實(shí)驗(yàn)五液體飽和蒸氣壓的測(cè)定

1、精品文檔你我共享 AAAAAA 實(shí)驗(yàn)四 液體飽和蒸氣壓的測(cè)定 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 明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蒸氣壓 與溫度的關(guān)系。 2. 用數(shù)字真空計(jì)測(cè)不同溫度下異丙醇的飽和蒸氣壓，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)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱與正常沸點(diǎn)。 二、實(shí)驗(yàn)原理 在一定溫度下，與純液體處于平衡狀態(tài)時(shí)的蒸氣壓力，稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。 純液體的蒸氣壓是隨溫度變化而改變的，它們之間的關(guān)系可用克勞修斯一克拉貝龍方程 式來表示: d In P也vap H m = 2 dT RT 式中P*為純液體溫度T時(shí)的飽和蒸氣壓；T為熱力學(xué)溫

2、度； vapHm為該液體摩爾汽化熱; R為摩爾氣體常數(shù)。如果溫度的變化范圍不大，vapHm視為常數(shù)，當(dāng)作平均摩爾汽化熱。 將式積分得: 心vap H m In p = + C RT 式中C為常數(shù)，此數(shù)與壓力P的單位有關(guān)。 In P對(duì)1/T作圖, 由式(2)可知，在一定溫度范圍內(nèi)，測(cè)定不同溫度下的飽和蒸氣壓，以 可得一直線。由該直線的斜率可求得實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)液體的平均摩爾汽化熱。當(dāng)外壓為 101325時(shí)，液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí)的T稱為該液體的正常沸點(diǎn)。從圖中或計(jì)算也可求 得其正常沸點(diǎn)。 三、儀器試劑 蒸氣壓測(cè)定裝置1套；真空泵1臺(tái)；數(shù)字式氣壓計(jì)1臺(tái)；電加熱器1只；溫度計(jì)2支; 數(shù)字式真空計(jì)1臺(tái)

3、；磁力攪拌器1臺(tái)；異丙醇(分析純)。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 按儀器裝置圖接好測(cè)量線路，所有接口須嚴(yán)密封閉，將液體裝入平衡管。 2. 系統(tǒng)檢漏 緩慢旋轉(zhuǎn)三通活塞，使系統(tǒng)通大氣，開啟冷卻水，接通電源使真空泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后, 調(diào)節(jié)活塞使系統(tǒng)減壓至 1104后關(guān)閉活塞，此時(shí)系統(tǒng)處于真空狀態(tài)。若漏氣則分段檢查 直至不漏氣才可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 3. 測(cè)不同溫度下液體的飽和蒸氣壓 隨溫度逐漸上升平衡釜 轉(zhuǎn)動(dòng)三通活塞使系統(tǒng)與大氣相通，開動(dòng)攪拌機(jī)并水浴加熱。 中有氣泡逸出，后繼續(xù)加熱至 五、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1. 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)保持等位計(jì) A球液面上空的空氣排凈。 2. 抽氣的速度要合適。必須防止等位計(jì)內(nèi)液體沸騰過劇，致

4、使 B管內(nèi)液體被抽盡。 3. 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。 4. 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。 六、數(shù)據(jù)記錄及處理 1.表1.異丙醇飽和蒸氣壓的測(cè)定 室溫：25.4C,大氣壓 po： 97.55kPa 浴溫/c 25.00 30.00 35.00 40.00 真空計(jì)E /kPa -92.12-92.10-92.08 -90.24-90.26-90.25 -87.92-87.93-87.92 -84.64- 84.65-84.64 E /kPa -92.10 -90.25 -87.92 -84.64 異丙醇飽和蒸氣壓p

5、 /k Pa = p0 +E 蒸氣壓p/kPa 5.45 7.30 9.63 12.91 T /K 298.15 303.15 308.15 313.15 2.由蒸氣壓P對(duì)溫度T作圖：見圖1. 13 - 12 - p/kPa=0.0143T2- 8.24739T + 1193.25689 / 10 - 296298300302304306308310312314 溫度T/K 圖1. P T圖 由圖1中均勻取10個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，列于表 2中。 T /K 298.2300.7303.2 304.4 305.7 306.9 308.2 309.4 310.7 311.9 P /kPa 5.4876.28

6、07.251 7.780 8.400 9.016 9.729 10.43 11.24 12.02 -3-1 1/T /10 K 3.3533.3263.298 3.285 3.271 3.258 3.245 3.232 3.219 3.206 In p 1.7021.8371.981 2.052 2.128 2.199 2.275 2.345 2.419 2.487 3.繪制In P1/T圖：見圖 2. 表2.異丙醇在溫度T時(shí)的飽和蒸氣壓P 2.6 r 2.2 - p 2.0 - 1.8 - Inp =19.73968-5.38254X 103/T 1.6 I I I I 3.203.22 3

7、.243.263.283.30 -3-1 1/T10 K 3.323.343.36 圖 2. In P 1/T 圖 4.求平均摩爾汽化熱 根據(jù)公式lnp 一誓 心 vap H m3 o = - 5.38254 X 10 R 平均摩爾汽化熱AvapHm=5.38254 X 103X 8.314=44.75kJ mol-1 和圖2可知，斜率 5.求正常沸點(diǎn) 在表 2 中取一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)：In p=2.128 , 1/T=3.271 X 10-3 已知標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 p*=101.325kPa，In p*=4.618 上述數(shù)據(jù)代入公式 ln p*- ln p= -5.38254 X 103 (1/T*- 1

8、/T) 4.618-2.128= -5.38254 X 103 (1/T*-3.271 X 10-3), 1/T*=2.808 X 10-3K-1, T*=356.1 K 正常沸點(diǎn)t*=82.9 C （文獻(xiàn)值：82.3 C） 或者根據(jù)方程：Inp=19.73968-5.38254X 103/t 來求算: 3 T*=5.38254 X 10 /(19.73968-In101.325)=355.96K ,正常沸點(diǎn) t*=82.8 C (文獻(xiàn)值：82.3C) 七、思考題 1、本實(shí)驗(yàn)方法能否用于測(cè)定溶液的蒸氣壓，為什么？ 答：一般不能。溶液的蒸氣中易揮發(fā)組分的濃度大于本體濃度，蒸氣被抽走后，溶液本 體濃度會(huì)改變，導(dǎo)致蒸氣壓一直在變而無法測(cè)定；若是恒沸溶液則可以測(cè)定。 2、溫度愈高測(cè)出的蒸氣壓誤差愈大，為什么? 答：首先，因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)是假定 ？vap Hm（平均摩爾汽化熱）在一定范圍內(nèi)不變，但是當(dāng)溫度 升得較高時(shí)，？ vapHm的真值與假設(shè)值之間存在較大偏差， 所以會(huì)使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差。 溫度越高，溫度波動(dòng)越大，蒸氣壓也隨之波動(dòng)，無法穩(wěn)定。 沁園春雪 北國(guó)風(fēng)光， 里冰封, 萬里雪 I