液體飽和蒸氣壓的測(cè)定

1、.實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能打印，應(yīng)該手寫。裝置圖也要畫，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)算（公式）要詳細(xì)哦！實(shí)驗(yàn)一 液體飽和蒸氣壓的測(cè)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(guān)系、克勞修斯-克拉貝龍方程式的意義。2、掌握靜態(tài)法測(cè)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(jì)的使用及注意事項(xiàng)。4、學(xué)會(huì)由圖解法求液體的平均摩爾氣化熱和正常沸點(diǎn)。二、預(yù)習(xí)與思考1預(yù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)與技巧部分的熱效應(yīng)測(cè)量技術(shù)及儀器、溫度控制技術(shù)和壓力測(cè)量技術(shù)及儀器；2思考：（1）汽化熱與溫度有無(wú)關(guān)系？克克方程在什么條件下才能應(yīng)用？ （2）實(shí)驗(yàn)中測(cè)定哪些數(shù)據(jù)？精確度如何？有幾位有效數(shù)字？作圖是怎樣選取坐標(biāo)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(shí)應(yīng)該注意什么問題？三、實(shí)驗(yàn)原理通常溫度下(距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí))，密閉真空容器中的純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)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(shí)，蒸氣壓增大；溫度降低時(shí)，蒸氣壓降低，這主要與分子的動(dòng)能有關(guān)。當(dāng)蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，液體便沸騰，此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)，外壓不同時(shí)，液體沸點(diǎn)將相應(yīng)改變，當(dāng)外壓為101.325kPa時(shí)，液體的沸點(diǎn)稱為該液體的正常沸

3、點(diǎn)。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；vapHm為在溫度T時(shí)純液體的摩爾氣化熱。假定vapHm與溫度無(wú)關(guān)，或因溫度范圍較小，vapHm可以近似作為常數(shù)，即當(dāng)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p的單位有關(guān)。由此式可以看出，在一定穩(wěn)定范圍內(nèi)，測(cè)定不同溫度下的飽和蒸汽壓，以lnp對(duì)1/T作圖，應(yīng)為一直線，而由直線的斜率可求出實(shí)驗(yàn)溫度范圍的液體平均摩爾汽化熱。測(cè)定飽和蒸氣壓的方法：測(cè)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(cè)純液體，使氣流為該液體的蒸氣所飽和。然

4、后用某種物質(zhì)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(zhì)量，便可計(jì)算出蒸氣分壓，這個(gè)分壓即該溫度下被測(cè)純液體的飽和蒸氣壓。該法適用于蒸氣壓 較小的液體。動(dòng)態(tài)法：測(cè)量沸點(diǎn)隨施加的外壓力而變化的一種方法。在不同外壓下，測(cè)定液體的沸點(diǎn)。靜態(tài)法：將待測(cè)液體放在一個(gè)封閉體系中，在不同溫度下，直接測(cè)量飽和蒸氣壓。此法準(zhǔn)確性較高，一般適用于具有較大蒸氣壓的液體。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法測(cè)定乙醇在不同溫度下的飽和蒸氣壓。 圖1靜態(tài)法測(cè)蒸氣壓裝置示意圖1等位計(jì)；2攪拌器；3溫度計(jì)；4冷阱；5低真空測(cè)壓儀；6緩沖儲(chǔ)氣罐靜態(tài)法測(cè)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(shí)驗(yàn)采用升溫法測(cè)定不同溫度下純

5、液體的飽和蒸氣壓，所用儀器是純液體飽和蒸氣壓測(cè)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(jì)1臺(tái)；等位計(jì)1支；真空泵及附件1套；數(shù)字式低真空測(cè)壓儀1臺(tái)等。無(wú)水乙醇(A.R.)。五、實(shí)驗(yàn)步驟1裝樣：從等位計(jì)加料口處加入一定量的液體乙醇（平衡器中已裝好）。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(jì)按圖1接好，打開冷凝器上水開關(guān)（水流不要太大）。關(guān)閉平衡閥1，打開精密數(shù)字真空測(cè)壓儀，使單位調(diào)為kpa。按調(diào)零鍵置零。打開進(jìn)氣閥，緩慢打開平衡閥2使真空泵與系統(tǒng)連通，對(duì)系統(tǒng)緩慢抽氣，使真空測(cè)壓儀上顯示壓差為4.0-5.3kpa（300-40

