c 兩兩端的液面平齊，且不再發(fā)生變化時(shí)，端的液面平齊，且不再發(fā)生變化時(shí)，則則 ab之之間的蒸氣壓即為此溫度下被測(cè)液體的飽和蒸氣壓，因?yàn)榇孙柡驼魵忾g的蒸氣壓即為此溫度下被測(cè)液體的飽和蒸氣壓，因?yàn)榇孙柡驼魵鈮簤号c與 c 上上方的壓力相等，方的壓力相等，而而 c 上上方的壓力可由壓力計(jì)直接讀出方的壓力可由壓力計(jì)直接讀出。（3）溫）溫度則由恒溫槽內(nèi)的溫度計(jì)直接讀出，這樣可得到一個(gè)溫度下度則由恒溫槽內(nèi)的溫度計(jì)直接讀出，這樣可得到一個(gè)溫度下的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)。20（4）當(dāng)）當(dāng)升高溫度時(shí)，因飽和蒸氣壓增大，故等壓計(jì)升高溫度時(shí)，因飽和蒸氣壓增大，故等壓計(jì)內(nèi)

13、內(nèi) b 液液面逐漸下面逐漸下降，降，c 液液面逐漸上升面逐漸上升。（5）同）同樣樣從從 c 的的上方再緩慢放入空氣，以保上方再緩慢放入空氣，以保持持 bc 兩兩液面的平齊，液面的平齊，當(dāng)恒溫槽達(dá)到設(shè)定的溫度且當(dāng)恒溫槽達(dá)到設(shè)定的溫度且在在 bc 兩液面平齊時(shí)，即可讀出該溫度下兩液面平齊時(shí)，即可讀出該溫度下的飽和蒸氣壓的飽和蒸氣壓。（6）用）用同樣的方法可測(cè)定其它溫度下的飽和蒸氣壓同樣的方法可測(cè)定其它溫度下的飽和蒸氣壓。壓壓力測(cè)力測(cè)量量 壓壓力是用來(lái)描述體系狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)。許多物理、化學(xué)性質(zhì)，力是用來(lái)描述體系狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)。許多物理、化學(xué)性質(zhì)，例如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、蒸氣壓幾乎都與壓力有關(guān)。在化學(xué)

14、熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力例如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、蒸氣壓幾乎都與壓力有關(guān)。在化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究中，壓力也是一個(gè)很重要的因素。因此，壓力的測(cè)量具有重要的學(xué)研究中，壓力也是一個(gè)很重要的因素。因此，壓力的測(cè)量具有重要的意義。意義。 就物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，壓力的應(yīng)用范圍高至氣體鋼瓶的壓力，低至就物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，壓力的應(yīng)用范圍高至氣體鋼瓶的壓力，低至真空系統(tǒng)的真空度。壓力通?？煞终婵障到y(tǒng)的真空度。壓力通常可分為為 高高壓、中壓、常壓和負(fù)壓壓、中壓、常壓和負(fù)壓。壓力。壓力范圍不同，測(cè)量方法不一樣，精確度要求不同，所使用的單位也各有不范圍不同，測(cè)量方法不一樣，精確度要求不同，所使用的單位也各有不同的傳統(tǒng)習(xí)慣。同的傳統(tǒng)

15、習(xí)慣。 本實(shí)本實(shí)驗(yàn)用到的技術(shù)驗(yàn)用到的技術(shù)1. 液液柱式壓力計(jì)柱式壓力計(jì) 液液柱式壓力計(jì)是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中用得最多的壓力計(jì)。它柱式壓力計(jì)是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中用得最多的壓力計(jì)。它構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便，能測(cè)量微小壓力差，測(cè)量準(zhǔn)確度比較構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便，能測(cè)量微小壓力差，測(cè)量準(zhǔn)確度比較高，且制作容易，價(jià)格低廉，但是測(cè)量范圍不大，示值與工高，且制作容易，價(jià)格低廉，但是測(cè)量范圍不大，示值與工作液密度有關(guān)。它的結(jié)構(gòu)不牢固，耐壓程度較差作液密度有關(guān)。它的結(jié)構(gòu)不牢固，耐壓程度較差。 數(shù)數(shù)字式低真空壓力測(cè)試儀字式低真空壓力測(cè)試儀是運(yùn)用壓阻式壓力傳感器原理是運(yùn)用壓阻式壓力傳感器原理測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與大氣壓之間壓測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與

