水飽和蒸氣壓的實(shí)驗(yàn)測定

1、純液體飽和蒸氣壓的測定純液體飽和蒸氣壓的測定靜態(tài)法靜態(tài)法 李李 國國 良良物理化學(xué)研究所物理化學(xué)研究所一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握靜態(tài)法測定純液體飽和蒸氣壓的原理及方法，學(xué)會(huì)用圖解法求純液體的平均摩爾氣化熱和正常沸點(diǎn)。明確純液體飽和蒸氣壓的概念及其與溫度的關(guān)系，加深對(duì)克克的理解。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)原理二、實(shí)驗(yàn)原理在一定溫度下，純液體與其自身的蒸氣達(dá)到氣液平衡時(shí)，蒸氣的壓力稱為該溫度下該液體的飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓蒸氣壓。蒸發(fā)1mol液體所吸收的熱量稱為該溫度下該液體的摩爾氣化熱摩爾氣化熱。 當(dāng)液體的飽和蒸氣壓等

2、于外界壓力時(shí)，液體沸騰，此時(shí)的溫度即為該液體的沸點(diǎn)。當(dāng)外壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，液體的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 T為熱力學(xué)絕對(duì)溫度，K2lnRTHdTpdmvap將蒸氣視為理想氣體，飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用克勞修斯克拉貝龍方程式克勞修斯克拉貝龍方程式表示: p為純液體在溫度T時(shí)的飽和蒸氣壓，Pa vapHm為純液體在溫度T時(shí)的摩爾氣化熱，Jmol-1 R為摩爾氣體常數(shù)，8.314 Jmol-1K-1二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理cTRHpmvap1lnRHmmvapmRHmvap二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 靜態(tài)法 在某一溫度下將被測液體放在一個(gè)密閉的體系中，直接測量其飽和蒸氣

3、壓。此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法測定純水的飽和蒸氣壓。測定液體飽和蒸氣壓的方法主要有三種： 飽和氣流法 在一定溫度和壓力下通過一定體積巳被待測液體所飽和的氣流，用某物質(zhì)完全吸收，然后稱量吸收物質(zhì)增加的重量，便可計(jì)算蒸氣的分壓，即該溫度下被測液體的飽和蒸氣壓。此法一般適用于蒸氣壓比較小的液體。 動(dòng)態(tài)法 利用當(dāng)液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí)液體沸騰的原理，測定液體在不同外壓時(shí)的沸點(diǎn)，從而求出不同溫度下的蒸氣壓。此法對(duì)溫度控制要求不高，對(duì)于沸點(diǎn)較低的液體，用此法測定蒸氣壓與溫度關(guān)系是比較好的。 三、儀器與試劑三、儀器與試劑 液體蒸氣壓測定裝置，如下圖所示：1-平衡管2-攪拌器3-溫度

4、計(jì)4-緩沖瓶5-恒溫水浴6-三通活塞7-直通活塞液體蒸氣壓測定裝置1套；真空泵（共用）1臺(tái)；電爐1臺(tái)；100（1/10）水銀玻璃溫度計(jì)1根；純水四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將純水裝入等壓計(jì)中 將等壓計(jì)從液體蒸氣壓測定裝置中卸下。 往等壓計(jì)中倒入少許純水，傾倒等壓計(jì)，并不斷改變其傾斜度，使純水由球C流經(jīng)U型管、球B、最后到達(dá)A。反復(fù)上述操作次數(shù)，直至球A中裝入的2/3體積的純水為止。 將等壓計(jì)豎直，向球C倒入純水，至U型管兩邊處同一水平時(shí)，水面接近球B的底部為止。 最后將等壓計(jì)小心裝回裝置中。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟2、檢查系統(tǒng)是否漏氣 關(guān)閉直通活塞7，開動(dòng)真空泵，慢慢旋轉(zhuǎn)三通活塞6使系統(tǒng)與真空

