液體飽和蒸汽壓的測定-實驗報告.doc

1、液體飽和蒸汽壓的測定一、實驗?zāi)康?. 明確液體飽和蒸汽壓的意義，熟悉純液體的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系以及克勞休斯-克拉貝農(nóng)方程。2. 了解靜態(tài)法測定液體飽和蒸汽壓的原理。3. 學(xué)習(xí)用圖解法求解被測液體在試驗溫度范圍內(nèi)的平均摩爾蒸發(fā)熔與正常沸點。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(yuǎn)時），純液體與其蒸氣達(dá)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)lniol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

2、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：vapPRT式中，R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度；AvapHm為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱。假定AvapHm與溫度無關(guān)，或因溫度范圍較小，AvapHm可以近似作為常數(shù)，積分上式，得:vap mlIn p 一 - C（2）H由斜RR T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，直線的斜率為率可求算液體的AvapHmo2. 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

3、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。本次實驗釆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。可U形管中的液體起液封和平衡指見，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,示作用。_1 5-Jt611精密數(shù)字壓力計一亠1 =V液體飽和蒸

4、氣壓測定裝置圖1.恒溫槽：2.冷凝管：3.壓力計；4.緩沖瓶平衡閥：5.平衡閥2 （通大氣用）；6平衡閥1 （抽真空用）：8平衡管三、儀器與試劑恒溫水??；平衡管，溫度計，冷凝管，數(shù)字式低真空測壓儀，真空泵及附件，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。再按照圖一裝妥個部分。2、抽真空、系統(tǒng)檢漏將進(jìn)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(jìn)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)至比次大氣壓下待測

5、液沸點高3-5 C,如此沸騰3-5min,停止加熱,關(guān)閉閥14、乙醇飽和蒸汽壓的測定 當(dāng)b、c兩管的液面到達(dá)同一水平面時，立即記錄此時的溫度和壓力，并打開閥2,使測量系統(tǒng)的壓力減小5-7kPa,液體將重新沸騰，又有氣泡從平衡管冒出，關(guān)閉閥2,繼續(xù)降低水溫。當(dāng)溫度降到一定程度時，B,C液面又處于同一水平面，記錄此時的溫度計壓力計讀數(shù)。重復(fù)上述操作，每次使系統(tǒng)減壓 5-7kpa,測至少8組數(shù)據(jù)。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)處理：被測液體： 乙醇室溫：28. 60 C大氣壓：97. 67kPa（1）數(shù)據(jù)記錄恒溫槽溫度X 10T/K壓力計讀數(shù) p/kPa液體的蒸汽壓p=p 大氣

6、+ p/kPaIn pt/ CT/K79. 14352. 292. 839097. 674. 58276. 53349. 682. 860P-7. 3090. 37P 4. 50474. 58347. 732. 876-13.2184. 464. 43672. 82345. 972. 890-20. 2177. 464. 35070. 86344. 012. 907P-25. 4472.23P 4. 28068. 84341.992. 924-31. 3366. 344. 19566. 56339. 712. 944-36. 9760. 704. 10664. 58337. 732. 961P

7、-42. 0955. 58F4. 018（2）以lnp對1/T作圖，求出直線的斜率，中由斜率算出此溫度范圍內(nèi)瓦體的平均摩爾汽化熱厶vapHm1/T與InP的關(guān)系圖*系列1-線性（系列1）2.822.842.862.882.92.922.942.962.98vap得:1/T (X 103K )AvapHm 二-k R 二 4. 6855 X 8. 314 二 38. 96 KJ六、注意事項：（1）預(yù)習(xí)時應(yīng)該讀懂各個閥門的作用及氣路連接。（2）實驗前應(yīng)檢查并保證體系不漏氣。（3）減壓速度要適合，必須防止平衡管內(nèi)液體沸騰過于劇烈，致使管內(nèi)液體快速蒸發(fā)。實驗過程中，必須充分排盡AB彎管空間中的全部空氣

8、，使B管液面上方只含液體的蒸汽分子。平衡管內(nèi)必須放 置于恒溫水欲中的水面以下，否則其溫度與水溫不同。七、思考題：（1）為什么AB彎管中的空氣要干凈？怎樣操作？怎樣防止空氣倒灌？答：AB彎管空間內(nèi)的壓力包括兩部分：一是待測液的蒸氣壓；另一部分是空氣的壓力。測定時，必須將其中的空 氣排除后，才能保證B管液面上的壓力為液體的蒸氣壓；將水浴溫度升高到85 C沸騰3分鐘即可；檢漏之后要關(guān) 閉閥1 ,防止外界空氣進(jìn)入緩沖氣體罐內(nèi)。（2）本實驗方法能否用于測定溶液的飽和蒸氣壓？為什么？答：溶液不是純凈物，其沸點不穩(wěn)定，實驗操作 過程中很難判斷是否已達(dá)到其沸點。（3） 為什么實驗完畢以后必須使系統(tǒng)和真空泵與大氣相通才能關(guān)閉真空泵？答：如果不與大氣相通，球管內(nèi)的 液體可能會被吸入到緩沖儲氣罐。（4）如果用升溫法測定乙醇的飽和蒸汽壓，用該實驗裝置是否可行？若行，如何操作？答：升溫法可行。先打開 閥2,關(guān)閉閥1 ,使儲氣管內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)-50kPa左右，關(guān)閉閥2,溫度每升高3-5 C,