液體飽和蒸汽壓的測(cè)定 教案

1、實(shí)驗(yàn)5 液體飽和蒸汽壓的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 明確純液體飽和蒸汽壓的定義及氣液兩相平衡的概念，了解純液體飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系克勞修斯克拉貝龍方程式。2. 采用靜態(tài)法測(cè)定CCl4在不同溫度下的飽和蒸汽壓，掌握真空泵的使用。3. 學(xué)會(huì)用圖解法求所測(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)原理飽和蒸汽壓是指一定溫度下與純液體相平衡時(shí)的蒸汽壓力。它是物質(zhì)的特性參數(shù)。純液體的蒸汽壓是隨溫度變化而改變的，溫度升高，蒸汽壓增大；溫度降低時(shí)，則蒸汽壓減小。當(dāng)蒸汽壓與外界壓力相等時(shí)，液體便沸騰，外壓不同時(shí)，液體的沸點(diǎn)也不同，通常把外壓為101325Pa時(shí)沸騰溫度定義為液體的正常沸點(diǎn)。 液體飽和

2、蒸汽壓與溫度的關(guān)系可用克-克方程式表示： 由式可知，在一定外壓時(shí)，測(cè)定不同溫度下的飽和蒸汽壓，以ln對(duì)1/T作圖，可得一直線，由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，液體的蒸汽壓與外壓相等時(shí)，可從圖中求得其正常沸點(diǎn)。 飽和蒸汽壓的測(cè)定方法有兩類： 1. 動(dòng)態(tài)法：其中常用的有飽和氣流法，即通過一定體積的己被待測(cè)液體所飽和的氣流，用某物質(zhì)完全吸收，然后稱量吸收物質(zhì)增加的質(zhì)量，求出蒸汽的分壓力。 2. 靜態(tài)法：把待測(cè)物質(zhì)放在一封閉系統(tǒng)中，在不同溫度下直接測(cè)量蒸汽壓，或在不同外壓下測(cè)液體的沸點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法，通過測(cè)定在不同外壓下液體的沸點(diǎn)，得到其蒸汽壓與溫

3、度間的關(guān)系。所采用的裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)采用壓力平衡管測(cè)定蒸汽壓。其原理：平衡管由三個(gè)相連的玻璃管a、b和c組成，a管中儲(chǔ)存液體，b和c管中液體在底部相通。當(dāng)a和c管上部純粹是待測(cè)液體的蒸汽，b和c管的液體在同一水平時(shí)，則加在b管液面上的壓力與加在c管液面上的蒸汽壓相等，該壓力就等于大氣壓減去汞高差，此時(shí)液體溫度即系統(tǒng)的氣液平衡溫度。三、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 儀器安裝 平衡管的液體裝入方法是：將干凈的平衡管放入烘箱中或在酒精噴燈上烘熱，趕走管內(nèi)部分空氣，將液體從b管的管口灌入。管a冷卻后，部分液體可以經(jīng)c管流入a管。,然后將平衡管接在裝置上。抽氣減壓，使a管中壓力為汞柱，借大氣壓力可將液體壓入a管，反

4、復(fù)次，使液體灌至a管高度的三分之二為宜。2. 系統(tǒng)檢漏首先關(guān)閉二通旋塞，旋轉(zhuǎn)緩沖瓶上的三通旋塞使之與大氣接通而與真空泵不通，然后開啟真空泵，旋轉(zhuǎn)三通旋塞使之與大氣不通而與真空泵相通，而后緩慢旋轉(zhuǎn)二通旋塞，使體系中壓力減少至U型壓差計(jì)壓差達(dá)到Hg柱，關(guān)閉二通旋塞。隔分鐘后觀察水銀柱壓力計(jì)壓差是否有變化，以檢查實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是否漏氣。確認(rèn)不漏氣后，旋轉(zhuǎn)緩沖瓶上的三通旋塞使之與大氣接通而與真空泵不通，待緩沖瓶恢復(fù)常壓后，緩慢旋轉(zhuǎn)二通旋塞，使系統(tǒng)恢復(fù)常壓，進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)，若漏氣，則需堵漏后，再檢驗(yàn)氣密性。3. 測(cè)定大氣壓下的沸點(diǎn) 使系統(tǒng)與大氣相通后，開啟攪拌，將水浴加熱(注意一定要使平衡管全部沒入水中)，平

