液體飽和蒸氣壓的測定

1、2實驗一實驗一液體飽和蒸氣壓的測定液體飽和蒸氣壓的測定指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師王王 素素 娜娜3實驗一實驗一 液體飽和蒸氣壓的測定液體飽和蒸氣壓的測定4一一 實驗?zāi)康暮鸵髮嶒災(zāi)康暮鸵?掌握靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓的原理及操作掌握靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓的原理及操作 方法，學(xué)會由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正方法，學(xué)會由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正 常沸點。常沸點。 了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系、克勞了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系、克勞 修斯修斯-克拉貝龍克拉貝龍(Clausius- Clapeyron)方程式的方程式的 意義。意義。 了解真空泵、玻璃恒溫水浴，緩沖儲氣罐及了解真空泵、玻璃恒

2、溫水浴，緩沖儲氣罐及 精密數(shù)字壓力計的使用及注意事項。精密數(shù)字壓力計的使用及注意事項。 5在通常溫度下在通常溫度下(距離臨界溫度較遠時距離臨界溫度較遠時)，純液體與其，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)壓，簡稱為蒸氣壓。蒸發(fā)1mol液體所吸收的熱量稱為液體所吸收的熱量稱為該溫度下該溫度下液體的摩爾氣化熱液體的摩爾氣化熱。 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)。

3、當(dāng)蒸氣壓等于外界壓力時，液體便沸騰，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)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)外壓為改變，當(dāng)外壓為1atm時，液體的沸點稱為該時，液體的沸點稱為該液體的正液體的正常沸點常沸點。 二二 實驗原理實驗原理6 液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯-克拉貝龍克拉貝龍方程式表示方程式表示: (1) ln2RTHdTpdmvap二二 實驗原理實驗原理 假定假定vapHm與溫度無關(guān)，或因溫度范圍較小，與溫度無關(guān)，或因溫度范圍較小，vapHm可以近似作為常數(shù)，積分上式

4、，得可以近似作為常數(shù)，積分上式，得:CTRHpmvap1ln 式中，式中，R為摩爾氣體常數(shù)為摩爾氣體常數(shù);T為熱力學(xué)溫度為熱力學(xué)溫度;vapHm為在溫度為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱。時純液體的摩爾氣化熱。 (2) 其中其中C為積分常數(shù)。由此式可以看出，以為積分常數(shù)。由此式可以看出，以lnp對對 1/T 作作圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率為圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率為 - vapHm /R，由斜率，由斜率可求算液體的可求算液體的vapHm。 7 測定液體飽和蒸氣壓的方法很多。本實驗采用靜態(tài)法，測定液體飽和蒸氣壓的方法很多。本實驗采用靜態(tài)法，是指在某一溫度下，直接測量飽和蒸氣壓，此法一般適用是指在某

5、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。實驗所用儀器是純液體飽和蒸氣于蒸氣壓比較大的液體。實驗所用儀器是純液體飽和蒸氣壓測定裝置，如實驗步驟中的圖壓測定裝置，如實驗步驟中的圖1 1所示。所示。 用靜態(tài)法測量不同溫度下純液體飽和蒸氣壓的實驗方用靜態(tài)法測量不同溫度下純液體飽和蒸氣壓的實驗方法，有升溫法和降溫法二種。法，有升溫法和降溫法二種。二二 實驗原理實驗原理8恒溫水浴恒溫水浴 1 1套；套；平衡管平衡管 1 1套套；精密數(shù)字壓力計精密數(shù)字壓力計 1 1臺；臺；真空泵及緩沖儲氣罐真空泵及緩沖儲氣罐 1 1套；套； 蒸餾水；蒸餾水；無水乙醇（無水乙醇（A.R.）。）。三三

6、儀器藥品儀器藥品9升溫法測定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓升溫法測定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓圖圖1 1 純液體飽和蒸氣壓測定裝置圖純液體飽和蒸氣壓測定裝置圖 實驗裝置實驗裝置10l1. 裝樣裝樣 從加樣口注入乙醇，關(guān)閉平衡閥，打開進氣閥。啟動油泵，抽從加樣口注入乙醇，關(guān)閉平衡閥，打開進氣閥。啟動油泵，抽至氣泡成串上竄，可關(guān)閉進氣閥，打開平衡閥漏入空氣，使乙醇至氣泡成串上竄，可關(guān)閉進氣閥，打開平衡閥漏入空氣，使乙醇充滿試樣球體積的三分之二和充滿試樣球體積的三分之二和U型管雙臂的大部分。型管雙臂的大部分。l2、檢漏，系統(tǒng)氣密性檢查檢漏，系統(tǒng)氣密性檢查 接通冷凝水，關(guān)閉小緩沖瓶上的空氣活塞，旋轉(zhuǎn)大

