物理化學實驗報告純液體飽和蒸氣壓的測定(共4頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上華 南 師 范 大 學 實 驗 報 告學生姓名 學 號 專 業(yè) 年級、班級 課程名稱 物理化學實驗 實驗項目 純液體飽和蒸氣壓的測定靜態(tài)法 實驗類型 驗證 設計 綜合 實驗時間 年 月 日實驗指導老師 實驗評分 一、實驗目的1. 明確純液體飽和蒸汽壓和蒸汽壓的概念及其與溫度的關系，加深對勞修斯-克拉貝龍(Clausius-Clapeyron)方程式的理解。2. 掌握靜態(tài)法測定純液體飽和蒸汽壓的原理及方法，并學會用圖解法求純液體的平均并學會由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正常沸點。3. 了解數字式低真空側壓儀=，熟悉常用的氣壓計的使用及校正的方法，初步掌握真空實驗技術。二、

2、實驗原理在一定溫度下(距離臨界溫度較遠時)，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壓，簡稱為蒸氣壓。蒸發(fā)一摩爾液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。 液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示:    式中，R為摩爾氣體常數;T為熱力學溫度;vapHm為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱。 在溫度變化范圍不大時，vapHm可以近似作為常數，積分上得: 由此式可以看出，以lnp對 作圖，應為一直線，直線的斜率為m= ，由斜率可求算液體的vapHm=-Rm 當液體的飽和蒸汽壓登月外界壓力時，液體沸騰，此時的溫度即為該液體的沸點，當外壓為1at

3、m(1.01325kPa)時，液體的沸點成為正常沸點。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，如圖-3-1所示。 平衡管由A球和U型管B、C組成。平衡管上接一冷凝管5，以橡皮管與壓力計相連。A內裝待測液體，當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。用當時的大氣壓減去壓力計兩水銀面的高度差，即為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。純液體

4、飽和蒸氣壓測定裝置圖1.恒溫水?。?.溫度計；3.攪拌；4.平衡管；5.冷凝管；6.水銀壓力計；7.緩沖瓶；8.進氣活塞；9.三通活塞；10.安全瓶。 三、儀器試劑液體蒸汽壓測定裝置1套 真空泵（公用） 1臺 純水 100oC水銀玻璃溫度計1支四、實驗步驟1.將純水倒入等壓計中（這部分已由老師裝置完畢）檢查U形管兩邊處于同一水平，水面接近B球底部位置。2.系統(tǒng)氣密性檢查 關閉直通活塞，旋轉三通活塞使系統(tǒng)與真空泵連通，開動真空泵，抽氣減壓至汞壓力計兩臂汞面壓差為-53.3kPa(400mmHg）時，關閉三通活塞，使系統(tǒng)與真空泵、大氣皆不通。觀察壓力計示數，如果在3分鐘內示數維持不變，則表明系統(tǒng)不

5、漏氣。否則應逐段檢查裝置每個部分，消除漏氣原因。 3.排除管內的空氣 先將恒溫槽溫度調至40oC接通冷凝水，抽氣降壓至液體輕微沸騰，此時彎管內的空氣不斷隨蒸氣管逸出（速度不宜過快，若過快可適當打開漏入空氣，但不應使空氣倒灌），如此沸騰3分鐘，可認為空氣被排除干凈。 4.飽和蒸氣壓的測定 當空氣被排除干凈，且體系溫度恒定后，打開直通活塞緩緩放入空氣（切不可太快，以免空氣倒灌入彎管中，如果發(fā)生空氣倒灌，則須重新排除空氣)，直至B管、C管中液面平齊，關閉直通活塞，立即記錄此時的溫度與壓力差（如果放入空氣過多，C管中液面低于B管的液面，須再緩慢抽氣，再調平齊）。 然后，將恒溫槽溫度升高5，因溫度升高后

6、，液體的飽和蒸氣壓增大，液體會不斷沸騰。為了避免B、C管中液體大量蒸發(fā)，應隨時打開直通活塞緩緩放入少量空氣，保持 C管中液面相對平靜。當體系溫度恒定后，再次放入空氣使B、C管液面平齊，記錄溫度和壓差。然后依次每升高5，測定一次壓差，總共測7個值。五、實驗記錄和數據處理1、記錄:將測得數據計計算結果列表：室溫：24.4oC 氣壓計讀數：102.600kPa 校正后壓強102.217kPa次數溫度t/1/T壓強差p/kPa壓強p/kPalnp140.10.-94.357.8672.245.080.-92.229.9972.350.150.-89.5712.6472.455.060.-86.3315