16、大氣壓之間壓差的儀器。它可取代傳統(tǒng)差的儀器。它可取代傳統(tǒng)的的液液壓式壓式 U 型型水銀壓力計(jì)，無(wú)汞水銀壓力計(jì)，無(wú)汞污染現(xiàn)象，對(duì)環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)污染現(xiàn)象，對(duì)環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)健康有極大的好處健康有極大的好處。2數(shù)字式低真空壓力測(cè)試儀數(shù)字式低真空壓力測(cè)試儀 3彈性式壓力彈性式壓力計(jì)計(jì) 利利用彈性元件的彈性力來(lái)測(cè)量壓力，是測(cè)壓儀表中相當(dāng)用彈性元件的彈性力來(lái)測(cè)量壓力，是測(cè)壓儀表中相當(dāng)重要的一種形式。由于彈性元件的結(jié)構(gòu)和材料不同，它們具重要的一種形式。由于彈性元件的結(jié)構(gòu)和材料不同，它們具有各不相同的彈性位移與被測(cè)壓力的關(guān)系。物化實(shí)驗(yàn)室中接有各不相同的彈性位移與被測(cè)壓力的關(guān)系。物化實(shí)驗(yàn)室中接觸較多的為單管彈簧管

17、式壓力計(jì)。這種壓力計(jì)的壓力由彈簧觸較多的為單管彈簧管式壓力計(jì)。這種壓力計(jì)的壓力由彈簧管固定端進(jìn)入，通過(guò)彈簧管自由端的位移帶動(dòng)指針運(yùn)動(dòng)，指管固定端進(jìn)入，通過(guò)彈簧管自由端的位移帶動(dòng)指針運(yùn)動(dòng)，指示壓力值示壓力值。 必必須正確地選用壓力表，不同類(lèi)型的壓力表在不同須正確地選用壓力表，不同類(lèi)型的壓力表在不同的場(chǎng)合使用的場(chǎng)合使用。注。注意被測(cè)體系中的物質(zhì)和工作環(huán)境對(duì)儀表是意被測(cè)體系中的物質(zhì)和工作環(huán)境對(duì)儀表是否有特殊的要求否有特殊的要求。 例例如如：普普通壓力表的彈簧管多采用銅合金，而氨用通壓力表的彈簧管多采用銅合金，而氨用壓力表（氨表）的彈簧管采用碳鋼的，因?yàn)榘睂?duì)銅的腐蝕壓力表（氨表）的彈簧管采用碳鋼的，因

18、為氨對(duì)銅的腐蝕極強(qiáng)極強(qiáng)。 又如又如氧氧的強(qiáng)氧化性，所以氧表是禁油的，在校驗(yàn)、的強(qiáng)氧化性，所以氧表是禁油的，在校驗(yàn)、使用、保管中都必須注意使用、保管中都必須注意。真真空的獲空的獲得得 真真空空是指壓力小于一個(gè)大氣壓的氣態(tài)空間。真空狀態(tài)是指壓力小于一個(gè)大氣壓的氣態(tài)空間。真空狀態(tài)下氣體的稀薄程度，常以壓強(qiáng)值表示，習(xí)慣上稱作真空度。下氣體的稀薄程度，常以壓強(qiáng)值表示，習(xí)慣上稱作真空度。不同的真空狀態(tài)，意味著該空間具有不同的分子密度不同的真空狀態(tài)，意味著該空間具有不同的分子密度。 在現(xiàn)行的國(guó)際單位制（在現(xiàn)行的國(guó)際單位制（SI）中，真空度的單位與壓強(qiáng)）中，真空度的單位與壓強(qiáng)的單位均為帕斯卡（的單位均為帕斯卡

19、（Pasca），簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)為），簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)為Pa。 在在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通常按真空度的獲得和測(cè)量方法的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通常按真空度的獲得和測(cè)量方法的不同，不同，將真空區(qū)域劃分為將真空區(qū)域劃分為: 粗粗真空真空(1013251333 Pa); 低低真空真空(13330.1333 Pa); 高高真空真空(0.13331.33310-6 Pa); 超超高真空高真空( 1.33310-6 Pa )。 為為了獲得真空，就必須設(shè)法將氣體分子從容器中抽出。了獲得真空，就必須設(shè)法將氣體分子從容器中抽出。凡是能從容器中抽出氣體，使氣體壓力降低的裝置，均可稱凡是能從容器中抽出氣體，使氣體壓力降低的裝置，均可稱

