實(shí)驗(yàn)液體飽和蒸氣壓的測(cè)定課件

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.明確液體飽和蒸氣壓的定義，了解純液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系。

2.掌握用靜態(tài)法測(cè)定純液體在不同溫度下飽和蒸氣壓的方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出所測(cè)溫度范圍的平均摩爾汽化熱。

3.熟悉和掌握真空泵和恒溫槽的使用。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.明確液體飽和蒸氣壓的定義，了解純液1實(shí)驗(yàn)原理

在一定的溫度下，純液體與其氣相達(dá)成平衡時(shí)蒸氣的壓力，稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。液體的飽和蒸氣壓與液體的性質(zhì)和溫度等因素有關(guān)。純液體的飽和蒸氣壓是隨溫度而改變，當(dāng)溫度升高時(shí)，蒸氣壓增大；溫度降低時(shí)，則蒸氣壓減小。當(dāng)蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)，液體便沸騰。我們把外壓為101.325kPa的沸騰溫度定義為液體的正常沸點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理在一定的溫度下，純液體與其氣2

對(duì)于任何純物質(zhì)的氣液兩相平衡體系，體系的溫度Ｔ與飽和蒸氣壓Ｐ的關(guān)系符合克拉貝龍方程式（Clapeyronequation)，即

式中：ΔvapH為該液體的蒸發(fā)熱；

ΔvapV為（Vg-Vl）即液相轉(zhuǎn)化為氣相的體積差；對(duì)于任何純物質(zhì)的氣液兩相平衡體系，體系3

因?yàn)閂g大大于Vl，所以，Vl可忽略不計(jì)。并假設(shè)蒸氣為理想氣體，且當(dāng)n=1mol時(shí)，那么因?yàn)閂g大大于Vl，所以，Vl可忽略不計(jì)4式中：P----液體飽和蒸氣壓，Pa；

T----溫度，K；

R----氣體常數(shù)，8.315J/K·mol；

ΔvapHm----摩爾蒸發(fā)熱，J/mol式中：P----液體飽和蒸氣壓，Pa；5

作關(guān)系直線,

其斜率k為截距為平均摩爾蒸發(fā)熱ΔvapHm即可求得。當(dāng)P=101.324kPa、k、C代入上式，即求得正常沸點(diǎn)溫度T。作關(guān)系直線,6測(cè)定飽和蒸氣壓常用的方法：

1.動(dòng)態(tài)法：常用的有飽和氣流法，即通過(guò)一定體積的已被待測(cè)溶液所飽和的氣流，用某物質(zhì)完全吸收。然后稱量吸收物質(zhì)增加的質(zhì)量，求出蒸氣的分壓力。

2.靜態(tài)法：把待測(cè)物質(zhì)放在一個(gè)封閉體系中，在不同的溫度下，直接測(cè)量蒸氣壓或在不同外壓下測(cè)定流體的沸點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法。測(cè)定飽和蒸氣壓常用的方法：1.動(dòng)態(tài)法：7藥品儀器1.2XZ型旋片式真空泵；2.HLP—03A型低真空計(jì)（含壓力傳感器）；3.磁力加熱攪拌器；4.7403型電子繼電器；5.接觸溫度計(jì)、玻璃溫度計(jì)；6.平衡管、緩沖瓶；7.秒表；8.苯（AR）；9.等等。藥品儀器1.2XZ型旋片式真空泵；82XZ型旋片式真空泵2XZ型旋片式真空泵9HLP—03A型低真空計(jì)HLP—03A型低真空計(jì)10磁力加熱攪拌器磁力加熱攪拌器11實(shí)驗(yàn)步驟熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及抽氣流程檢查平衡管中苯的量是否符合要求打開(kāi)平衡管的冷凝水檢查系統(tǒng)是否漏氣確定溫度恒溫后開(kāi)始抽氣放氣平衡讀取數(shù)據(jù)溫度調(diào)高2-3℃重復(fù)5-6步，測(cè)8-10點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及抽氣流程檢查平衡管中苯的量是否符合要求121.熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及抽氣流程1.熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及抽氣流程132.檢查平衡管中苯的量是否符合要求（1）平衡管A球中苯液面高于2/3，U形管中苯液面有1/2高，即能滿足實(shí)驗(yàn)要求。（2）不滿足上述要求，即需重新補(bǔ)加苯的量，至滿足要求為止。（3）如果平衡管中有異物或有顏色（苯為無(wú)色），需倒出原液體，用苯清洗平衡管，然后裝苯至滿足要求為止。2.檢查平衡管中苯的量是否符合要求（1）平衡管A球中苯液面高143.打開(kāi)平衡管的冷凝水

