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物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)(B)實(shí)驗(yàn)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)名稱】B.5液體飽和蒸氣壓的測(cè)定【姓名】J.N【班級(jí)】第4小組【學(xué)號(hào)】【組內(nèi)編號(hào)】5號(hào)【實(shí)驗(yàn)日期】2015年5月11日【室溫】24.1℃【大氣壓】100.11kPa【摘要】本實(shí)驗(yàn)通過(guò)靜態(tài)法測(cè)得 CCl4 的lg(p)與T的關(guān)系為精品文檔放心下載plg(p)=?1709.9+4.9078,平均摩爾汽化熱為3.274×10J? ,精品文檔放心下載p T氣化熵為93.87J? ?1? 。通過(guò)動(dòng)態(tài)法測(cè)得水的lg(p)感謝閱讀pT的關(guān)系為lg(p)=?2078.7+5.5792,平均摩爾汽化熱為3.980×精品文檔放心下載p T104J? ?1,氣化熵為106.7J? ?1? ?1。溫度讀數(shù)的不準(zhǔn)確對(duì)實(shí)感謝閱讀驗(yàn)的誤差極小,實(shí)驗(yàn)誤差的主要是由于靜態(tài)法中肉眼判斷液面平衡的感謝閱讀不準(zhǔn)確性以及動(dòng)態(tài)法中金屬測(cè)溫探頭在沸騰過(guò)程中并非一端位于液感謝閱讀面下一端位于液面上等因素所引起的。-!一、實(shí)驗(yàn)部分主要儀器藥品和設(shè)備1.1主要藥品CCl4、二次水等1.2主要儀器數(shù)字式溫度-壓力測(cè)定儀,循環(huán)水流泵,1/10刻度溫度計(jì),電磁攪拌器,電加熱器,兩口圓底燒瓶,真空緩沖瓶,安全瓶,直形冷凝管,攪拌磁子,真空脂,冷凝水循環(huán)系統(tǒng)感謝閱讀實(shí)驗(yàn)步驟2.1靜態(tài)法測(cè)定飽和蒸氣壓2.1.1儀器裝置1-盛水大燒杯,2-溫度計(jì),3-攪拌,4-平衡管,5-冷凝管,6-開(kāi)口U型水銀壓力計(jì),7-緩沖瓶,8-進(jìn)氣活塞,9-抽氣活塞,10-放空活塞,11-安全瓶,12、13-橡皮管,14-三通活塞。實(shí)際儀器略有差異,壓力溫度數(shù)值從溫度-壓力測(cè)定儀中讀出。平衡管中加入CCL4至容量的2/3.2.1.2檢驗(yàn)氣密性打開(kāi)油泵,再開(kāi)緩沖瓶上連接油泵的活塞,使體系壓力減少50kPa。關(guān)閉活塞,若5min內(nèi)壓強(qiáng)變化少于0.3kPa,則裝置氣密性良好。謝謝閱讀2.1.3測(cè)大氣壓下沸點(diǎn)使體系與大氣相通,水浴加熱至78℃,停止加熱不斷攪拌。當(dāng)b、c液面達(dá)到同一水平時(shí),立即記下此時(shí)的溫度和大氣壓力。重復(fù)測(cè)定,若連續(xù)兩次測(cè)定沸點(diǎn)差小于0.05℃,則空氣已排凈,此時(shí)溫度即為大氣壓下沸點(diǎn)。謝謝閱讀2.1.4測(cè)定不同壓強(qiáng)下沸點(diǎn)關(guān)閉通往大氣的活塞。先開(kāi)由泵,再開(kāi)連油泵的活塞,使體系減壓約6.7kPa。關(guān)閉接油泵活塞,攪拌,至b、c液面達(dá)到同一水平時(shí),立即記下此時(shí)的溫度和大氣壓力。繼續(xù)減壓,測(cè)定其沸點(diǎn)。至壓力差為50kPa,結(jié)束實(shí)驗(yàn),讀大氣壓力。2.1.5整理儀器精品文檔放心下載打開(kāi)所有活塞,關(guān)閉攪拌器、溫度-壓力測(cè)定儀、冷凝水進(jìn)出口及油泵開(kāi)關(guān),感謝閱讀-!將儀器放回原位。2.2動(dòng)態(tài)法測(cè)定飽和蒸氣壓2.2.1熟悉儀器熟悉測(cè)定裝置各部分的結(jié)構(gòu)與作用,特別注意真空系統(tǒng)的構(gòu)成以及各個(gè)活塞的作用及調(diào)節(jié)方法。感謝閱讀2.2.2組裝測(cè)量系統(tǒng)并檢查氣密性兩口圓底燒瓶中加入二次水至溫度探頭恰好位于水面處(探頭尖端位于液面上側(cè),另一端位于液面下)。