實(shí)驗(yàn)4液體飽和蒸氣壓測定

1、實(shí)驗(yàn)4 液體飽和蒸氣壓的測定一、目的要求1用動態(tài)法測定不同溫度下乙醇的飽和蒸氣壓，進(jìn)一步掌握克勞修斯-克拉貝龍方程式。2了解真空體系的設(shè)計(jì)、安裝和操作的基本方法。二、原理在一定溫度下，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。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： (4-1)式中是該液體的摩爾蒸發(fā)熱，在溫度變化范圍不大時，它可以作為常數(shù)。積分上式得： (4-2)C為積分常數(shù)，如果以lnp為縱坐標(biāo)，1/T為橫坐標(biāo)作圖可得一直線，此直線的斜率即為vapHm/R一項(xiàng)

2、，由此斜率可求出乙醇的摩爾蒸發(fā)熱。測定飽和蒸氣壓的方法主要有三種：靜態(tài)法：在某一溫度下，直接測量飽和蒸氣壓。測量方法是調(diào)節(jié)外壓與液體蒸氣壓相等，此法一般用于蒸氣壓比較大的液體。動態(tài)法：在不同外界壓力下，測定液體的沸點(diǎn)。飽和氣流法：將已飽和的待測液體的蒸氣通入某種物質(zhì)中，使蒸氣被完全吸收，測量吸收物質(zhì)重量的增加，求出蒸氣的分壓。本實(shí)驗(yàn)用動態(tài)法測定乙醇的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置見圖4-1。通常一套真空體系裝置由三部分構(gòu)成：一是機(jī)械泵、安全瓶部分，用以產(chǎn)生真空；二是真空的測量，包括U形壓力計(jì)部分；三是蒸餾瓶部分，被測液體處于真空瓶內(nèi)，自身的蒸氣壓達(dá)飽和。 圖4-1 動態(tài)法測蒸氣壓的裝置三、儀

3、器和試劑蒸氣壓測定裝置一套；無水乙醇(分析純)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1于蒸餾瓶內(nèi)裝入約150ml的無水乙醇，加入幾粒沸石。2檢查體系是否漏氣，旋開放空活塞A，使緩沖瓶與大氣相通，分別旋轉(zhuǎn)三通活塞B與C，使體系、安全瓶與機(jī)械泵相通，接通機(jī)械泵的電源，待機(jī)械泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，關(guān)閉活塞使體系內(nèi)抽空，此時壓力計(jì)兩臂水銀面產(chǎn)生一高度差約30-40cm即可。旋轉(zhuǎn)三通活塞B，保持體系與緩沖瓶相通，斷開緩沖瓶與機(jī)械泵的通路，觀察U形管壓力計(jì)，如果在5分鐘內(nèi)兩水銀面高度差沒有變化，則表明體系不漏氣，此時旋轉(zhuǎn)安全瓶上的活塞C與大氣相通，斷開機(jī)械泵的電源。3加熱液體使之沸騰，待沸騰溫度已定，記錄沸騰溫度及輔助溫度計(jì)的讀數(shù)和壓力

4、計(jì)兩臂水銀的高度。4緩緩旋開放空活塞A，使外界空氣進(jìn)入體系，增加體系內(nèi)的壓力約6cm，關(guān)閉活塞A與外界隔離。用上述方法測定乙醇在另一個壓力下的沸點(diǎn)。以后每增加6cm的壓力測定一次，直至達(dá)到一個大氣壓為止。5記錄大氣壓及室溫。6記下溫度露莖校正公式中的起點(diǎn)，即蒸餾瓶外水銀溫度計(jì)的讀數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1旋轉(zhuǎn)真空活塞一定要雙手操作，以免使活塞處漏氣。2斷開機(jī)械泵的電源前，一定要先使安全瓶通大氣，否則機(jī)械泵內(nèi)的油會倒吸入安全瓶中。六、數(shù)據(jù)處理1對所有的溫度讀數(shù)進(jìn)行露莖校正，校正公式如下： t露莖 = Kn(t觀- t環(huán)) （4-3）K=0.00016是水銀對玻璃的相對膨脹系數(shù)，n為露在體系之外的汞柱

5、長度（以溫度差值表示）；t觀表示測量溫度計(jì)上的讀數(shù)；t環(huán)表示環(huán)境溫度，由輔助溫度計(jì)讀出。 t真 = t觀 + t露莖 （4-4）2對大氣壓讀數(shù)的校正公式： h = 0.tht （4-5）校正后的h=ht-h。t表示室溫；ht表示室溫時大氣壓的讀數(shù)（單位是毫米汞柱）。3將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表 實(shí)驗(yàn)室里壓力計(jì)的讀數(shù)以為mB單位，即毫巴。1巴=105帕，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=帕斯卡（Pa）=101.325巴=760mmHg(0)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格如下：大氣壓 mB mm汞柱校正后的數(shù)據(jù) mm汞柱 帕斯卡（Pa）溫 度U形壓力計(jì)的讀數(shù)/mmHg飽和蒸汽壓Pat觀t環(huán)t真Tk1/Tk左右壓差P(汞柱)lnp4由上表列出的數(shù)

6、據(jù)繪制蒸汽壓p對溫度T之曲線。5繪出lnp對1/T之圖，計(jì)算乙醇的摩爾蒸發(fā)熱。七、思考題1停止抽氣前為什么要使機(jī)械泵與大氣相通？2本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因何在？如何消除？八、參考資料1北京大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)教研室，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，修訂本，北京，北京大學(xué)出版社，1985年，5859。2H. D. 克羅克福特等著，赫潤蓉等譯，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，北京，人民教育出版社，1980年，5861。九、附錄 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)靜態(tài)法測定液體的飽和蒸氣壓靜態(tài)法測定液體的飽和蒸氣壓其基本原理是調(diào)節(jié)外壓與液體蒸氣壓相等，從而直接測出飽和蒸氣壓。它與動態(tài)法的差別主要在于使用平衡管，其構(gòu)造如圖4-2所示。圖5-2 平衡管平衡管是由三個相連的玻璃管a、b、c組成，其中都裝有待測液體。通過加熱平衡管可將a與c相連的空間中的空氣全部趕盡，使其完全充滿待測液體蒸氣，當(dāng)b與c中的液面在同一水平線時，說明b和c兩管液面的外壓相等，此時液體的溫度即為待測液體的氣液平衡溫度，即液體的沸點(diǎn)。根據(jù)上述原理，請查閱有關(guān)資料，