液體飽蒸氣壓測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：實(shí)驗(yàn)名稱：大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（P）液體飽和蒸氣壓的測(cè)定指導(dǎo)老師：實(shí)驗(yàn)種類：測(cè)量型實(shí)驗(yàn)成績(jī)：_同組學(xué)生姓名：無(wú)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)測(cè)定液體飽和蒸氣壓的方法，認(rèn)識(shí)蒸氣壓數(shù)據(jù)的應(yīng)用。熟悉溫度計(jì)的露莖校正方法。用動(dòng)向法測(cè)量不相同溫度下水的飽和蒸氣壓?！緦?shí)驗(yàn)原理】在某一溫度下，關(guān)閉系統(tǒng)中的液體，有動(dòng)能較大的分子從液相跑到氣相，也有動(dòng)能較小的分子由氣相回到液相，當(dāng)二者速率相等時(shí)，就達(dá)到了動(dòng)向平衡。此時(shí)，氣相中的蒸氣密度不再改變，所以擁有必然的飽和蒸氣壓。當(dāng)液體飽和蒸氣壓與液體上方的壓力相等時(shí)，液體就會(huì)沸騰，此時(shí)的溫度就是沸點(diǎn)。純液體和定組成溶液的飽和蒸氣壓是溫度的單值函數(shù)（自由度f(wàn)=1），蒸氣壓p

2、隨溫度T的變化可用Clausius-Clapeyron方程表示裝dlnpvapHmdTRT2訂式中：vapHm是液體的摩爾氣化焓；R是摩爾氣體常量。線假設(shè)vapHm與溫度沒(méi)關(guān)，積分式有l(wèi)npvapHmCRT式中：C是積分常數(shù)，與壓力p的單位選擇相關(guān)。若以lnp對(duì)1/T作圖得素來(lái)線，由直線的斜率能夠求出該液體的摩爾氣化焓，實(shí)現(xiàn)由易測(cè)數(shù)據(jù)求算難測(cè)量數(shù)據(jù)（蒸發(fā)焓和蒸發(fā)熵）的目的，這正是熱力學(xué)原理起作用的重要方面。相平衡計(jì)算和工業(yè)應(yīng)用中常用Antoine方程描述飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系lnpBACT式中：A，B，C均為Antoine常量。此時(shí)能夠估計(jì)不相同溫度時(shí)的摩爾氣化焓平和化熵BRT2vapHmC)

3、2(TvapSmvapHmBRTT(TC)2【試劑與儀器】?jī)x器沸點(diǎn)計(jì)1臺(tái)；數(shù)字式真空測(cè)壓儀1臺(tái)；真空泵及附件1套；氣壓計(jì)1套；放大鏡1只；溫度計(jì)（分度值和1）各一支。試劑蒸餾水【實(shí)驗(yàn)步驟】檢漏：檢查旋塞地址并使系統(tǒng)與真空泵相連接，開動(dòng)真空泵，抽氣至系統(tǒng)達(dá)到必然的真空度后，關(guān)閉旋塞停止抽氣，檢查系統(tǒng)可否漏氣。幾分鐘后，若數(shù)字式低真空測(cè)壓儀讀數(shù)基本不變，則表示系統(tǒng)不漏氣。若有漏氣，則應(yīng)從泵至系統(tǒng)分段檢查，并用真空油脂封住漏口，直至不漏為止。測(cè)量。檢漏后，通冷卻水至回流冷凝器。慢慢調(diào)治變壓器使沸點(diǎn)儀中的加熱絲變紅，至液體沸騰。沸騰時(shí)若測(cè)量溫度計(jì)上水銀柱讀數(shù)還在系統(tǒng)內(nèi)，應(yīng)緩慢放入少許空氣，系統(tǒng)內(nèi)壓力增

4、加，直到水銀柱讀數(shù)露出沸點(diǎn)儀外合適讀數(shù)為止。待溫度恒定后，記下測(cè)量溫度計(jì)、輔助溫度計(jì)及壓力計(jì)讀數(shù)。再次測(cè)量。調(diào)治旋塞放入空氣少許，使系統(tǒng)內(nèi)溫度增加若干。同理測(cè)定溫度和壓力數(shù)據(jù)，連續(xù)測(cè)量1012組數(shù)據(jù)，直至與大氣完好相通。（溫度平均分布）調(diào)治氣壓計(jì)，讀取當(dāng)時(shí)大氣壓。【數(shù)據(jù)記錄與辦理】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)校正。室溫：；大氣壓：。（1）室內(nèi)大氣壓力校正（室溫，杭州緯度30，海拔10m）。大氣壓力p=（-）kpa=（2）溫度計(jì)露莖校正（測(cè)量溫度計(jì)至以上部分露出）。校正公式t=t1+h（t1-t2）裝t1為測(cè)量溫度計(jì)讀數(shù)；t2為輔助溫度計(jì)讀數(shù)；h為測(cè)量溫度計(jì)露出部分高度（以表示）h=t1；水銀相對(duì)玻璃的膨脹系數(shù)。訂