實(shí)驗(yàn)前先打開(kāi)平衡管的冷凝水，流量適量即可。（為什么實(shí)驗(yàn)前要先打開(kāi)平衡管的冷凝水？）3.打開(kāi)平衡管的冷凝水實(shí)驗(yàn)前先打開(kāi)平衡管的冷154.檢查系統(tǒng)是否漏氣（1）首先熟悉抽氣系統(tǒng)及活塞3（起始處關(guān)閉狀態(tài)）的操作；（2）啟動(dòng)真空泵，緩慢調(diào)節(jié)活塞3（以Ｕ形管中的氣泡速度適中為準(zhǔn)）抽氣至60KPa左右，之后關(guān)閉活塞3；（3）打開(kāi)秒表，5min后，觀測(cè)前后壓力變化是否超過(guò)100Pa，如果沒(méi)有即可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，如果超過(guò)即檢查各接口，然后重新抽氣檢查。4.檢查系統(tǒng)是否漏氣（1）首先熟悉抽氣系統(tǒng)及活塞3（起始處關(guān)165.確定溫度，恒溫后開(kāi)始抽氣（1）調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)，確定起始溫度（比水溫高1-2℃即可），同時(shí)啟動(dòng)磁力攪拌器；（2）恒溫后，啟動(dòng)真空泵，調(diào)節(jié)活塞3，保持Ｕ形管中的氣泡速度適中即可（為什么？）；（3）氣泡速度過(guò)快，卻調(diào)節(jié)活塞3，緩慢放點(diǎn)空氣抑制氣泡速度過(guò)快（為什么？）；（4）連續(xù)抽氣20min后，卻調(diào)節(jié)活塞3，緩慢放點(diǎn)空氣，使Ｕ形管中的苯左右平衡，即記下壓力和溫度；5.確定溫度，恒溫后開(kāi)始抽氣（1）調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)，確定起始溫176.放氣平衡讀取數(shù)據(jù)連續(xù)抽氣20min后，卻可調(diào)節(jié)活塞3，緩慢放點(diǎn)空氣，使Ｕ形管中的苯左右平衡，同時(shí)記下壓力和溫度；6.放氣平衡讀取數(shù)據(jù)連續(xù)抽氣20min后，卻可調(diào)節(jié)活187.調(diào)溫，重復(fù)5-6步實(shí)驗(yàn)（1）調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)，溫度調(diào)高2-3℃，加熱至恒溫（加熱過(guò)程中，為什么不能同時(shí)抽氣？）；（2）重復(fù)5-6步，測(cè)8-10點(diǎn)數(shù)據(jù)；（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先關(guān)閉真空泵，調(diào)節(jié)活塞3緩慢放氣，至常壓后再關(guān)閉其它開(kāi)關(guān)。7.調(diào)溫，重復(fù)5-6步實(shí)驗(yàn)（1）調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)，溫度調(diào)高2-19實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)日期：

；室溫：

℃；氣壓：

Pa

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)日期：；室溫：℃；氣壓：20數(shù)據(jù)處理1.計(jì)算lnP、T-1，P單位為Pa,T=273.15+t,lnP取至小數(shù)點(diǎn)后第三位，T-1取四位有效數(shù)字（附表）。2.作lnP--T-1關(guān)系直線圖，計(jì)算直線斜率k（附圖）；3.計(jì)算苯的平均摩爾蒸發(fā)熱ΔvapHm；4.確定直線截距C；5.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)壓力下苯的正常沸點(diǎn)Tb。數(shù)據(jù)處理1.計(jì)算lnP、T-1，P單位為Pa,21附表：P單位為Pa，T=273.15+t附表：P單位為Pa，T=273.15+t22x1x20y1y2ABT-1(1/K)lnP(Pa)lnP--T-1關(guān)系直線圖x1x20y1y2ABT-1(1/K)lnP(Pa)lnP-23苯的平均摩爾蒸發(fā)熱ΔvapHm苯的平均摩爾蒸發(fā)熱ΔvapHm24確定直線截距C取任意一點(diǎn)（lnP和T-1），代入上式即求出C值。確定直線截距C取任意一點(diǎn)（lnP和T-1），代入上式即求出C25標(biāo)準(zhǔn)壓力下苯的正常沸點(diǎn)Tb取標(biāo)準(zhǔn)壓力（P=101.325KPa）代入下式，即可求出苯的正常沸點(diǎn)Tb值。標(biāo)準(zhǔn)壓力下苯的正常沸點(diǎn)Tb取標(biāo)準(zhǔn)壓力（P=101.326文獻(xiàn)值：苯在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，正常沸點(diǎn)Tb=80.10℃

平均摩爾蒸發(fā)熱ΔvapHm=30.765KJ/mol

要求:logp~T-1線性關(guān)系的相關(guān)系效r≥0.999。在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)得出平均摩爾蒸發(fā)熱和正常沸點(diǎn)與文獻(xiàn)值對(duì)照，其相對(duì)誤差應(yīng)在±2％以內(nèi)。文獻(xiàn)值：苯在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，27實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論⑴結(jié)果：實(shí)測(cè)值為T(mén)b=

ΔvapHm=⑵計(jì)算實(shí)驗(yàn)偏差：⑶分析產(chǎn)生偏差的原因：⑷有何建議與想法？實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論⑴結(jié)果：實(shí)測(cè)值為T(mén)b=28注意事項(xiàng)：1.檢查球形、Ｕ形管中苯的量是否符合要求；2.檢查系統(tǒng)是否漏氣：抽至壓力小于60kPa以下；3.利用3閥控制Ｕ形管中氣泡上升的速度；4.加熱時(shí)，請(qǐng)不要抽氣；5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，向平衡管通入大氣時(shí)的速度也要緩慢。注意事項(xiàng)：1.檢查球形、Ｕ形管中苯的量是否符合要求；29思考題1.靜態(tài)法測(cè)蒸氣壓的原理是什么？