純液體飽和蒸汽壓的測定(學(xué)生)

1、實驗126 液體飽和蒸氣壓的測定年級：化學(xué)2011級教師：王 瓊 目的要求1 1、明確純液體飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡的、明確純液體飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡的概念，深入了解純液體飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系：概念，深入了解純液體飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系：克勞修斯克勞修斯克拉貝龍方程；克拉貝龍方程；2 2、用數(shù)字式壓力計測定不同溫度下乙醇的飽和蒸汽、用數(shù)字式壓力計測定不同溫度下乙醇的飽和蒸汽壓，初步掌握低真空實驗技術(shù)；壓，初步掌握低真空實驗技術(shù)；3 3、學(xué)會用圖解法求被測液體在實驗范圍內(nèi)的平均摩、學(xué)會用圖解法求被測液體在實驗范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱和正常沸點。爾汽化熱和正常沸點。 壓力是體系的一

2、個重要參數(shù)，許多物質(zhì)的物理壓力是體系的一個重要參數(shù)，許多物質(zhì)的物理化化學(xué)性質(zhì)，如熔點、沸點，以及吸附、溶解、擴學(xué)性質(zhì)，如熔點、沸點，以及吸附、溶解、擴散、化學(xué)平衡移動等物理化學(xué)過程都與壓力有著散、化學(xué)平衡移動等物理化學(xué)過程都與壓力有著密切的關(guān)系。壓力測量是物理化學(xué)實驗的主要操密切的關(guān)系。壓力測量是物理化學(xué)實驗的主要操作技術(shù)之一，因此，體系壓力的測量具有實用價作技術(shù)之一，因此，體系壓力的測量具有實用價值。在一定溫度下，與液體處于平衡狀態(tài)時的蒸值。在一定溫度下，與液體處于平衡狀態(tài)時的蒸氣壓力，稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。這里的平氣壓力，稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。這里的平衡狀態(tài)是指動態(tài)平衡。衡狀態(tài)是指

3、動態(tài)平衡。液體的沸點隨外壓的變化液體的沸點隨外壓的變化而變化，若外壓為標(biāo)準(zhǔn)壓力（取而變化，若外壓為標(biāo)準(zhǔn)壓力（取100KPa100KPa），則液），則液體沸點就稱為正常沸點。體沸點就稱為正常沸點。 基本介紹 在某一溫度下，被測液體處于密閉真空容器中，液在某一溫度下，被測液體處于密閉真空容器中，液體分子從表面逃速成蒸氣，同時蒸氣分子因碰撞而凝結(jié)體分子從表面逃速成蒸氣，同時蒸氣分子因碰撞而凝結(jié)成濃相。當(dāng)兩者的速率相等時成濃相。當(dāng)兩者的速率相等時，就達(dá)到了動態(tài)平衡，此就達(dá)到了動態(tài)平衡，此時氣相中蒸氣密度不再改變時氣相中蒸氣密度不再改變，因而具有一定的飽和蒸氣因而具有一定的飽和蒸氣壓。測定液體飽和蒸氣壓

4、，可深入了解純液體飽和壓。測定液體飽和蒸氣壓，可深入了解純液體飽和蒸氣蒸氣壓和溫度的關(guān)系壓和溫度的關(guān)系克勞修斯克勞修斯克拉貝龍方程式，求算克拉貝龍方程式，求算被測液體在實驗溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸被測液體在實驗溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點。點。 基本介紹 實驗原理飽和蒸汽壓：在一定溫度下，與純液體處于平衡狀態(tài)飽和蒸汽壓：在一定溫度下，與純液體處于平衡狀態(tài)時的蒸汽壓力，稱為該溫度下的飽和蒸汽壓。時的蒸汽壓力，稱為該溫度下的飽和蒸汽壓。由實驗測定液體的一系列不同溫度下的飽和蒸汽壓由實驗測定液體的一系列不同溫度下的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)，然后用數(shù)據(jù)，然后用lnplnp對對1/T1/T作圖，