5、表1純水在不相同溫度下的飽和蒸氣壓測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)壓儀蒸氣壓測(cè)量溫度輔助溫度校正溫度校正溫度1/103K1lnp讀數(shù)/kpap/kpat1/t2/t/線T/KT0測(cè)量值與文件值的比較。表2水在不相同溫度下的飽和蒸氣壓文件值溫度/77798183858789蒸氣壓/kpa表2水在不相同溫度下的飽和蒸氣壓文件值溫度/9193959799101數(shù)據(jù)本源：浙江大學(xué)化學(xué)系主編,中級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn),北京:科學(xué)初版社,2005,P388。蒸氣壓/kpa圖1水在不相同溫度下的飽和蒸氣壓測(cè)量值與文件值的pT曲線比較lnp1/T的圖線。4.水在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的摩爾氣化焓vapHm的計(jì)算。依照l(shuí)np1/T的關(guān)系圖，該直線的斜率

6、為103則-vapHm/R=103vapHm=310310J/mol=J/mol=mol查閱資料知水在80100的摩爾氣化焓vapHm約為+/2kJ/mol=kJ/mol相對(duì)誤差=|/=%5.依照vapHm計(jì)算水在不相同溫度下的氣化熵vapSm。（vapSmvapHm）T表3水在不相同溫度下的氣化熵計(jì)算值溫度t/768084889296100溫度T/K氣化熵/Jmol-1Trouton規(guī)則：即對(duì)于多數(shù)非極性液體，摩爾蒸發(fā)焓與常壓下沸點(diǎn)之間有以下近似的定量關(guān)系vapHm1Tb85Jmol顯然，本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的100水的氣化熵為Jmol-1，與Trouton規(guī)則存在較大誤差，所以我們能夠猜想水是極

7、性液體。6.用Antoine方程描述飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系BlnpATC裝7.將lnp-T曲線進(jìn)行擬合圖3lnpT的Antoine方程擬合曲線訂線獲取Antoine常量A=；B=3050；C=由此能夠通lnp1/(T-C)圖線表現(xiàn)其線性關(guān)系圖4lnp1/(T-C)的Antoine方程擬合圖線數(shù)據(jù)本源：浙江大學(xué)化學(xué)系主編,中級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn),北京:科學(xué)初版社,2005,P387。依照Antoine方程估計(jì)不相同實(shí)驗(yàn)溫度下的摩爾氣化焓平和化熵Antoine常量A=；B=3050；C=BRT2vapSmvapHmBRTvapHmC)2T(TC)2(T表4水在不相同實(shí)驗(yàn)溫度下的飽和蒸氣壓、氣化焓與氣化熵（A

8、ntoine方程值）序號(hào)實(shí)驗(yàn)溫度t/實(shí)驗(yàn)溫度T/蒸氣壓/kpa氣化焓/氣化熵kJmol-1/Jmol-11234567891011121314【解析與談?wù)摗繑?shù)據(jù)及誤差解析（1）依照?qǐng)D1水在不相同溫度下的飽和蒸氣壓測(cè)量值與文件值的pT曲線十分切合，蒸氣壓隨溫度高升而增大的趨勢(shì)基真相同（2）依照?qǐng)D2lnp1/T的關(guān)系圖線，實(shí)驗(yàn)中l(wèi)np1/T的線性關(guān)系十分顯然，相關(guān)程度很高，求得的水的摩爾氣化焓與文件數(shù)值對(duì)照，誤差較小僅為%，誤差產(chǎn)生的原因可能有：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，室內(nèi)溫度平和壓的顛簸變化比較顯然。即使對(duì)室內(nèi)大氣壓和水銀溫度計(jì)露莖溫度進(jìn)行校正，依舊不能夠消除影響。較好的方法是，對(duì)實(shí)驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)的溫度平和壓分別進(jìn)行測(cè)量，求取平均值能夠減小實(shí)驗(yàn)誤差。Clausius-Clapeyron方程實(shí)質(zhì)是Clapeyron方程的簡(jiǎn)化，其假設(shè)條件是所研究系統(tǒng)為純物質(zhì)的氣-液兩相平衡系統(tǒng)，忽略液體體積并假設(shè)水蒸氣為理想氣體；而在本實(shí)驗(yàn)中，為了簡(jiǎn)化成線性方程來(lái)辦理又將摩爾氣化焓視作常數(shù)。這