6、0mmHg）。 關(guān)閉進(jìn)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(cè)量?jī)x數(shù)字的變化。如果系統(tǒng)漏氣，則壓力測(cè)量?jī)x的顯示數(shù)值逐漸變小。這時(shí)應(yīng)逐段檢查，尋找漏氣部分，予以消除。 3飽和蒸氣壓的測(cè)定： 打開恒溫水浴開關(guān)，打開攪拌開關(guān)，調(diào)節(jié)水浴溫度至實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度，對(duì)系統(tǒng)緩慢抽氣，使A球液體內(nèi)溶解的空氣和A、B管空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀逐個(gè)通過B管中的液體排出。如發(fā)現(xiàn)氣泡成串冒出，關(guān)閉平衡閥2，（此時(shí)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(guān)閉進(jìn)氣閥和平衡閥2，并使真空泵與大氣連通，停止抽氣。調(diào)節(jié)平衡閥1，使空氣緩慢進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)，觀察U型管

7、兩端液面等高，從壓力測(cè)量?jī)x上讀出壓力差。同法再抽氣，再調(diào)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球液面上的空間已全被乙醇充滿，記下壓力測(cè)量?jī)x上的讀數(shù)。 用上述方法測(cè)定6個(gè)不同溫度時(shí)乙醇的蒸氣壓（每個(gè)溫度間隔為5K）。當(dāng)六個(gè)數(shù)測(cè)完后，打開平衡閥1，打開平衡閥2，打開進(jìn)氣閥，關(guān)閉冷凝水，關(guān)閉恒溫槽電源，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時(shí)達(dá)不到本實(shí)驗(yàn)要求的真空度。2整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)保持等壓計(jì)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(nèi)液體沸騰過劇，致使B管內(nèi)液體快速蒸發(fā)而被抽盡。4. 實(shí)驗(yàn)過程中，必須充分排除凈彎管空間中

8、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(shí)驗(yàn)過程中需防止B管液體倒灌入A球內(nèi)，帶入空氣，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏大。6. 蒸氣壓與溫度有關(guān)，故測(cè)定過程中恒溫槽的溫度波動(dòng)需控制在0.1K。七、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理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。被測(cè)液體：無(wú)水乙醇 室溫：14.7 實(shí)驗(yàn)壓力：102.38kPa表1室溫、大氣壓、實(shí)驗(yàn)溫度及對(duì)應(yīng)的壓力差。 序號(hào) 項(xiàng)目 12345設(shè)計(jì)溫度/t 實(shí)測(cè)溫度/tP1讀數(shù)/kPa-P2讀數(shù)/kPaP蒸汽壓/kPaT=t實(shí)+273/KlgP蒸/PaT-1/K-12

9、. 以蒸氣壓p對(duì)溫度T作圖，在圖上均勻讀取8個(gè)點(diǎn)，并列出相應(yīng)表格，繪制成lgp1/T圖。圖1蒸氣壓p對(duì)溫度T作圖以蒸氣壓p對(duì)溫度T作圖，在圖上均勻讀取8個(gè)點(diǎn)，并列出相應(yīng)表格2。.表2蒸氣壓p對(duì)溫度T關(guān)系圖上所取8個(gè)點(diǎn)。 序號(hào)項(xiàng)目12345678溫度T/K蒸汽壓P/kPalgP/Pa 3從直線lg p1/T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)。圖2 lg p與1/T作圖=2.303R2048.94=39.23KJ/mol. 將壓力值代入乙醇蒸氣壓和溫度關(guān)系式lg p=10. 83-2048.94/T，求出對(duì)應(yīng)的正常沸點(diǎn)是78.88。5以最小二乘法求出乙醇蒸氣壓和溫度關(guān)系式中的A、B值。

10、根據(jù)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(guān)系式得lg p=10.798-2039.65/T，計(jì)算其平均摩爾汽化熱為=2.303R2039.65=39.05KJ/mol.八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)值比較，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果乙醇在30-50范圍的平均摩爾汽化熱為39.23KJ/mol，文獻(xiàn)值乙醇的平均摩爾汽化熱為41.9KJ/mol，相對(duì)誤差為6%（列式子哦）；實(shí)驗(yàn)測(cè)得的正常沸點(diǎn)是78.88，文獻(xiàn)值為78.4（和大氣壓有關(guān)），相對(duì)誤差為0.6%（列式子哦）。八、問題與討論1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？ 不可以。因?yàn)殡S著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)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