實驗十一：純液體飽和蒸氣壓的測定課件

化學基礎(chǔ)實驗物理化學部分純液體飽和蒸氣壓的測定化學基礎(chǔ)實驗物理化學部分純液體飽和蒸氣壓的測定1實驗目的1.明確純液體飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡的概念，深入了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系---克勞修斯-克拉貝龍方程式。學會用圖解法求被測液體在實驗溫度范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱和正常沸點。3.用數(shù)字式真空計測定乙醇在不同溫度下的飽和蒸氣壓，初步掌握低真空實驗技術(shù)。實驗目的1.明確純液體飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡的2實驗原理

1.飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡的概念始態(tài):

只有液體平衡態(tài):液體和飽和蒸氣如果將某純液體放在一個密閉的真空容器內(nèi)，這時液體不斷蒸發(fā)為蒸汽，然后蒸汽也開始凝聚為液體，在一定溫度下，當蒸發(fā)與凝聚的速率相等時，這種動態(tài)平衡稱為氣—液平衡。實驗原理1.飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡3時間在測量溫度下的蒸氣壓始態(tài):

只有液體平衡態(tài):液體和飽和蒸氣

這時的液體稱為飽和液體，蒸汽稱為飽和蒸汽，蒸汽的壓力稱為該液體的飽和蒸汽壓。

實驗原理

飽和蒸汽壓是首先由物質(zhì)的本性決定的，任何物質(zhì)在任何條件下，都具有飽和蒸汽壓。時間在測量溫度下的蒸氣壓始態(tài):平衡態(tài):這時的液體4給處于開口容器內(nèi)的液體加熱，飽和蒸汽壓會隨著溫度的升高而增大，當蒸汽的壓力增加到與外界的大氣壓力相等時，液體就沸騰，這時的溫度稱為液體的正常沸點。純物質(zhì)的飽和蒸氣壓除與物質(zhì)本性有關(guān)外，主要受溫度的影響，溫度越高相應的飽和蒸汽壓越大。實驗原理給處于開口容器內(nèi)的液體加熱，飽和蒸汽壓會隨著溫度的升高而增5實驗原理2.克勞修斯-克拉貝龍方程式設有1mol物質(zhì)，氣-液平衡的Clapeyron方程為說明了蒸汽壓隨溫度的變化率（單組分相圖上兩相平衡線的斜率）受焓變和體積變化的影響。實驗原理2.克勞修斯-克拉貝龍方程式設有1mol6實驗原理對于氣-液兩相平衡，并假設氣體為理想氣體，將液體體積忽略不計，則2.克勞修斯-克拉貝龍方程式實驗原理對于氣-液兩相平衡，并假設氣體為理想氣體，將7實驗原理

式中:R為摩爾氣體常數(shù)，T為熱力學溫度p為液體在溫度T時的飽和蒸氣壓

ΔvapHm為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱（J.mol-1）克勞修斯-克拉貝龍方程式表示純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系:

2.克勞修斯-克拉貝龍方程式實驗原理

式中:R為摩爾氣體常數(shù)，T為熱力學溫度8在溫度較小的變化范圍內(nèi)，ΔvapHm可視為常數(shù)，積分（1）式可得：（2）實驗原理在溫度較小的變化范圍內(nèi)，ΔvapHm可視為常數(shù)，積分（1）93.圖解法求被測液體的平均摩爾汽化熱和正常沸點?；蛴胠nP對1/T作圖，得一直線，斜率為由斜率可求算液體的平均摩爾汽化熱ΔvapHm，由直線圖可求正常沸點。實驗原理3.圖解法求被測液體的平均摩爾汽化熱和正常沸點?；蛴胠n10

在一定溫度和壓力下，用某物質(zhì)完全吸收已被待測液體所飽和的氣流，然后稱量吸收物質(zhì)增加的重量。

1．飽和氣流法實驗原理可以計算蒸氣的分壓，這個分壓就是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。4.測定液體飽和蒸汽壓的主要方法。在一定溫度和壓力下，用某物113．靜態(tài)法在某一溫度下將被測液體放在一個密閉的體系中，直接測量其飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。實驗原理2．動態(tài)法利用液體的蒸氣壓與外壓相等時液體沸騰的原理，測定液體在不同外壓時的沸點就可求出不同溫度下的蒸氣壓。3．靜態(tài)法實驗原理2．動態(tài)法12飽和氣流法的優(yōu)點是可測液體的飽和蒸氣壓，亦可測定固態(tài)易揮發(fā)物質(zhì)，如碘的蒸氣壓。它的缺點是通常不易達到真正的飽和狀態(tài)，因此實測值偏低。動態(tài)法的優(yōu)點是對溫度的控制要求不高，對于沸點低于100℃的液體，如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸等亦可達到一定的精確度。