5、泵連通，抽氣減壓至壓力計(jì)示數(shù)約為-53.3 kPa（-400 mmHg）時(shí)，關(guān)閉三通活塞6，使系統(tǒng)與真空泵、大氣皆不相通。 觀察壓力計(jì)示數(shù)，如果在3-5 min內(nèi)維持不變，則系統(tǒng)不漏氣。否則，說明系統(tǒng)漏氣，這時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查裝置各個(gè)部分，特別注意檢查各部分的連接處，設(shè)法排除漏氣故障。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟3、排除球A和球B間的空氣 打開直通活塞7，讓系統(tǒng)與大氣相通，關(guān)閉三通活塞6，接通回流水，開啟電爐對(duì)水浴加熱，攪拌。 當(dāng)水浴溫度升為96時(shí)，停止加熱，關(guān)閉直通活塞7，開動(dòng)真空泵，慢慢打開三通活塞6抽氣，使系統(tǒng)減壓至液體輕微沸騰，此時(shí)AB管內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣經(jīng)C管逸出。 如此持續(xù)3-5 min，可

6、認(rèn)為空氣排除干凈，關(guān)閉三通活塞6。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟4、不同溫度下純水飽和蒸氣壓的測定 球A中的蒸氣經(jīng)球B從球C上方逸出，U型管中的水面，右邊降低，左邊升高。隨著水浴溫度的下降，U型管兩邊液面高差不斷減小，至兩邊處于同一水平時(shí)，迅速記下此時(shí)的溫度和壓力。 開動(dòng)真空泵，細(xì)心而快速地打開活塞6使系統(tǒng)與真空泵微微連通，抽氣減壓至壓力計(jì)示數(shù)減小約5.3 kPa時(shí)，關(guān)閉活塞6，待U型管兩邊的液面處于同一水平時(shí)，又迅速記下此時(shí)的溫度和壓力。 重復(fù)上述操作直至水浴的溫度降至60-70時(shí)為止。 最后打開活塞7，關(guān)閉活塞6 ，關(guān)閉回流水、真空泵、電源。五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 1、將測

7、得數(shù)據(jù)列成下表： 室溫： ；氣壓計(jì)讀數(shù)： ；校正后的大氣壓值： 。次序溫度t/溫度T/K(1/T)/K-1測壓儀的示數(shù)/Pa蒸氣壓P/Paln P123五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理2、作lnp1/T圖，求純水的正常沸點(diǎn)T正常。4、計(jì)算T正常、 vapHm的相對(duì)誤差，并對(duì)實(shí)驗(yàn) 結(jié)果進(jìn)行討論。 3、依據(jù)lnp1/T直線的斜率，求純水在實(shí)驗(yàn) 溫度區(qū)內(nèi)的平均摩爾氣化熱vapHm 。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) （1）測定前必須將平衡管A、B中的空氣驅(qū)凈，使B管液面上方只含待測液體的蒸氣分子。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，要嚴(yán)防空氣倒灌。（2）及時(shí)開動(dòng)冷凝水管，防止液體的蒸氣來不及冷凝，沖到冷凝管

8、上端。抽氣速度要適中，以免等壓計(jì)內(nèi)液體沸騰過劇使球B、C內(nèi)液體被抽盡。（3）當(dāng)管B、C中液面平齊時(shí)要立即讀數(shù)，包括壓力及溫度，讀畢還要快速抽氣減壓。因此，同組人員必須注意力集中，密切配合。七、提問與思考七、提問與思考1、什么叫液體的飽和蒸氣壓？什么叫正常沸點(diǎn)？液體的沸點(diǎn)與外壓有何關(guān)系？2、本實(shí)驗(yàn)方法能否用于測定溶液的蒸氣壓？為什么？3、等壓計(jì)U形管中的液體起什么作用？4、能否在加熱情況下檢查是否漏氣？5、實(shí)驗(yàn)過程中為什么要防止空氣倒灌？6、實(shí)驗(yàn)時(shí)抽氣空氣的速度應(yīng)如何控制？為什么？7、實(shí)驗(yàn)時(shí)大燒杯中的水為什么一定要淹沒等壓計(jì)球A和球B間的U型管？ 八、參考文獻(xiàn)八、參考文獻(xiàn) 1、顧月姝主編基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（III）物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20042、復(fù)旦大學(xué)等編物理化學(xué)實(shí)