5、求出斜率，再由斜率求出作圖，求出斜率，再由斜率求出 。*2ln/ vapmHdppdTRT*2ln/ vapmHppCRT溫度范圍變化不大時vapmH 實驗原理 測定飽和蒸氣壓的方法有動測定飽和蒸氣壓的方法有動態(tài)法、比較法、飽和氣流法、態(tài)法、比較法、飽和氣流法、靜態(tài)法等。靜態(tài)法等。本實驗采用靜態(tài)法。本實驗采用靜態(tài)法。即在一定的溫度下，直接測定即在一定的溫度下，直接測定體系的壓力，測定時要求體系體系的壓力，測定時要求體系內(nèi)無雜質(zhì)氣體。為此用一個球內(nèi)無雜質(zhì)氣體。為此用一個球管與一個管與一個U U型管相連，構(gòu)成了型管相連，構(gòu)成了實驗測定的裝置，其外形如右實驗測定的裝置，其外形如右圖所示。圖所示。球球

6、a中盛有被測液體，中盛有被測液體，U 形管形管bc部分以被測部分以被測液體作為封閉液。測定時先將液體作為封閉液。測定時先將a與與b之間的之間的空氣抽凈，然后從空氣抽凈，然后從c的上方緩慢放入空氣，的上方緩慢放入空氣，使等壓計使等壓計b、c兩端的液面平齊，且不再發(fā)生兩端的液面平齊，且不再發(fā)生變化時，則變化時，則ab之間的蒸氣壓即為此溫度下之間的蒸氣壓即為此溫度下被測液體的飽和蒸氣壓，因為此飽和蒸氣壓被測液體的飽和蒸氣壓，因為此飽和蒸氣壓與與c上方的壓力相等，而上方的壓力相等，而c上方的壓力可由壓上方的壓力可由壓力計直接讀出。溫度則由恒溫槽內(nèi)的溫度計力計直接讀出。溫度則由恒溫槽內(nèi)的溫度計直接讀出，

7、這樣可得到一個溫度下的飽和蒸直接讀出，這樣可得到一個溫度下的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)。當(dāng)升高溫度時，因飽和蒸氣壓增氣壓數(shù)據(jù)。當(dāng)升高溫度時，因飽和蒸氣壓增大，故等壓計內(nèi)大，故等壓計內(nèi)b液面逐漸下降，液面逐漸下降，c液面逐漸液面逐漸上升。同樣從上升。同樣從c的上方再緩慢放入空氣，以的上方再緩慢放入空氣，以保持保持bc兩液面的平齊，當(dāng)恒溫槽達(dá)到設(shè)定的兩液面的平齊，當(dāng)恒溫槽達(dá)到設(shè)定的溫度且在溫度且在bc 兩液面平齊時，即可讀出該溫兩液面平齊時，即可讀出該溫度下的飽和蒸氣壓。用同樣的方法可測定其度下的飽和蒸氣壓。用同樣的方法可測定其它溫度下的飽和蒸氣壓它溫度下的飽和蒸氣壓。 實驗原理 實驗儀器與試劑蒸氣壓測定裝置

8、蒸氣壓測定裝置 1 1套套 循環(huán)水真空泵循環(huán)水真空泵 1 1臺臺 DP-AFDP-AF型型數(shù)字氣壓計數(shù)字氣壓計 1 1臺臺SYP-SYP-B B型型玻璃恒溫水浴玻璃恒溫水浴 1 1套套 無水乙醇（無水乙醇（A.RA.R） 實驗步驟1、實驗裝置如下 圖1.液體飽和蒸氣壓測定裝置圖2 2、按圖、按圖1 1連接好實驗裝置，并檢查系統(tǒng)的氣密連接好實驗裝置，并檢查系統(tǒng)的氣密性：性： a.a.將進氣閥、平衡閥將進氣閥、平衡閥2 2打開，平衡閥打開，平衡閥1 1關(guān)閉關(guān)閉( (三三閥均為順時針關(guān)閉，逆時針開啟閥均為順時針關(guān)閉，逆時針開啟) )。啟動壓力泵。啟動壓力泵加壓至加壓至100KPa200KPa100K

9、Pa200KPa，數(shù)字壓力表的顯示值即，數(shù)字壓力表的顯示值即為壓力罐中的壓力值。為壓力罐中的壓力值。 b.b.停止壓力泵工作，關(guān)閉進氣閥，并檢查平停止壓力泵工作，關(guān)閉進氣閥，并檢查平衡閥衡閥2 2是否開啟，平衡閥是否開啟，平衡閥1 1是否完全關(guān)閉。觀察數(shù)是否完全關(guān)閉。觀察數(shù)字壓力表，若顯示數(shù)字下降值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)字壓力表，若顯示數(shù)字下降值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)( (小小于于0.01KPa/s)0.01KPa/s)，說明整體氣密性良好。否則需查，說明整體氣密性良好。否則需查找并清除漏氣原因，直至合格。找并清除漏氣原因，直至合格。 實驗步驟c c微調(diào)部分的氣密性檢查：關(guān)閉平衡閥微調(diào)部分的氣密性檢查：關(guān)閉平衡閥