20、為為真空泵真空泵。 如如水流泵、機(jī)械真空泵、油泵、擴(kuò)散泵、吸附泵、鈦泵水流泵、機(jī)械真空泵、油泵、擴(kuò)散泵、吸附泵、鈦泵等等等等。 實(shí)實(shí)驗(yàn)室常用的真空泵為驗(yàn)室常用的真空泵為旋片旋片式機(jī)械真式機(jī)械真空空泵泵。機(jī)機(jī)械械泵泵使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)：1機(jī)械泵不能直接抽含可凝性氣體的蒸氣、揮發(fā)性液體等機(jī)械泵不能直接抽含可凝性氣體的蒸氣、揮發(fā)性液體等。 因因?yàn)檫@些氣體進(jìn)入泵后會(huì)破壞泵油的品質(zhì)，降低了油在泵為這些氣體進(jìn)入泵后會(huì)破壞泵油的品質(zhì)，降低了油在泵內(nèi)的密封和潤(rùn)滑作用，甚至?xí)?dǎo)致泵的機(jī)件生銹內(nèi)的密封和潤(rùn)滑作用，甚至?xí)?dǎo)致泵的機(jī)件生銹。 必必須須在可凝氣體進(jìn)泵前先通過(guò)純化裝置在可凝氣體進(jìn)泵前先通過(guò)純化裝置。

21、 例例如，用無(wú)水氯化鈣、五氧化二磷、分子篩等吸收水分如，用無(wú)水氯化鈣、五氧化二磷、分子篩等吸收水分; 用用石蠟吸收有機(jī)蒸氣石蠟吸收有機(jī)蒸氣; 用用活性炭或硅膠吸收其它蒸氣等活性炭或硅膠吸收其它蒸氣等。2機(jī)械泵不能用來(lái)抽含腐蝕性成分的氣體機(jī)械泵不能用來(lái)抽含腐蝕性成分的氣體。 如如含含氯化氫、氯氣、二氧化氮氯化氫、氯氣、二氧化氮等的氣體等的氣體。 因因這類(lèi)氣體能迅速侵蝕泵中精密加工的機(jī)件表面，使這類(lèi)氣體能迅速侵蝕泵中精密加工的機(jī)件表面，使泵漏氣，不能達(dá)到所要求的真空度泵漏氣，不能達(dá)到所要求的真空度。 遇遇到這種情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)使氣體在進(jìn)泵前先通過(guò)裝有氫到這種情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)使氣體在進(jìn)泵前先通過(guò)裝有氫氧化鈉

22、固體的氧化鈉固體的吸收瓶吸收瓶，以除去有害氣體，以除去有害氣體。3機(jī)械泵由電動(dòng)機(jī)帶機(jī)械泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)動(dòng)，使使用時(shí)應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)注意電動(dòng)機(jī)的的運(yùn)轉(zhuǎn)情況運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 若若是三相電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的泵，第一次使用時(shí)特別要注意三相是三相電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的泵，第一次使用時(shí)特別要注意三相電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是否正確電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是否正確。 正正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不應(yīng)有摩擦、金屬碰擊等異聲。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不應(yīng)有摩擦、金屬碰擊等異聲。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)溫度不能超溫度不能超過(guò)過(guò) 5060 度度。4機(jī)械泵的進(jìn)氣口前應(yīng)安裝一個(gè)三通活塞機(jī)械泵的進(jìn)氣口前應(yīng)安裝一個(gè)三通活塞。 停停止抽氣時(shí)應(yīng)使機(jī)械泵與抽空系統(tǒng)隔開(kāi)而與大氣相通，止抽氣時(shí)應(yīng)使機(jī)械泵與抽

