純液體飽和蒸汽壓的測(cè)定(學(xué)生)

實(shí)驗(yàn)126液體飽和蒸氣壓的測(cè)定年級(jí)：化學(xué)2011級(jí)教師：王瓊Ⅰ目的要求1、明確純液體飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡的概念，深入了解純液體飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系：克勞修斯—克拉貝龍方程；2、用數(shù)字式壓力計(jì)測(cè)定不同溫度下乙醇的飽和蒸汽壓，初步掌握低真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)；3、學(xué)會(huì)用圖解法求被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱和正常沸點(diǎn)。壓力是體系的一個(gè)重要參數(shù)，許多物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，以及吸附、溶解、擴(kuò)散、化學(xué)平衡移動(dòng)等物理化學(xué)過程都與壓力有著密切的關(guān)系。壓力測(cè)量是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要操作技術(shù)之一，因此，體系壓力的測(cè)量具有實(shí)用價(jià)值。在一定溫度下，與液體處于平衡狀態(tài)時(shí)的蒸氣壓力，稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。這里的平衡狀態(tài)是指動(dòng)態(tài)平衡。液體的沸點(diǎn)隨外壓的變化而變化，若外壓為標(biāo)準(zhǔn)壓力（取100KPa），則液體沸點(diǎn)就稱為正常沸點(diǎn)。

Ⅱ

基本介紹在某一溫度下，被測(cè)液體處于密閉真空容器中，液體分子從表面逃速成蒸氣，同時(shí)蒸氣分子因碰撞而凝結(jié)成濃相。當(dāng)兩者的速率相等時(shí)，就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)氣相中蒸氣密度不再改變，因而具有一定的飽和蒸氣壓。測(cè)定液體飽和蒸氣壓，可深入了解純液體飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系——克勞修斯—克拉貝龍方程式，求算被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點(diǎn)。Ⅱ

基本介紹Ⅲ

實(shí)驗(yàn)原理飽和蒸汽壓：在一定溫度下，與純液體處于平衡狀態(tài)時(shí)的蒸汽壓力，稱為該溫度下的飽和蒸汽壓。

由實(shí)驗(yàn)測(cè)定液體的一系列不同溫度下的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)，然后用lnp對(duì)1/T作圖，求出斜率，再由斜率求出。溫度范圍變化不大時(shí)Ⅲ

實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定飽和蒸氣壓的方法有動(dòng)態(tài)法、比較法、飽和氣流法、靜態(tài)法等。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法。即在一定的溫度下，直接測(cè)定體系的壓力，測(cè)定時(shí)要求體系內(nèi)無雜質(zhì)氣體。為此用一個(gè)球管與一個(gè)U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。球a中盛有被測(cè)液體，U

形管bc部分以被測(cè)液體作為封閉液。測(cè)定時(shí)先將a與b之間的空氣抽凈，然后從c的上方緩慢放入空氣，使等壓計(jì)b、c兩端的液面平齊，且不再發(fā)生變化時(shí)，則ab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)榇孙柡驼魵鈮号cc上方的壓力相等，而c上方的壓力可由壓力計(jì)直接讀出。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)溫度下的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)。當(dāng)升高溫度時(shí)，因飽和蒸氣壓增大，故等壓計(jì)內(nèi)b液面逐漸下降，c液面逐漸上升。同樣從c的上方再緩慢放入空氣，以保持bc兩液面的平齊，當(dāng)恒溫槽達(dá)到設(shè)定的溫度且在bc

兩液面平齊時(shí)，即可讀出該溫度下的飽和蒸氣壓。用同樣的方法可測(cè)定其它溫度下的飽和蒸氣壓。Ⅲ

實(shí)驗(yàn)原理Ⅳ

實(shí)驗(yàn)儀器與試劑蒸氣壓測(cè)定裝置1套循環(huán)水真空泵1臺(tái)DP-AF型數(shù)字氣壓計(jì)1臺(tái)SYP-ⅢB型玻璃恒溫水浴1套無水乙醇（A.R）Ⅴ

實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)裝置如下圖1.液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置圖2、按圖1連接好實(shí)驗(yàn)裝置，并檢查系統(tǒng)的氣密性：

a.將進(jìn)氣閥、平衡閥2打開，平衡閥1關(guān)閉(三閥均為順時(shí)針關(guān)閉，逆時(shí)針開啟)。啟動(dòng)壓力泵加壓至100KPa~200KPa，數(shù)字壓力表的顯示值即為壓力罐中的壓力值。

b.停止壓力泵工作，關(guān)閉進(jìn)氣閥，并檢查平衡閥2是否開啟，平衡閥1是否完全關(guān)閉。觀察數(shù)字壓力表，若顯示數(shù)字下降值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(小于0.01KPa/s)，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。Ⅴ