10、2 2，用，用平衡閥平衡閥1 1調(diào)整微調(diào)部分的壓力，使之低于壓力罐調(diào)整微調(diào)部分的壓力，使之低于壓力罐中壓力的中壓力的1/21/2，觀察數(shù)字壓力表，其顯示數(shù)字變，觀察數(shù)字壓力表，其顯示數(shù)字變化值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)化值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)( (小于小于 0.02KPa/m)0.02KPa/m)，說明氣密，說明氣密性良好。若顯示壓力值上升超過標(biāo)準(zhǔn)，說明平衡性良好。若顯示壓力值上升超過標(biāo)準(zhǔn)，說明平衡閥閥2 2泄漏；若顯示壓力值下降超過標(biāo)準(zhǔn)，說明平泄漏；若顯示壓力值下降超過標(biāo)準(zhǔn)，說明平衡閥衡閥1 1泄漏。泄漏。 實驗步驟3 3、裝樣、裝樣 從加樣口注入乙醇，關(guān)閉進氣活塞，從加樣口注入乙醇，關(guān)閉進氣活塞，旋轉(zhuǎn)抽氣活塞使

11、真空泵與穩(wěn)壓瓶相通，啟動循環(huán)旋轉(zhuǎn)抽氣活塞使真空泵與穩(wěn)壓瓶相通，啟動循環(huán)真空泵，抽至氣泡成串上竄，然后關(guān)閉抽氣活塞，真空泵，抽至氣泡成串上竄，然后關(guān)閉抽氣活塞，打開進氣活塞漏入空氣，使乙醇充滿試樣球體積打開進氣活塞漏入空氣，使乙醇充滿試樣球體積的的2/32/3和和U U型管雙臂的少部分。型管雙臂的少部分。4 4、玻璃恒溫水浴的使用、玻璃恒溫水浴的使用 打開玻璃恒溫浴打開玻璃恒溫浴“加熱器加熱器”開關(guān)，置于開關(guān)，置于“強加熱強加熱”、“慢攪拌慢攪拌”，顯示屏的右，顯示屏的右下部的下部的“置數(shù)置數(shù)”紅燈亮，按動紅燈亮，按動1010和和1 1按鈕，使按鈕，使“設(shè)定溫度設(shè)定溫度”至至25.0025.00

12、按動按動“工作工作/ /置數(shù)置數(shù)”使水浴使水浴升溫。當(dāng)水浴溫度升至升溫。當(dāng)水浴溫度升至25.0025.00后加熱方式改為后加熱方式改為“弱弱”，恒溫，恒溫1010分鐘。分鐘。 實驗步驟 實驗步驟5 5、測定、測定 開啟真空泵緩緩抽氣，使試樣與開啟真空泵緩緩抽氣，使試樣與U U型型管之間空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀通過管之間空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀通過U U型管中的液面型管中的液面而逐出。如發(fā)現(xiàn)氣泡成串上竄，可關(guān)閉抽氣活塞，而逐出。如發(fā)現(xiàn)氣泡成串上竄，可關(guān)閉抽氣活塞，緩緩打開進氣活塞漏入空氣使沸騰緩和。如此慢緩緩打開進氣活塞漏入空氣使沸騰緩和。如此慢沸沸3-43-4分鐘，試樣中的空氣排除后，分鐘，試樣中的空

13、氣排除后，且體系溫度恒且體系溫度恒定后定后, ,關(guān)閉抽氣活塞，小心開啟進氣活塞緩緩漏入關(guān)閉抽氣活塞，小心開啟進氣活塞緩緩漏入空氣（空氣（切不可太快，以免空氣倒灌入切不可太快，以免空氣倒灌入abab彎管中，彎管中，如果發(fā)生空氣倒灌，則須重新排除空氣如果發(fā)生空氣倒灌，則須重新排除空氣) ) ，直至，直至U U型管兩臂的液面等高為止，在壓力表上讀出壓力型管兩臂的液面等高為止，在壓力表上讀出壓力值。重復(fù)操作一次，壓力表上的讀數(shù)與前一次相值。重復(fù)操作一次，壓力表上的讀數(shù)與前一次相比兩者差值應(yīng)不大于比兩者差值應(yīng)不大于 67Pa67Pa，此時即可認(rèn)為試樣球，此時即可認(rèn)為試樣球與與U U型管液面上的空間已全部