磨口處涂抹真空脂以防止漏氣。感謝閱讀使系統(tǒng)與大氣隔絕而與真空泵相同,打開(kāi)油泵,至壓力降低50kPa,關(guān)閉連接油泵的活塞。觀察壓力計(jì)讀數(shù)變化,若5min內(nèi)變化少于0.3kPa,則裝置氣密性良好。謝謝閱讀2.2.3調(diào)節(jié)外壓,測(cè)量不同外壓下的沸點(diǎn)保持系統(tǒng)內(nèi)負(fù)壓在50kPa左右。打開(kāi)回流冷凝水,并調(diào)節(jié)流量適中。謝謝閱讀加熱并攪拌,當(dāng)燒瓶中水沸騰且溫度不再上升時(shí),記下溫度數(shù)值t,以及壓力計(jì)數(shù)值。停止加熱。精品文檔放心下載微微開(kāi)啟緩沖瓶通大氣的活塞,使少量空氣進(jìn)入系統(tǒng),使內(nèi)外壓差降低5kPa左右時(shí),關(guān)閉活塞。重新加熱。感謝閱讀重復(fù)上述兩個(gè)步驟,讀取相應(yīng)的幾組數(shù)據(jù)。最后一次使系統(tǒng)與大氣完全相通,繼續(xù)加熱,記下沸騰時(shí)的溫度。大氣壓下的沸點(diǎn)最好平行測(cè)量3次。精品文檔放心下載從實(shí)驗(yàn)室的氣壓表上讀取大氣壓值和室內(nèi)溫度。2.2.4整理儀器打開(kāi)所有活塞,關(guān)閉攪拌器、溫度-壓力測(cè)定儀、冷凝水進(jìn)出口及油泵開(kāi)關(guān),取下圓口燒瓶并倒出燒瓶?jī)?nèi)的水,將儀器放回原位。感謝閱讀實(shí)驗(yàn)條件待測(cè)液體通過(guò)加熱控制溫度,通過(guò)油泵來(lái)控制其蒸氣壓。冷凝管處于冷水冷凝回流的環(huán)境中。精品文檔放心下載二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理靜態(tài)法1.1將溫度、壓力數(shù)據(jù)列表,做溫度、壓力校正,算出不同溫度的飽和蒸氣壓Table1靜態(tài)法數(shù)據(jù)記錄表感謝閱讀組數(shù)123456789壓強(qiáng)-0.12-7.61-------/kPa12.3618.5124.1930.8637.4644.0151.27溫度76.5372.8970.1768.4366.5664.2661.8658.6454.66/℃蒸氣壓100.1192.6187.8681.7176.0369.3662.7656.2148.95/kPaP/1.0000.9250.8770.8160.7590.6920.6270.5610.48916258050P0.000--------lg()000.0330.0560.0880.1190.1590.2020.2500.310-!826924937796672沸點(diǎn)/K349.6346.0343.3341.5339.7337.4335.0331.7327.88428111911/T/K-10.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0030.003859888989127927694379638985001400505計(jì)算舉例,以壓強(qiáng)為-7.61kPa,溫度72.89℃為例:謝謝閱讀蒸氣壓p=100.11+0.12-7.61=92.61kPa感謝閱讀p/=92.61/100.11=0.9251,lg(p/)=lg0.9251=0.03382感謝閱讀沸點(diǎn)T=76.53+273.15=349.68K,1/T=1/349.68=0.0028598K-11.2作蒸氣壓-溫度的光滑曲線精品文檔放心下載1.3作lg(p)?1/T圖,求出斜率-A及截距B。將p和T的關(guān)系寫成如下的形式感謝閱讀lg(p)=?A+B,求在此圖中當(dāng)外壓為100.0kPa或101.3kPa(1atm)時(shí)的沸精品文檔放心下載 點(diǎn)。-!由圖得,A=1709.9,B=4.9078,lg(p)=?1709.9+4.9078感謝閱讀 當(dāng)外壓為100.0kPa時(shí),lg(100.0)=?1709.9+4.9078,解得T=348.37K,即謝謝閱讀在100.0kPa外壓下四氯化碳的沸點(diǎn)為348.37K。