實(shí)驗(yàn)步驟c．微調(diào)部分的氣密性檢查：關(guān)閉平衡閥2，用平衡閥1調(diào)整微調(diào)部分的壓力，使之低于壓力罐中壓力的1/2，觀察數(shù)字壓力表，其顯示數(shù)字變化值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(小于0.02KPa/m)，說明氣密性良好。若顯示壓力值上升超過標(biāo)準(zhǔn)，說明平衡閥2泄漏；若顯示壓力值下降超過標(biāo)準(zhǔn)，說明平衡閥1泄漏。Ⅴ

實(shí)驗(yàn)步驟3、裝樣從加樣口注入乙醇，關(guān)閉進(jìn)氣活塞，旋轉(zhuǎn)抽氣活塞使真空泵與穩(wěn)壓瓶相通，啟動(dòng)循環(huán)真空泵，抽至氣泡成串上竄，然后關(guān)閉抽氣活塞，打開進(jìn)氣活塞漏入空氣，使乙醇充滿試樣球體積的2/3和U型管雙臂的少部分。4、玻璃恒溫水浴的使用打開玻璃恒溫浴“加熱器”開關(guān)，置于“強(qiáng)加熱”、“慢攪拌”，顯示屏的右下部的“置數(shù)”紅燈亮，按動(dòng)×10和×1按鈕，使“設(shè)定溫度”至25.00℃按動(dòng)“工作/置數(shù)”使水浴升溫。當(dāng)水浴溫度升至25.00℃后加熱方式改為“弱”，恒溫10分鐘。Ⅴ

實(shí)驗(yàn)步驟Ⅴ

實(shí)驗(yàn)步驟5、測(cè)定開啟真空泵緩緩抽氣，使試樣與U型管之間空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀通過U型管中的液面而逐出。如發(fā)現(xiàn)氣泡成串上竄，可關(guān)閉抽氣活塞，緩緩打開進(jìn)氣活塞漏入空氣使沸騰緩和。如此慢沸3-4分鐘，試樣中的空氣排除后，且體系溫度恒定后,關(guān)閉抽氣活塞，小心開啟進(jìn)氣活塞緩緩漏入空氣（切不可太快，以免空氣倒灌入ab彎管中，如果發(fā)生空氣倒灌，則須重新排除空氣)

，直至U型管兩臂的液面等高為止，在壓力表上讀出壓力值。重復(fù)操作一次，壓力表上的讀數(shù)與前一次相比兩者差值應(yīng)不大于67Pa，此時(shí)即可認(rèn)為試樣球與U型管液面上的空間已全部為乙醇的蒸氣所充滿。Ⅴ

實(shí)驗(yàn)步驟6、如上法分別測(cè)定30.00℃

、35.00℃

、40.00℃

、45.00℃

、50.00℃及55.00℃時(shí)乙醇的蒸氣壓。

1、在開泵前，先開啟冷卻水，然后才能抽氣。抽氣的速度以氣泡一個(gè)個(gè)逸出為宜，這樣可以避免等位計(jì)內(nèi)液體沸騰過劇，致使b管內(nèi)的液體抽盡(完)。2、等位計(jì)中液面間的空氣必須排除干凈。5、液體蒸氣壓與溫度有關(guān)，故測(cè)定過程控溫精度須在土0.1一土0.2℃。Ⅵ

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)3、必須讓等位儀U型管中的樣品液沸騰3～4分鐘后方可進(jìn)行測(cè)定。4、升溫時(shí)可預(yù)先漏入少量的空氣，以防止U型管中的液體暴沸。

6、在停止實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)緩緩地打開平衡閥2，使壓力表恢復(fù)零位。關(guān)閉冷卻水，將進(jìn)氣閥旋至與大氣相通，使真空泵通大氣，然后切斷電源，使實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)原，但不要拆裝置。

7、整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，要嚴(yán)防空氣倒灌，否則，實(shí)驗(yàn)要重做。為了防止空氣倒灌，在每次讀取平衡溫度和平衡壓力數(shù)據(jù)后，應(yīng)快速啟動(dòng)加熱。Ⅵ

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、不同溫度下乙醇飽和蒸汽壓的測(cè)定t/℃

T/K

大氣壓/Kpa

表壓/Kpa

P*/KPa（飽和蒸汽壓）

lnP*/Pa

1/T/K

Ⅶ

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2、由上表數(shù)據(jù)繪制蒸氣壓P對(duì)溫度T的曲線（p-T圖）3、從p-T曲線圖中均勻讀取10個(gè)點(diǎn)，列出相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，繪制出lnp-1/T直線圖，求出直線的斜率，由斜率算出乙醇在此溫度下的平均摩爾汽化焓，由曲線求得乙醇的正常沸點(diǎn)，與文獻(xiàn)相比較。Ⅶ

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理文獻(xiàn)值：沸點(diǎn)：78.2℃