7、.8872.560.090.-82.1120.1073.665.180.-77.125.1173.770.090.-71.131.1173.2、根據實驗數據作出lgP1/T圖,根據斜率求出摩爾汽化熱vapH與正常沸點。純水的正常沸點為在一個大氣壓下,(101.3kPa)下的沸點。由上面的回歸方程可求，T正常=374.10K（100.95oC）vapHm=-Rm=41.04KJ3、計算T正常、vapHm的相對誤差，并對數據結果進行討論。T正常相對誤差Et=（374.10-373.15）/373.15×100%=0.25%vapHm相對誤差Et=(41.04-40.63)/40.63&#

8、215;100%=1.01%六、討論與思考1、根據測量數據，將校正壓力p取對數值lnp作為縱坐標，以開氏溫度倒數1/T作為橫坐標，繪制散點圖。由出lnp-1/T關系圖可以看出，直線相關性較高，線性較好，因而斜率m較為準確，可以用于進行平均摩爾汽化熱vapHm與正常沸點T正常的代入計算。通過計算結果，并與參考文獻數值比較，相對誤差比較小，因此實驗數據較為完好。2、實驗過程中，進行了兩次。第一次實驗相對失敗，由于在空氣漏入時沒有控制得當，導致U形管中過多的水倒灌入A球，以至于U形管液面過低難以讀數，且空氣進入管內，管內不再為純水蒸汽壓，實驗不能進行下去，必須重新排空再做。3、在更換了儀器之后，重新

9、開始進行實驗。后續(xù)進行較為順利。但在U形管調節(jié)過程中，難以控制恰好兩邊平衡，且平衡后因A球內水繼續(xù)沸騰液面依然會出現差值。故實驗中在調節(jié)時適當預留液面差，待A球內沸騰后漸漸平衡液面差，則左右液面恰好接近持平。通過多次實驗總結經驗，掌握了該方法后實驗速度較快提高。4、參見數據。純水的平均摩爾汽化熱比文獻值要略高，主要原因為該參數是溫度的函數，隨著溫度變化而變化。實驗平均溫度約55.1，比原定平均溫度55，因此比文獻值略高。而正常沸點是在101.325kPa下，而本次實驗的大氣壓校正后較標準大氣壓偏大，因此測得沸點較文獻值高。七、提問與思考1、什么是液體的飽和蒸汽壓？什么叫正常沸點？液體的沸點與外

10、壓有何關系？ 在密閉條件中，在一定溫度下，與固體或液體處于相平衡的蒸氣所具有的壓力稱為飽和蒸氣壓；在外壓為一個大氣壓的時候液體的沸點稱為正常沸點；液體沸點隨外壓增大而增大。2、 本實驗方法能否用于測定其它溶液的蒸汽壓？為什么？ 視具體情況而定，一般不可以。因為溶液濃度隨著溶劑的蒸發(fā)而增大，蒸汽壓也因此變化，故難以測量準確。3、 等壓計U形管液體有什么作用？冷凝器有什么作用？ U形管中液體可以用于指示管內蒸汽壓與外壓平衡的指標，用于等效測量管內氣壓；用于冷凝蒸汽，防止蒸汽被抽入真空泵中。4、 怎樣從數字式低真空測壓儀示數得出純液體飽和蒸汽壓？ 通過U形管兩邊持平，等效地讀出外壓即等于液體飽和蒸汽壓。5、 能否在加熱情況下檢查是否漏氣？ 不能。加熱過程中溫度不能恒定，氣液兩相不能達到平衡，壓力也不恒定6、 實驗中為什么要防止空氣倒灌？ 若發(fā)生倒灌則管內不再是純液體的蒸汽，測量的將不是純液體蒸汽壓。7、 實驗時抽氣和漏入空氣的速度應如何控制？為什么？ 不論抽氣還是漏入空氣都應該盡可能地慢，防止氣壓變化過大在管中變化過于明顯，導致出現倒灌或者爆沸的現象8、 實驗