14、為乙醇的蒸氣所充滿。型管液面上的空間已全部為乙醇的蒸氣所充滿。 實驗步驟6 6、如上法分別測定如上法分別測定30.0030.00 、35.0035.00 、40.0040.00 、 45.0045.00 、50.00 50.00 及及55.00 55.00 時時乙醇的蒸氣壓。乙醇的蒸氣壓。 1 1、在開泵前，、在開泵前，先開啟冷卻水，然后才能抽氣。先開啟冷卻水，然后才能抽氣。抽氣的速度以氣泡一個個逸出為宜，這樣可以避抽氣的速度以氣泡一個個逸出為宜，這樣可以避免等位計內(nèi)液體沸騰過劇，致使免等位計內(nèi)液體沸騰過劇，致使b b管內(nèi)的液體抽盡管內(nèi)的液體抽盡( (完完) )。2 2、等位計中液面間的空氣必

15、須排除干凈、等位計中液面間的空氣必須排除干凈 。5 5、液體蒸氣壓與溫度有關(guān)，故測定過程控溫精度、液體蒸氣壓與溫度有關(guān)，故測定過程控溫精度須在土須在土0.10.1一土一土0.20.2。 實驗注意事項3 3、必須讓等位儀、必須讓等位儀U U型管中的樣品液沸騰型管中的樣品液沸騰3 34 4分鐘分鐘后方可進行測定。后方可進行測定。4 4、升溫時可預(yù)先漏入少量的空氣，以防止、升溫時可預(yù)先漏入少量的空氣，以防止U U型管型管中的液體暴沸。中的液體暴沸。 6 6、在停止實驗時，應(yīng)緩緩地打開平衡閥、在停止實驗時，應(yīng)緩緩地打開平衡閥2 2，使，使壓力表恢復(fù)零位。關(guān)閉冷卻水，將進氣閥旋至與壓力表恢復(fù)零位。關(guān)閉冷

16、卻水，將進氣閥旋至與大氣相通，使真空泵通大氣，然后切斷電源，使大氣相通，使真空泵通大氣，然后切斷電源，使實驗裝置復(fù)原，但不要拆裝置。實驗裝置復(fù)原，但不要拆裝置。 7 7、整個實驗過程中，要嚴(yán)防空氣倒灌，否則，、整個實驗過程中，要嚴(yán)防空氣倒灌，否則，實驗要重做。為了防止空氣倒灌，在每次讀取平實驗要重做。為了防止空氣倒灌，在每次讀取平衡溫度和平衡壓力數(shù)據(jù)后，應(yīng)快速啟動加熱。衡溫度和平衡壓力數(shù)據(jù)后，應(yīng)快速啟動加熱。 實驗注意事項1 1、不同溫度下乙醇飽和蒸汽壓的測定、不同溫度下乙醇飽和蒸汽壓的測定t/t/T/KT/K大氣壓大氣壓/Kpa/Kpa表壓表壓/Kpa/KpaP P* */KPa/KPa（飽

17、和蒸汽壓）（飽和蒸汽壓）lnPlnP* */Pa/Pa1/T/K1/T/K 實驗數(shù)據(jù)處理*()P蒸汽壓大氣壓氣壓計的讀數(shù)（負(fù)值）（真空度）由上表數(shù)據(jù)繪制蒸氣壓由上表數(shù)據(jù)繪制蒸氣壓P P對溫度對溫度T T的曲線（的曲線（p-Tp-T圖）圖）從從p-Tp-T曲線圖中均勻讀取曲線圖中均勻讀取1010個點，列出相應(yīng)的個點，列出相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，繪制出數(shù)據(jù)表，繪制出lnp-1/Tlnp-1/T直線圖，求出直線的斜率，直線圖，求出直線的斜率，由斜率算出乙醇在此溫度下的平均摩爾汽化焓，由斜率算出乙醇在此溫度下的平均摩爾汽化焓，由曲線求得乙醇的正常沸點，與文獻(xiàn)相比較。由曲線求得乙醇的正常沸點，與文獻(xiàn)相比較。 實驗數(shù)據(jù)處