純液體飽和蒸汽壓的測定20131124

1、華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名 學(xué)號 專 業(yè) 化學(xué)（師范） 年級、班級 課程名稱 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 純液體飽和蒸氣壓的測定實(shí)驗(yàn)類型 驗(yàn)證設(shè)計(jì)綜合 實(shí)驗(yàn)時(shí)間 2011 年 11 月 19 日實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師 李國良老師 實(shí)驗(yàn)評分 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.明確液體飽和蒸氣壓的意義，熟悉純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系以及克勞休斯-克拉貝龍方程。2.了解靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓的原理。3.學(xué)習(xí)用圖解法求解被測液體在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾蒸發(fā)焓與正常沸點(diǎn)。4.了解數(shù)字式低真空測壓儀，熟悉常用氣壓計(jì)的使用及校正方法，初步掌握真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理：飽和蒸氣壓：在真空容器中，液體與其蒸氣建立動(dòng)態(tài)平衡時(shí)（蒸氣

2、分子向液面凝結(jié)和液體分子從表面逃逸的速率相等）液面上的蒸氣壓力為飽和蒸氣壓。溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，單位時(shí)間內(nèi)從液面逸出的分子數(shù)增多，所以蒸氣壓增大。飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系服從克勞休斯-克拉貝龍方程：因溫度范圍小時(shí)，vapHm可以近似作為常數(shù)，將上式積分得： 作1/T圖，得一直線，斜率為 由斜率可求算液體的vapHm。液體蒸發(fā)時(shí)要吸收熱量，溫度T下，1 mol液體蒸發(fā)所吸收的熱量為該物質(zhì)的摩爾氣化焓。沸點(diǎn)：蒸氣壓等于外壓的溫度。顯然液體沸點(diǎn)隨外壓而變，101.325kPa下液體沸點(diǎn)稱正常沸點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法測量（裝置如下做圖）。平衡管如圖下右圖，待測物質(zhì)置于球管A內(nèi)，U型管中夜放置被測物質(zhì)，

3、將平衡管和抽氣系統(tǒng)、壓力計(jì)連接，在一定溫度下，當(dāng)U形管中的液面在同一水平時(shí)，記下此時(shí)的溫度和壓力，則壓力計(jì)示值就是該液體的飽和蒸氣壓。三、儀器與試劑液體蒸氣壓測定裝置1套；空泵（共用）1臺(tái)；純水；00水銀玻璃溫度計(jì) 1根四、實(shí)驗(yàn)步驟1.裝置儀器將待測液體裝入平衡管A球約2/3體積，U形管中液面以平衡后接近B和C球底部為佳，后按裝置圖裝好各部分，冷阱中加入適量冰水，所有接口處嚴(yán)密。將精密數(shù)字壓力計(jì)的電源接通并打開，單位選擇mmHg檔，并在大氣壓條件下置零。2.系統(tǒng)嚴(yán)密性檢查關(guān)閉活塞7，旋轉(zhuǎn)活塞6，使系統(tǒng)與真空泵連通，開動(dòng)真空泵，抽氣減壓至壓力計(jì)示數(shù)差為400mmHg左右，關(guān)閉活塞6停止抽氣，觀察

4、壓力計(jì)示數(shù)，若示數(shù)在3-5min內(nèi)不變，表明系統(tǒng)不漏氣。否則逐段檢查，消除漏氣原因。3.檢查A球和B球間的空氣檢查不漏氣后，接通冷凝水，開啟攪拌裝置，將恒溫槽溫度調(diào)至40左右，繼續(xù)抽氣降壓接近-730mmHg，此時(shí)AB彎管內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣經(jīng)C管逸出，如此沸騰3-5min左右，可認(rèn)為空氣排除干凈。4.不同溫度下水的飽和蒸氣的測量當(dāng)空氣被排除干凈，且體系溫度恒定后，旋轉(zhuǎn)活塞7緩緩放入空氣，直至BC管中液面平齊，關(guān)閉活塞7，記錄溫度和壓力。用同樣方法，將恒溫水槽每升高5測一次，記錄各個(gè)溫度和相應(yīng)的壓力，從低溫到高溫依次測定，共測6-8組。最后打開活塞7，關(guān)閉回流水、真空泵、電源。五、驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處