7、緩沖瓶與真接通冷凝水，關(guān)閉小緩沖瓶上的空氣活塞，旋轉(zhuǎn)大緩沖瓶與真空泵之間的連通活塞使系統(tǒng)與真空泵接通，開動真空泵，抽氣減空泵之間的連通活塞使系統(tǒng)與真空泵接通，開動真空泵，抽氣減壓至負壓計顯示屏數(shù)值為壓至負壓計顯示屏數(shù)值為6070kPa左右時，關(guān)閉大緩沖瓶上的活左右時，關(guān)閉大緩沖瓶上的活塞，使系統(tǒng)與真空泵、大氣皆不通。觀察數(shù)字負壓計的數(shù)值，如塞，使系統(tǒng)與真空泵、大氣皆不通。觀察數(shù)字負壓計的數(shù)值，如負壓計的數(shù)值在數(shù)分鐘內(nèi)維持不變，則表明系統(tǒng)不漏氣。否則應(yīng)負壓計的數(shù)值在數(shù)分鐘內(nèi)維持不變，則表明系統(tǒng)不漏氣。否則應(yīng)逐段檢查，排除漏氣故障。逐段檢查，排除漏氣故障。四四 實驗步驟實驗步驟11l3.排除系統(tǒng)內(nèi)

8、的空氣排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣 系統(tǒng)內(nèi)的壓力包括兩部分系統(tǒng)內(nèi)的壓力包括兩部分: :一是待測液的蒸氣壓一是待測液的蒸氣壓; ;另一部分是空另一部分是空氣的壓力。測定時，必須將其中的空氣排除后，才能保證待測液氣的壓力。測定時，必須將其中的空氣排除后，才能保證待測液面上的壓力為液體的蒸氣壓。排除方法為：先將接通冷凝水，接面上的壓力為液體的蒸氣壓。排除方法為：先將接通冷凝水，接通恒溫水浴，調(diào)節(jié)水浴溫度（比第一測定溫度值低通恒溫水浴，調(diào)節(jié)水浴溫度（比第一測定溫度值低22），抽氣降），抽氣降壓至液體輕微沸騰，此時系統(tǒng)內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣逸出，如此沸壓至液體輕微沸騰，此時系統(tǒng)內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣逸出，如此沸騰數(shù)分鐘，可

9、認為空氣被排除干凈。騰數(shù)分鐘，可認為空氣被排除干凈。四四 實驗步驟實驗步驟12l4.4.飽和蒸氣壓的測定飽和蒸氣壓的測定 待空氣排除干凈且體系溫度恒定后（待空氣排除干凈且體系溫度恒定后（30），打開小緩沖瓶上的活塞），打開小緩沖瓶上的活塞 緩緩放入空氣（切不可太快，以免空氣倒灌入平衡管中，如果發(fā)生空氣緩緩放入空氣（切不可太快，以免空氣倒灌入平衡管中，如果發(fā)生空氣倒灌，則須重新排除空氣倒灌，則須重新排除空氣)，直至平衡管中的，直至平衡管中的U型部分液面平齊，關(guān)閉小型部分液面平齊，關(guān)閉小緩沖瓶上的活塞，立即記錄溫度與負壓計顯示的數(shù)值（如果放入空氣過緩沖瓶上的活塞，立即記錄溫度與負壓計顯示的數(shù)值（如

10、果放入空氣過多，則須先抽氣，再調(diào)平齊）。多，則須先抽氣，再調(diào)平齊）。然后，將恒溫水浴溫度升高然后，將恒溫水浴溫度升高3，因溫度升高后，液體的飽和蒸氣壓，因溫度升高后，液體的飽和蒸氣壓增大，液體會不斷沸騰。為了避免平衡管中液體大量蒸發(fā)，應(yīng)隨時打開增大，液體會不斷沸騰。為了避免平衡管中液體大量蒸發(fā)，應(yīng)隨時打開小緩沖瓶上的通氣活塞緩緩放入少量空氣，防止平衡管中的液體暴沸。小緩沖瓶上的通氣活塞緩緩放入少量空氣，防止平衡管中的液體暴沸。當(dāng)體系溫度恒定后，再次放入空氣使平衡管中的當(dāng)體系溫度恒定后，再次放入空氣使平衡管中的U型部分液面平齊，記型部分液面平齊，記錄溫度和負壓。然后依次每升高錄溫度和負壓。然后依

11、次每升高3，測定一次負壓，依次測定，測定一次負壓，依次測定36 ，39 ，42 ，45 ，48 ，51 時乙醇的蒸氣壓值。測定過程中如不時乙醇的蒸氣壓值。測定過程中如不慎使空氣倒灌入試樣球，則需重新抽真空后方可繼續(xù)測定。慎使空氣倒灌入試樣球，則需重新抽真空后方可繼續(xù)測定。 四四 實驗步驟實驗步驟13五五 注意事項注意事項 減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時達不到本實驗要求的真空度。減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時達不到本實驗要求的真空度。抽氣速度要合適，必須防止平衡管內(nèi)液體沸騰過劇，致使抽氣速度要合適，必須防止平衡管內(nèi)液體沸騰過劇，致使B管內(nèi)液體管內(nèi)液體快速蒸發(fā)?？焖僬舭l(fā)。 實驗過程中，必須充分排除凈實