感謝閱讀當(dāng)外壓為101.3kPa時(shí),lg(101.3)=?1709.9+4.9078,解得T=348.77K,即感謝閱讀在101.3kPa外壓下四氯化碳的沸點(diǎn)為348.77K。1.4計(jì)算平均摩爾氣化熱,計(jì)算氣化熵并與褚魯統(tǒng)規(guī)則比較。?=A?2.303R=1.7099×103×2.303×8.314J??1??1=3.274×104J??1正常沸點(diǎn):當(dāng)P=101.3kPa,Tb=348.77K則摩爾氣化熵:?32740J??1=348.77K=93.87J??1??1與褚魯統(tǒng)規(guī)則相比,相對(duì)誤差:?1?1×100%=6.7%謝謝閱讀動(dòng)態(tài)法2.1將溫度、壓力數(shù)據(jù)列表,做溫度、壓力校正,算出不同溫度的飽和蒸氣壓Table2動(dòng)態(tài)法數(shù)據(jù)記錄表感謝閱讀組數(shù)123456789101112壓強(qiáng)------------/kPa48.43.38.33.28.24.19.15.10.6.11.70.2596701148440891187412溫度81.83.86.88.89.91.93.94.96.97.98.99./℃156816178554167815589148-!蒸氣壓51.756.662.267.071.375.880.385.189.394.098.5100.4629934269201/kPaP/0.510.560.620.670.710.750.800.850.890.930.980.99683598152016312747252027262987412900P------------Pθ0.280.240.200.170.140.120.090.070.040.020.000.0066572655382684064555045933693695043沸點(diǎn)354.356.359.361.363.364.366.367.369.370.372.372./K3083313200693193307306631/T/K-0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.0012822802782762752742722712702692682682525317648219979837477362.2作蒸氣壓-溫度的光滑曲線圖四動(dòng)態(tài)法測(cè)CCl沸點(diǎn)-壓力關(guān)系圖410090aPk 80/壓70蒸和飽 605040352354356358360362364366368370372沸點(diǎn)/K2.3作lg(p)?1/T圖,求出斜率-A及截距B。將p和T的關(guān)系寫成如下的形式謝謝閱讀lg(p)=?A+B,求在此圖中當(dāng)外壓為100.0kPa或101.3kPa(1atm)時(shí)的沸謝謝閱讀 點(diǎn)。-!圖五動(dòng)態(tài)法lg(p∕p)?1/圖0.000000.00265000.00270000.00275000.00280000.0028500-0.05000-0.10000)-0.15000p∕p-0.20000(gl-0.25000y=-2078.7x+5.5792-0.30000R2=0.9999-0.350001/T/K-1由圖得,A=2078.7,B=5.5792,lg(p)=?2078.7+5.5792謝謝閱讀 當(dāng)外壓為100.0kPa時(shí),lg(100.0)=?2078.7+5.5792,解得T=372.55K,即感謝閱讀 在100.0kPa外壓下四氯化碳的沸點(diǎn)為372.55K。精品文檔放心下載當(dāng)外壓為101.3kPa時(shí),lg(101.3)=?2078.7+5.5792,解得T=372.92K,即謝謝閱讀在101.3kPa外壓下四氯化碳的沸點(diǎn)為372.92K。2.4計(jì)算平均摩爾氣化熱,計(jì)算氣化熵并與褚魯統(tǒng)規(guī)則比較。?=A?2.303R=2.0787×103×2.303×8.314J??1??1=3.980×104J??1正常沸點(diǎn):當(dāng)P=101.3kPa,Tb=372.92K則摩爾氣化熵:?39801J??1=372.92K=106.7J??1??1與褚魯統(tǒng)規(guī)則相比,相對(duì)誤差:?1?1×100%=21%感謝閱讀三、思考與討論思考題1.1為什么平衡管中空氣要趕凈?