5、理實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)記錄福廷式氣壓計(jì)讀數(shù)：大氣壓：101.7kPa 溫度：24換算：101.7kPa762.8517 mmHg福廷式氣壓計(jì)讀數(shù)溫度影響的校正：次序12345678溫度t/34.840.1044.9950.1054.9759.9864.9869.98溫度T/K307.95313.25318.14323.25328.12333.48338.13343.131/T/K-1(10-3)3.24733.19233.14333.09363.04772.99872.95742.9143測壓儀的示數(shù)/mmHg-717.6-705.0-686.1-667.2-644.5-612.3-578.7-53

6、1.9蒸汽壓/mmHg42.273154.873173.773192.6731115.3731147.5731181.1731227.9731蒸汽壓p/Pa5635.6627315.4389835.10212354.7715381.0319673.7924153.1930392.36ln p8.63698.89779.19379.42189.64099.887010.092210.3219作ln p1/T的圖，求純水的正常沸點(diǎn)T正常標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101325Pa，則 ln p11.5261 代入y = -5035.9x + 24.993得：解得：1/T x 2.674210-3 K-1純水的正常

7、沸點(diǎn)為：T373.943 K根據(jù)ln p1/T直線的斜率，求純水在實(shí)驗(yàn)溫度區(qū)內(nèi)的平均摩爾汽化熱vapHmvapHmRm8.314(5035.9) 41868.4726J/mol41.86847 kJ/mol計(jì)算T正常、vapHm的相對誤差，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論理論值(100、101325Pa)下純水汽化熱vapHm 40.70 kJ/mol沸點(diǎn)Tb = 373.15 K查文獻(xiàn)得：T正常的相對誤差：vapHm的相對誤差：六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論本實(shí)驗(yàn)所做ln p1/T，R2為0.9994，線性較好。T正常的相對誤差為0.231%，vapHm的相對誤差為2.817%。分析本實(shí)驗(yàn)誤差來源，有儀器本身的系統(tǒng)

8、誤差；實(shí)驗(yàn)所用純水已反復(fù)使用多次，可能存在雜質(zhì)，水不夠純凈；在精確測量時(shí)溫度計(jì)讀數(shù)應(yīng)作露莖校正，實(shí)驗(yàn)人員在觀察B、C液面齊平時(shí)、溫度計(jì)讀數(shù)存在誤差等。 此外，在實(shí)驗(yàn)室過程中，加熱速度不要太快，抽氣速度適中，防止空氣倒灌，組內(nèi)人員密切配合等。七、思考與提問 1.本實(shí)驗(yàn)方法能否用于測定溶液的蒸氣壓？為什么？答：不可以，因?yàn)樵诩円后w的測定中，液體會(huì)隨溫度的升高而蒸發(fā)，如果是溶液，其溶劑揮發(fā)后濃度將會(huì)改變。不同濃度的溶液其飽和蒸汽壓不同。2.等壓計(jì)U形管中的液體起什么作用？冷凝器起什么作用？答：U形管中的液體用于觀察系統(tǒng)的壓力與大氣壓是否相同。冷凝器用于回收U形管中蒸發(fā)出來的液體，避免抽干。3.能否在加熱情況下檢查是否漏氣？答：不能，加熱情況上，液體蒸發(fā)速度快，會(huì)有氣體產(chǎn)生，影響檢漏。4.實(shí)驗(yàn)過程中為什么要防止空氣倒灌？答：若出現(xiàn)空氣倒灌，則汽液平衡時(shí)，B管液面上方的氣體不只是待測液體的蒸氣分子，還含有空氣，則此時(shí)測得的壓力并非蒸氣壓。5.實(shí)驗(yàn)時(shí)抽氣和漏入空氣的速度應(yīng)如何控制？為什么？答：氣壓調(diào)節(jié)應(yīng)緩慢并控制U型管通過氣泡的速度至一個(gè)一個(gè)氣泡通過。6.在停止抽氣時(shí)，若先拔掉電源插頭會(huì)有什么情況出現(xiàn)?答：會(huì)出現(xiàn)真空泵油倒灌。7.壓力計(jì)讀數(shù)為何在不漏氣時(shí)也會(huì)時(shí)常跳動(dòng)?答：因?yàn)轶w系未達(dá)到氣液平衡。8.克克方程在什么條件下才適