12、驗過程中，必須充分排除凈AB彎管空間中全部空氣，使彎管空間中全部空氣，使B管液面管液面上空只含液體的蒸氣分子。上空只含液體的蒸氣分子。AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，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。否則其溫度與水浴溫度不同。測定中，打開進空氣活塞時，切不可太快，以免空氣倒灌入測定中，打開進空氣活塞時，切不可太快，以免空氣倒灌入AB彎彎管的空間中。如果發(fā)生倒灌，則必須重新排除空氣。管的空間中。如果發(fā)生倒灌，則必須重新排除空氣。 在停止抽氣前，應(yīng)先把真空泵與大氣相通，否則會造成泵油倒吸，在停止抽氣前，應(yīng)先把真空泵與大氣相通，否則會造成泵油倒吸，造成事故。造成事故。

13、平衡閥平衡閥2容易出現(xiàn)問題，一直保持打開狀態(tài)，不用再調(diào)節(jié)。容易出現(xiàn)問題，一直保持打開狀態(tài)，不用再調(diào)節(jié)。14六六 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理1.1.數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)記錄表 大氣壓大氣壓 kPakPa 室溫室溫 （33） （36） （39） （42） （45） （48） （51）溫度（溫度（） 負壓值（負壓值（KPaKPa）152.2.數(shù)據(jù)處理表數(shù)據(jù)處理表p（kPa）lnpT（k）1/T六六 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理163.繪出乙醇的蒸氣壓溫度曲線。繪出乙醇的蒸氣壓溫度曲線。4.以以lnp對對 1/T 作圖，求出直線的斜率，并作圖，求出直線的斜率，并由斜率算出此溫度間隔內(nèi)水的平均摩爾氣化由斜率算出此溫度間隔內(nèi)水的平均

14、摩爾氣化熱熱vapHm，通過圖求出乙醇的正常沸點。，通過圖求出乙醇的正常沸點。 六六 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理17七 實驗討論實驗討論l降溫法測定不同溫度下純水的飽和蒸氣壓降溫法測定不同溫度下純水的飽和蒸氣壓 1. 接通冷凝水，調(diào)節(jié)三通活塞使系統(tǒng)降壓接通冷凝水，調(diào)節(jié)三通活塞使系統(tǒng)降壓13kPa(約約100mm汞柱汞柱)，加熱，加熱水浴至沸騰，此時水浴至沸騰，此時A管中的水部分氣化，水蒸氣夾帶管中的水部分氣化，水蒸氣夾帶AB彎管內(nèi)的空彎管內(nèi)的空氣一起從氣一起從C管液面逸出，繼續(xù)維持管液面逸出，繼續(xù)維持10min以上，以保證徹底驅(qū)盡以上，以保證徹底驅(qū)盡AB彎彎管內(nèi)的空氣。管內(nèi)的空氣。2. 停止加熱，控制水

15、浴冷卻速度在停止加熱，控制水浴冷卻速度在1/min內(nèi)，此時液體的蒸氣壓內(nèi)，此時液體的蒸氣壓(即即B管上空的壓力管上空的壓力)隨溫度下降而逐漸降低，待降至與隨溫度下降而逐漸降低，待降至與C管的壓力相等時，管的壓力相等時，則則B、C兩管液面應(yīng)平齊，立即記下此瞬間的溫度（精確至兩管液面應(yīng)平齊，立即記下此瞬間的溫度（精確至1/100攝氏攝氏度）和壓力計之壓力，同時讀取輔助溫度計的溫度值和露莖溫度，度）和壓力計之壓力，同時讀取輔助溫度計的溫度值和露莖溫度，以備對溫度計進行校正。讀數(shù)后立即旋轉(zhuǎn)三通活塞抽氣，使系統(tǒng)再以備對溫度計進行校正。讀數(shù)后立即旋轉(zhuǎn)三通活塞抽氣，使系統(tǒng)再降壓降壓10kPa(約約80mm汞

16、柱汞柱)并繼續(xù)降溫，待并繼續(xù)降溫，待B、C兩管液面再次平齊時，兩管液面再次平齊時，記下此瞬間的溫度和壓力。如此重復(fù)記下此瞬間的溫度和壓力。如此重復(fù)10次（注意實驗中每次遞減的次（注意實驗中每次遞減的壓力要逐漸減?。?，分別記錄一系列的壓力要逐漸減?。?，分別記錄一系列的B、C管液面平齊時對應(yīng)的溫管液面平齊時對應(yīng)的溫度和壓力。度和壓力。3. 在降溫法測定中，當(dāng)在降溫法測定中，當(dāng)B、C兩管中的液面平齊時，讀數(shù)要迅速，讀畢兩管中的液面平齊時，讀數(shù)要迅速，讀畢應(yīng)立即抽氣減壓，防止空氣倒灌。若發(fā)生倒灌現(xiàn)象，必須重新排凈應(yīng)立即抽氣減壓，防止空氣倒灌。若發(fā)生倒灌現(xiàn)象，必須重新排凈AB彎管內(nèi)之空氣。彎管內(nèi)之空氣。 18l1、試分析引起本實驗誤差的因素有哪些？、試分析引起本實驗誤差的因素有哪些？ l2、為什么、為什么AB彎管中