這些方法中以靜態(tài)法準確性較高，靜態(tài)法以等位計的兩臂液面等高來觀察平衡，較靈敏。缺點是對較高溫度下的蒸氣壓測定，由于溫度難以控制而準確度較差。

實驗原理飽和氣流法的優(yōu)點是可測液體的飽和蒸氣壓，亦可測定13儀器藥品1.儀器：純液體飽和蒸氣壓測定裝置1套（平衡管）DP-AF精密數(shù)字壓力計

SYP玻璃恒溫水浴裝置1套緩沖儲氣罐(或真空穩(wěn)壓包)1個旋片式真空泵1個福廷式氣壓計1個乳膠管橡皮管2.藥品：無水乙醇儀器藥品1.儀器：純液體飽和蒸氣壓測定裝置1套（平衡管）14準備：利用旋片式真空泵將緩沖儲氣罐（或真空穩(wěn)壓包）減壓至真空度達-90kPa以上)。實驗步驟----靜態(tài)法旋片式真空泵緩沖儲氣罐準備：實驗步驟----靜態(tài)法旋片式真空泵緩沖儲氣罐151.裝置儀器：按圖裝各部分實驗步驟----靜態(tài)法1.裝置儀器：按圖裝各部分實驗步驟----靜態(tài)法162.系統(tǒng)氣密性檢查

實驗步驟----靜態(tài)法關(guān)閉儲氣罐的平衡閥l，打開進氣閥和平衡閥2，當數(shù)字壓力表的示數(shù)為-50～-60kPa時，關(guān)閉進氣閥。2.系統(tǒng)氣密性檢查實驗步驟----靜態(tài)法關(guān)閉儲氣罐的平17觀察數(shù)字壓力表的讀數(shù)，若讀數(shù)不變，則系統(tǒng)不漏氣；若讀數(shù)下降，則系統(tǒng)漏氣，應逐段檢查，找到系統(tǒng)漏氣原因。2.系統(tǒng)氣密性檢查

實驗步驟----靜態(tài)法觀察數(shù)字壓力表的讀數(shù)，若讀數(shù)不變，則系統(tǒng)不漏氣；若讀數(shù)下降，183.向平衡管中加藥品在平衡管的A管中裝入2/3體積的乙醇，在B、C管中也裝入少量乙醇，B、C管中不可裝太多，否則既不利于觀察液面，也易于發(fā)生空氣倒灌。ABC無水乙醇無水乙醇水浴平衡管(u型等位計)實驗步驟----靜態(tài)法3.向平衡管中加藥品ABC無水乙醇無水乙醇水浴平衡管(u型194.排除平衡管AB彎管空間內(nèi)的空氣

實驗步驟----靜態(tài)法將恒溫槽溫度調(diào)至一般比室溫高2℃左右，接通冷凝水，打開平衡閥2使系統(tǒng)降壓，至液體輕微沸騰。此時AB彎管內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣經(jīng)C管逸出，如此沸騰數(shù)分鐘，可認為空氣被排除干凈。CBA4.排除平衡管AB彎管空間內(nèi)的空氣實驗步驟----靜態(tài)法將恒205.飽和蒸氣壓的測定

實驗步驟----靜態(tài)法當空氣被排除干凈且體系溫度恒定后，慢慢打開平衡閥1，B管中的氣泡將逐漸減少直至消失，B管液面上升，而C管液面下降，當B、C管兩液面相平時，立即關(guān)閉平衡閥1，讀取數(shù)字壓力計的讀數(shù)。CBA5.飽和蒸氣壓的測定實驗步驟----靜態(tài)法當空氣被排除干凈且21如果放入空氣過多，C管液面低于B管的液面發(fā)生空氣倒灌，須重新實驗。5.飽和蒸氣壓的測定

實驗步驟----靜態(tài)法依次將恒溫槽溫度升高恒溫至30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃等，分別測其溫度下的飽和蒸氣壓。CB如果放入空氣過多，C管液面低于B管的液面發(fā)生空氣倒灌，須重新226.實驗結(jié)束慢慢打開平衡閥1，使壓力表恢復零位;將進氣閥旋至與大氣相通;關(guān)閉冷卻水;拔去所有電源插頭;

整理好儀器裝置。

實驗步驟----靜態(tài)法6.實驗結(jié)束實驗步驟----靜態(tài)法23數(shù)據(jù)處理1.數(shù)據(jù)記錄表：

將溫度、壓力數(shù)據(jù)列表，算出不同溫度的飽和蒸氣壓。大氣壓=

kPa室溫

℃

溫度T水浴

/K1/T（K-1）真空度/kPa蒸汽壓P/kPalnpP（蒸汽壓）=大氣壓+數(shù)字壓力表的讀數(shù)（負值）數(shù)據(jù)處理1.數(shù)據(jù)記錄表：溫度T水浴/K1/T（K-1）24數(shù)據(jù)處理3.通過圖求算出乙醇的正常沸點，與文獻值比較，分析誤差及其產(chǎn)生的原因。2.以lnp對1/T作圖，求出直線的斜率，并由斜率算出此溫度間隔內(nèi)乙醇的平均摩爾氣化熱ΔvapHm；與文獻值比