23、空系統(tǒng)隔開(kāi)而與大氣相通，然后再關(guān)閉電源然后再關(guān)閉電源。 這這樣既可樣既可保持系統(tǒng)的真空度，又避免泵油倒吸保持系統(tǒng)的真空度，又避免泵油倒吸。氣壓計(jì)氣壓計(jì)真空泵真空泵321自來(lái)水自來(lái)水安全瓶安全瓶平衡管平衡管水浴水浴電熱板電熱板儀器裝置儀器裝置三、三、實(shí)實(shí)驗(yàn)步驟驗(yàn)步驟341 1、實(shí)、實(shí)驗(yàn)儀器與藥驗(yàn)儀器與藥品：品：等位計(jì)；等位計(jì)；冷凝管；冷凝管；緩沖儲(chǔ)氣罐緩沖儲(chǔ)氣罐; ; 循環(huán)水真空泵；循環(huán)水真空泵；數(shù)字式壓力數(shù)字式壓力計(jì)計(jì)純水（或乙醇、環(huán)己烷）純水（或乙醇、環(huán)己烷）按圖示安裝裝置，在樣品管中加入純水（或其他液體）。按圖示安裝裝置，在樣品管中加入純水（或其他液體）。3221(7) 若若氣壓計(jì)指數(shù)變化

24、，則表明氣壓計(jì)指數(shù)變化，則表明系統(tǒng)漏氣。應(yīng)逐段檢查，直到系統(tǒng)漏氣。應(yīng)逐段檢查，直到消除系統(tǒng)漏氣。消除系統(tǒng)漏氣。2 2、系統(tǒng)氣密性檢查、系統(tǒng)氣密性檢查密閉體系密閉體系(2) 打打開(kāi)活開(kāi)活塞塞 2(3) 開(kāi)開(kāi)動(dòng)真空泵動(dòng)真空泵(1) 關(guān)關(guān)閉活閉活塞塞1(4) 緩緩緩關(guān)小活緩關(guān)小活塞塞 3(5) 當(dāng)當(dāng)氣壓計(jì)氣壓計(jì)指數(shù)約是指數(shù)約是-20 kPa 時(shí)時(shí)，關(guān)，關(guān)閉活閉活塞塞 2(6) 打打開(kāi)活開(kāi)活塞塞 3，約約 5 分分鐘后，鐘后，若氣壓計(jì)指數(shù)不變，則表明系若氣壓計(jì)指數(shù)不變，則表明系統(tǒng)不漏氣。統(tǒng)不漏氣。36 ab 彎管空間內(nèi)的壓力包括兩部分：一是待測(cè)液的蒸氣彎管空間內(nèi)的壓力包括兩部分：一是待測(cè)液的蒸氣壓；另

25、一部分是空氣的壓力。測(cè)定時(shí)，必須將其中的空氣排壓；另一部分是空氣的壓力。測(cè)定時(shí)，必須將其中的空氣排除，才能保證除，才能保證 c 管液面上的壓力為液體的蒸氣壓。管液面上的壓力為液體的蒸氣壓。 排除方法為：排除方法為：先將恒溫槽溫度調(diào)至第一個(gè)溫度值，接通先將恒溫槽溫度調(diào)至第一個(gè)溫度值，接通冷凝水，關(guān)閉冷凝水，關(guān)閉平衡閥平衡閥 1，打開(kāi)，打開(kāi)平衡閥平衡閥 2 和和進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥。抽氣降壓。抽氣降壓至液體沸騰，此時(shí)至液體沸騰，此時(shí) ab 彎管內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣經(jīng)彎管內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣經(jīng) c 管逸出管逸出，如此沸騰，如此沸騰 3 分鐘，可認(rèn)為空氣被排除干凈。分鐘，可認(rèn)為空氣被排除干凈。3、排除、排除 ab

26、 彎管空間內(nèi)的空氣彎管空間內(nèi)的空氣4、測(cè)、測(cè)量液體的飽和蒸氣壓量液體的飽和蒸氣壓 （1 1）調(diào)節(jié)測(cè)量溫度）調(diào)節(jié)測(cè)量溫度(a)(a)打開(kāi)電子貝克曼溫度計(jì)打開(kāi)電子貝克曼溫度計(jì)(b)(b)調(diào)節(jié)水銀接觸溫度計(jì)到預(yù)設(shè)溫度調(diào)節(jié)水銀接觸溫度計(jì)到預(yù)設(shè)溫度( (注意至少要比室溫注意至少要比室溫高高 3 3)(c)(c)開(kāi)恒溫槽加熱元件開(kāi)關(guān)開(kāi)恒溫槽加熱元件開(kāi)關(guān)（2）飽和蒸氣壓的測(cè)量）飽和蒸氣壓的測(cè)量（a）將真空表調(diào)至）將真空表調(diào)至“kPa”（b）緩慢打開(kāi)緩沖瓶調(diào)節(jié)活塞）緩慢打開(kāi)緩沖瓶調(diào)節(jié)活塞(c)調(diào)節(jié)液封兩調(diào)節(jié)液封兩側(cè)側(cè) (U 型型管內(nèi)管內(nèi)) 液液面相面相平。此平。此時(shí)真空表的讀數(shù)即時(shí)真空表的讀數(shù)即為系統(tǒng)真空度。