5、衡管中有氣泡產(chǎn)生，空氣開始被排出。直至水浴溫度達(dá)左右，恒溫34min，趕凈平衡管中的空氣。然后停止加熱（注意：不停攪拌），此時(shí)要特別注意觀察平衡管液面變化，c管液面上升，同時(shí)b管液面下降。當(dāng)兩管的液面達(dá)到同一水平面時(shí)，立即記下此時(shí)的溫度(即沸點(diǎn))和大氣壓數(shù)值。重復(fù)測(cè)定大氣壓下的沸點(diǎn)，至少兩次結(jié)果在測(cè)量允許誤差范圍內(nèi)即外壓一定時(shí)沸點(diǎn)讀數(shù)誤差在0.1以內(nèi)，可認(rèn)為已將平衡管內(nèi)空氣趕干凈，才可以進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)。為什么？因?yàn)閷?duì)純液體，外壓一定，沸點(diǎn)一定。若系統(tǒng)混有空氣，則沸點(diǎn)讀數(shù)會(huì)偏低。4. 測(cè)定不同外壓下純液體的沸點(diǎn)在大氣壓下的液體沸點(diǎn)測(cè)定完后，為防止空氣倒入a管，應(yīng)立即關(guān)閉二通旋塞，旋轉(zhuǎn)三通旋塞接通

6、真空泵，并緩慢旋轉(zhuǎn)二通旋塞使系統(tǒng)慢慢減壓至壓差約汞柱，此時(shí)b管液面高于c管液面，關(guān)閉二通旋塞，在攪拌下讓水浴繼續(xù)冷卻。當(dāng)b和c管的液面如上述達(dá)到同一水平時(shí)，記錄溫度和壓力計(jì)兩臂之水銀柱高度。再次轉(zhuǎn)動(dòng)二通旋塞，緩慢減壓約汞柱，再冷卻至b、c管液面平齊，讀取數(shù)據(jù)；重復(fù)這一操作直至水浴溫度下降至50左右（壓差約400mm汞柱）時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)，再次讀取大氣壓力。5. 后處理旋轉(zhuǎn)緩沖瓶上的三通旋塞使之與大氣接通而與真空泵不通，待緩沖瓶恢復(fù)常壓后緩慢旋轉(zhuǎn)二通旋塞，使系統(tǒng)恢復(fù)常壓。然后使真空泵與大氣相通，最后令真空泵停止工作。四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1本實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟都要求快速準(zhǔn)確，因此應(yīng)首先熟悉儀器尤其是三通旋塞的

7、使用后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且各組同學(xué)要做好分工，看液面、看溫度、讀壓差，各負(fù)其責(zé)；2先檢漏再加熱，兩者不可同時(shí)進(jìn)行。同時(shí)要練習(xí)緩慢均勻減壓約40mm汞柱的操作；3大氣壓下的沸點(diǎn)，至少兩次結(jié)果在測(cè)量允許誤差范圍內(nèi)，才可以進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)。4在大氣壓下的沸點(diǎn)測(cè)完后，必須趕快進(jìn)行減壓操作（應(yīng)在1015s內(nèi)完成），同時(shí)監(jiān)控b、c管液面，防止空氣倒灌。一旦發(fā)現(xiàn)氣泡由b管進(jìn)入c管，即空氣倒入，需重新加熱，趕走空氣。五、數(shù)據(jù)記錄與處理 被測(cè)液體_CCl4_，室溫_27.3_ 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)大氣壓計(jì)讀數(shù)_101.30 _kPa 校正值_Pa 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)大氣壓計(jì)讀數(shù)_101.26 kPa， 校正值_pa校正后之大氣壓平均值

8、_101.28_kPa。1. 將溫度壓力數(shù)據(jù)列表，計(jì)算出不同溫度下的飽和蒸汽壓。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理溫 度U形壓力計(jì)讀數(shù)/mmHgU形壓力計(jì)壓差/mmHgCCl4飽和蒸汽壓t/CT/K103(K/T)左支右支/mmHg/Paln(/Pa)74.5172.4970.5068.5566.4564.6062.4260.6158.1655.05347.66345.64343.65341.70339.60337.75335.57333.76331.31328.202.87642.89322.90992.92652.94462.96082.98002.99623.01833.0469275258233221

9、20018116214812810832234636238240342244145547149547881291612032412793073433876266.211732.417198.621464.927064.432130.737196.940930.045729.651595.895013.889547.684081.479815.174215.669149.364083.160350.055550.449684.211.4611.4011.3411.2911.2111.1411.0711.0110.9310.812. 繪制對(duì)的直線圖，由直線斜率計(jì)算出被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)溫度區(qū)間內(nèi)的平均摩爾汽化熱。由圖可知直線斜率為-3832.9K，則3. 由曲線求得樣品的正常沸點(diǎn)。解得：T=349.46K，即76.31六、思考題 1. 為什么平衡管a和c中的空氣要趕凈? 怎樣判斷空氣己被趕凈? 為什么大氣壓下的實(shí)驗(yàn)要做三次？ 實(shí)驗(yàn)中為什么要防止空氣倒灌? 答：因?yàn)闇y(cè)定純液體的飽和蒸汽壓要求平衡共存的氣體為純蒸汽，因此要把空氣趕干凈。因?yàn)閷?duì)純液體，外壓一定，沸點(diǎn)一定，可通過沸點(diǎn)的差異判斷，若系統(tǒng)混有空氣