液體飽和蒸汽壓的測定

西安交通大學(xué)實驗報告課程：物理化學(xué)實驗系別：專業(yè)班號：組別：實驗日期：2015年4月3日姓名：學(xué)號：交報告日期：2015年4月10日同組者：實驗名稱：液體飽和蒸汽壓的測定一、實驗?zāi)康模?）學(xué)習(xí)和掌握用靜態(tài)法測定液體在不同溫度下的飽和蒸汽壓。（2）加深對克拉佩龍-克勞修斯方程的認識和理解。二、實驗原理1.熱力學(xué)原理通常溫度下(距離臨界溫度較遠時)，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。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(guān)。當(dāng)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(yīng)改變。當(dāng)外壓為101.325kPa時，液體的沸點稱為該液體的正常沸點。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)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(xué)溫度；為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱。假定與溫度無關(guān)，或因溫度范圍較小，可以近似作為常數(shù)，積分上式，得：其中C為積分常數(shù)。由此式可以看出，以lnp對1/T作圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率為，由斜率可求算液體的。2.實驗方法靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓，是指在某一溫度下，直接測量飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。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。平衡管由A球和U型管B、C組成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管與壓力計相連。A內(nèi)裝待測液體，當(dāng)A球的液面上純粹是待測液體的蒸氣，而B管與C管的液面處于同一水平時，則表示B管液面上的(即A球液面上的蒸氣壓)與加在C管液面上的外壓相等。此時，體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點?？梢?，利用平衡管可以獲得并保持系統(tǒng)中為純試樣時的飽和蒸汽，U形管中的液體起液封和平衡指示作用。三、儀器與藥品液體飽和蒸汽壓的測定裝置、福廷式大氣壓力計、真空泵、數(shù)字壓差計、溫度計、電熱水泵、無水乙醇。四、實驗步驟1.安裝儀器等待測液體（本實驗是無水乙醇）裝入平衡管，A球內(nèi)約占4/5體積，此時U型管內(nèi)不能有液體。再按照安裝各個部分。2.抽真空、系統(tǒng)檢漏將進氣閥、閥2打開，閥1關(guān)閉。抽氣減壓至壓力計顯示壓差為-80KPa時關(guān)閉進氣閥和閥2，如壓力計示數(shù)能在3-5min內(nèi)維持不變，則系統(tǒng)不漏氣。3.排除AB彎管空間內(nèi)的空氣和形成液封打開閥1，恒溫槽溫度調(diào)至40℃，如此沸騰3-5min，停止加熱，關(guān)閉閥1。4.乙醇飽和蒸汽壓的測定當(dāng)b、c兩管的液面到達同一水平面時，立即記錄此時的溫度和壓力。繼續(xù)升高水溫，液體將重新沸騰，又有氣泡從平衡管冒出，此時打開閥2，使測量系統(tǒng)的壓力減小到一定程度時，B,C液面又處于同一水平面，記錄此時的溫度計，壓差計讀數(shù)。重復(fù)上述操作，每次使系統(tǒng)升溫3℃，測量7組數(shù)據(jù)，每組測量4次。實驗結(jié)束后，先將系統(tǒng)排空，然后關(guān)閉真空泵。五、數(shù)據(jù)記錄溫度壓力壓力計讀數(shù)飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓平均值40313.150.003193-76.5120.2220.1453.0029561-76.5920.14-76.6120.12-76.6320.143316.150.003163-73.5623.1723.15253.1421028-73.6223.11-73.5323.2-73.623.1346319.150.003133-70.1926.5426.56253.2795004-70.1326.6-70.1226.61-70.2326.549322.150.003104-66.3230.4130.34753.4127141-66.4230.31-66.3430.39-66.4530.2852325.150.003076-62.0834.6534.66253.5456584-62.0734.66-62.0634.67-62.0634.6755328.150.003047-57.2639.4739.553.6775657-57.1239.61-57.1239.61-57.2239.5158331.150.00302-51.6845.0545.0853.8085496-51.4445.29-51.7844.95-51.6845.05六、數(shù)據(jù)處理與分析以lnp對1/T作圖，可得下圖：由圖可知：斜率，則乙醇的摩爾汽化熱。且，故時，，即實驗測得，乙醇的正常沸點。七、思考題1.在實驗中為何要防止空氣進入系統(tǒng)？答：試驗中大氣壓力與壓差計的讀數(shù)之和為A，B管之間氣體的飽和蒸汽壓大小，若系統(tǒng)有空氣混雜在內(nèi)，則測量的就不是純乙醇的飽和蒸汽壓，而是液體與空氣的混合的飽和蒸汽壓的大小，測量的比真實的大。2.克拉佩龍-克勞修斯方程在什么條件下才適用？答：純物質(zhì)具有氣液兩相且平衡，氣體可看作理想氣體，液體可看作凝聚態(tài)物質(zhì)。3.