27、為系統(tǒng)真空度。注意調(diào)節(jié)時(shí)不要將空氣倒灌到平衡管內(nèi)注意調(diào)節(jié)時(shí)不要將空氣倒灌到平衡管內(nèi)，否，否則需要對(duì)體系重新抽真空。則需要對(duì)體系重新抽真空。（3）測(cè)量不同溫度下液體的飽和蒸氣壓）測(cè)量不同溫度下液體的飽和蒸氣壓 （a）提高系統(tǒng)溫度大）提高系統(tǒng)溫度大約約 3，待系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后重，待系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后重復(fù)步復(fù)步驟驟 2，測(cè)量該溫度下的飽和蒸氣壓，如此重復(fù)，測(cè)量該溫度下的飽和蒸氣壓，如此重復(fù)，直至系統(tǒng)溫度直至系統(tǒng)溫度為為 90左右。左右。（b b）實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉電源，打開(kāi)調(diào)節(jié)活塞，關(guān)閉）實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉電源，打開(kāi)調(diào)節(jié)活塞，關(guān)閉冷卻水；記錄進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的室溫和大氣壓。冷卻水；記錄進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的室溫和大氣壓。 四

28、四、實(shí)驗(yàn)安全和注、實(shí)驗(yàn)安全和注意事項(xiàng)意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)從低溫向高溫測(cè)定本實(shí)驗(yàn)從低溫向高溫測(cè)定，每隔，每隔 3 測(cè)一個(gè)點(diǎn)，測(cè)一個(gè)點(diǎn)，最高溫度最高溫度不要超不要超過(guò)過(guò) 90 。2. 調(diào)調(diào)節(jié)節(jié) U 形形管液面平衡時(shí)，不要將空氣倒灌；否則，體系需管液面平衡時(shí)，不要將空氣倒灌；否則，體系需要重新抽真空要重新抽真空。3. 抽抽氣速度要合適，謹(jǐn)防平衡管內(nèi)液體劇氣速度要合適，謹(jǐn)防平衡管內(nèi)液體劇烈沸烈沸騰，致騰，致使使 U 型型管中的液體被抽干管中的液體被抽干。4. 飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)，故測(cè)定過(guò)程中恒溫槽的溫度波動(dòng)飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)，故測(cè)定過(guò)程中恒溫槽的溫度波動(dòng)需控制在需控制在 0.1左右。左右。 425.

29、降溫法測(cè)定中，當(dāng)降溫法測(cè)定中，當(dāng) b、c 兩管中的液面平齊時(shí)，讀數(shù)要迅兩管中的液面平齊時(shí)，讀數(shù)要迅速，讀畢應(yīng)立即打開(kāi)活塞抽氣減壓，防止空氣倒灌。若發(fā)速，讀畢應(yīng)立即打開(kāi)活塞抽氣減壓，防止空氣倒灌。若發(fā)生倒灌現(xiàn)象，必須重新排除凈生倒灌現(xiàn)象，必須重新排除凈 ab 彎管內(nèi)之空氣。彎管內(nèi)之空氣。 6. 注注意在停止抽氣時(shí)，應(yīng)先把真空泵與大氣相通意在停止抽氣時(shí)，應(yīng)先把真空泵與大氣相通，打，打開(kāi)開(kāi)平平 衡閥通衡閥通大氣后方可關(guān)閉真空泵，否則可大氣后方可關(guān)閉真空泵，否則可能使能使真空泵中真空泵中的的 油油倒灌入系統(tǒng)。倒灌入系統(tǒng)。五、實(shí)驗(yàn)總五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與延伸結(jié)與延伸1、設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

30、格，用用 Excel 或或 OriginPro7.5繪繪制制 ln(p) 對(duì)對(duì) 1/T 圖圖。（一）（一） 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理2、由、由直線斜率計(jì)算液體的平均摩爾氣化熱，并與文獻(xiàn)直線斜率計(jì)算液體的平均摩爾氣化熱，并與文獻(xiàn)值比較。值比較。3、由、由直線外推至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，求算樣品的正常沸點(diǎn)直線外推至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，求算樣品的正常沸點(diǎn)。 數(shù)數(shù)據(jù)處據(jù)處理理注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)1自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，既能正確記錄全套原始數(shù)據(jù)，又可填入演算結(jié)果。自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，既能正確記錄全套原始數(shù)據(jù)，又可填入演算結(jié)果。2計(jì)算蒸氣計(jì)算蒸氣壓壓 p 時(shí)時(shí)：p = p- E。式。式中中 p 為為室內(nèi)大氣壓（由氣壓計(jì)讀出后，加

31、以校室內(nèi)大氣壓（由氣壓計(jì)讀出后，加以校正之值），正之值），E 為為壓力測(cè)量?jī)x上讀數(shù)。壓力測(cè)量?jī)x上讀數(shù)。3繪制繪制 ln p1/T 圖圖，擬合為直線，擬合為直線。4從直從直線線 ln p1/T 上上求出實(shí)驗(yàn)溫度范圍的平均摩爾汽化熱，及正常沸點(diǎn)。求出實(shí)驗(yàn)溫度范圍的平均摩爾汽化熱，及正常沸點(diǎn)。（二）討論（二）討論從低溫向高溫測(cè)量從低溫向高溫測(cè)量從高溫向低溫測(cè)量從高溫向低溫測(cè)量不會(huì)引起空氣倒灌現(xiàn)象，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)不會(huì)引起空氣倒灌現(xiàn)象，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若進(jìn)氣調(diào)節(jié)不出現(xiàn)失誤，一次抽程中若進(jìn)氣調(diào)節(jié)不出現(xiàn)失誤，一次抽真空即可完成實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)便。真空即可完成實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)便。會(huì)引起因降溫使飽和蒸氣壓降低而引會(huì)引起因降溫

32、使飽和蒸氣壓降低而引起空氣倒灌現(xiàn)象，多次抽真空才可完起空氣倒灌現(xiàn)象，多次抽真空才可完成實(shí)驗(yàn)，操作繁瑣。成實(shí)驗(yàn)，操作繁瑣。對(duì)比升溫和降對(duì)比升溫和降溫兩種溫兩種不同測(cè)定過(guò)程，發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果無(wú)明顯差不同測(cè)定過(guò)程，發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果無(wú)明顯差異。異。測(cè)定測(cè)定液體液體飽和飽和蒸氣蒸氣壓的壓的方法方法靜態(tài)法靜態(tài)法動(dòng)態(tài)法動(dòng)態(tài)法飽和飽和氣流法氣流法適用于測(cè)定蒸氣壓較適用于測(cè)定蒸氣壓較大大液液體的飽和蒸氣壓體的飽和蒸氣壓適用于測(cè)定蒸氣壓較適用于測(cè)定蒸氣壓較小小液液體的飽和蒸氣壓體的飽和蒸氣壓適用于測(cè)定蒸氣壓較適用于測(cè)定蒸氣壓較小小液液體的飽和蒸氣壓體的飽和蒸氣壓 動(dòng)動(dòng)態(tài)法態(tài)法是利用測(cè)定液體沸點(diǎn)求出蒸氣壓與溫度的關(guān)系，是利

33、用測(cè)定液體沸點(diǎn)求出蒸氣壓與溫度的關(guān)系，即利用改變外壓測(cè)得不同的沸騰溫度，從而得到不同溫度下即利用改變外壓測(cè)得不同的沸騰溫度，從而得到不同溫度下的蒸氣的蒸氣壓壓。 對(duì)對(duì)于沸點(diǎn)較低的液體于沸點(diǎn)較低的液體，此，此法測(cè)定蒸氣壓與溫度關(guān)法測(cè)定蒸氣壓與溫度關(guān)系系可以可以得到得到比比較好較好的的結(jié)果結(jié)果。 氣氣體飽和法體飽和法是利用一定體積的空氣（或惰性氣休）以緩是利用一定體積的空氣（或惰性氣休）以緩慢的速率通過(guò)一個(gè)易揮發(fā)的欲測(cè)液體，空氣被該液體蒸氣飽慢的速率通過(guò)一個(gè)易揮發(fā)的欲測(cè)液體，空氣被該液體蒸氣飽和和。 分分析混合氣體中各組分的量以及總壓，再按道爾頓分壓析混合氣體中各組分的量以及總壓，再按道爾頓分壓定

34、律求算混合氣體中蒸氣壓的分壓，即是該液體的蒸氣壓定律求算混合氣體中蒸氣壓的分壓，即是該液體的蒸氣壓。 此此法亦可測(cè)定固態(tài)易揮發(fā)物質(zhì)如碘的蒸氣壓法亦可測(cè)定固態(tài)易揮發(fā)物質(zhì)如碘的蒸氣壓。 其其缺點(diǎn)是通常不易達(dá)到真正的飽和狀態(tài)，因此實(shí)測(cè)值偏缺點(diǎn)是通常不易達(dá)到真正的飽和狀態(tài)，因此實(shí)測(cè)值偏低。故這種方法通常只用來(lái)求溶液蒸氣壓的相對(duì)降低低。故這種方法通常只用來(lái)求溶液蒸氣壓的相對(duì)降低。4950飽和水蒸氣壓力圖 液體的飽和蒸氣壓是非常重要的物性數(shù)據(jù)，表液體的飽和蒸氣壓是非常重要的物性數(shù)據(jù)，表示液體揮發(fā)的難易程度示液體揮發(fā)的難易程度。 對(duì)對(duì)石油、化工石油、化工的科研和生產(chǎn)具有重要的意義。的科研和生產(chǎn)具有重要的意義

35、。 測(cè)定苯、四氯化碳、水、正丙醇、異丙醇、乙測(cè)定苯、四氯化碳、水、正丙醇、異丙醇、乙醇、丙酮的汽化熱，試分析它們摩爾汽化熱大小與醇、丙酮的汽化熱，試分析它們摩爾汽化熱大小與分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系，并驗(yàn)分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系，并驗(yàn)證證特魯特魯頓規(guī)則頓規(guī)則。 拓展實(shí)驗(yàn)拓展實(shí)驗(yàn)53特魯頓規(guī)則（特魯頓規(guī)則（Troutons rule） 不同種類(lèi)液體的汽化熵（英語(yǔ)：不同種類(lèi)液體的汽化熵（英語(yǔ)：entropy of vaporization）大致維持一個(gè)定值，約在）大致維持一個(gè)定值，約在 8788 JK1 mol1 之間，此數(shù)值也稱為特魯頓常數(shù)。之間，此數(shù)值也稱為特魯頓常數(shù)。 汽化熵定義為每摩爾汽化熱

36、和沸點(diǎn)之間的比值，此數(shù)汽化熵定義為每摩爾汽化熱和沸點(diǎn)之間的比值，此數(shù)值也稱為特魯頓比值。值也稱為特魯頓比值。 特魯頓規(guī)則得名自愛(ài)爾蘭物理學(xué)家弗雷德里克特魯頓規(guī)則得名自愛(ài)爾蘭物理學(xué)家弗雷德里克托馬托馬斯斯特魯頓（特魯頓（Frederick Thomas Trouton）。）。六、六、思考題思考題1. 分析引起實(shí)驗(yàn)誤差的因素有哪些？分析引起實(shí)驗(yàn)誤差的因素有哪些？2. 本實(shí)驗(yàn)方法能否用于測(cè)定溶液的飽和蒸氣壓？為什么？本實(shí)驗(yàn)方法能否用于測(cè)定溶液的飽和蒸氣壓？為什么？3. 說(shuō)明壓力計(jì)中所讀的數(shù)值是否為純液體的飽和蒸氣壓？說(shuō)明壓力計(jì)中所讀的數(shù)值是否為純液體的飽和蒸氣壓？4. 液體飽和蒸氣壓的大小取決于那些因素？查液體飽和蒸氣壓的大小取決于那些因素？查閱文閱文獻(xiàn)，從獻(xiàn)，從宏觀和微觀兩方面來(lái)說(shuō)明宏觀和微觀兩方面來(lái)說(shuō)明。5. 克勞修斯克勞修斯克拉佩龍關(guān)系式在什么條件下才能應(yīng)用？為克拉佩龍關(guān)系式在什么條件下才能應(yīng)用？為什么本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的只是平均氣化熱？什么本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的只是平均氣化熱？6. 試推導(dǎo)出本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理的誤差傳遞表達(dá)式。試推導(dǎo)出本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理的誤差傳遞表達(dá)式。 參考參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)1物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)孫爾物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)孫爾康康, 徐維徐維清清, 邱金恒編，南京大學(xué)出版邱金恒編，南京大學(xué)出版社。社。2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)第