如何判斷空氣已全部排出?如未排盡空氣,對(duì)實(shí)驗(yàn)有何影響?怎樣防止空氣倒灌?謝謝閱讀答:若空氣不趕凈,則測(cè)得的壓力不是純液體的飽和蒸氣壓,而是與空氣的混合壓力,不能通過(guò)克拉貝龍-克勞修斯方程計(jì)算沸點(diǎn);在大氣壓下重復(fù)多次趕氣并測(cè)定沸點(diǎn),若連續(xù)三次測(cè)定值在誤差范圍之內(nèi)(≤0.05℃)則可認(rèn)為空氣已被趕凈;未排盡空氣,則會(huì)使得沸騰時(shí)液體上方的飽和蒸氣壓小于所測(cè)壓強(qiáng),從而使得測(cè)得的沸點(diǎn)偏低;防止空氣倒灌,在做完大氣壓下實(shí)驗(yàn)讀取數(shù)據(jù)后,立即關(guān)謝謝閱讀-!閉通大氣活塞,并開(kāi)啟油泵以及接油泵活塞,或立即重新加熱,迅速使體系減壓。1.2升溫時(shí)如液體急劇氣化,應(yīng)作何處理?精品文檔放心下載答:停止加熱,同時(shí)緩緩放入空氣,使體系壓力慢慢升高,通過(guò)提高液體沸點(diǎn)及減少熱源來(lái)避免液體急劇氣化。謝謝閱讀1.3每次測(cè)定前是否需要重新抽氣?答:不需要。因?yàn)椴煌瑴囟绕滹柡驼魵鈮阂膊煌绎柡驼魵鈮弘S著濃度梯度升高而升高,即壓力計(jì)的測(cè)量值在減小,設(shè)計(jì)溫度升高梯度,可以避免每次測(cè)定前重新抽氣這一步驟。謝謝閱讀討論2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差來(lái)源(1)方法誤差在由克拉貝龍方程導(dǎo)出克勞修斯-克拉貝龍方程的過(guò)程中有3個(gè)近似:將蒸氣看做理想氣體,設(shè)Vm=RT/P;與氣體摩爾體積相比,忽略液體的摩爾體積;在不太大的溫度間隔內(nèi),將摩爾汽化熱看作常數(shù)。感謝閱讀(2)溫度的測(cè)量不作校正(3)四氯化碳和二次水不純等。2.2關(guān)于褚魯統(tǒng)規(guī)則測(cè)定CCl4的摩爾氣化熵為93.87J?
? 1
,與褚魯統(tǒng)規(guī)則相比,有6.7%的相對(duì)誤差;測(cè)定水的摩爾氣化熵為106.7J?1?1,與褚魯統(tǒng)規(guī)則相比,有21%的相對(duì)誤差。精品文檔放心下載在1atm下,CCl的沸點(diǎn)為349.87K,349.87348.77 =0.31440%,與實(shí)驗(yàn)計(jì)感謝閱讀4 算值有約為0.3%的誤差,誤差較小;在1atm下,水的沸點(diǎn)為373.15K,373.15372.92=0.61637%,與實(shí)驗(yàn)計(jì)算值有約為0.6%的誤差,誤差較小。謝謝閱讀由上述計(jì)算可知,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與褚魯統(tǒng)規(guī)則數(shù)據(jù)的誤差主要是由于褚魯統(tǒng)規(guī)則應(yīng)用到水時(shí)的不準(zhǔn)確性引起的:褚魯統(tǒng)規(guī)則適于非締合型液體,而CCl4是非極性分子,分子間作用力弱,幾乎沒(méi)有締合作用,所以測(cè)得的氣化熵符合褚魯統(tǒng)規(guī)則;水存在氫鍵,締合度很高,在氣化時(shí)要破壞氫鍵,氣化熵增大,因此褚魯統(tǒng)規(guī)則不能應(yīng)用于水的計(jì)算。感謝閱讀2.3溫度讀數(shù)不穩(wěn)定的影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,在溫度較穩(wěn)定時(shí)仍有溫度仍在緩慢上升。為防止爆沸導(dǎo)致測(cè)得溫度的偏高,實(shí)驗(yàn)中當(dāng)溫度在45s內(nèi)無(wú)變化時(shí)即記為該壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)。不妨設(shè)溫精品文檔放心下載度測(cè)定中存在0.05℃的誤差,則測(cè)定CCl4的沸點(diǎn)引起的誤差為0.05=0.2%,即溫度引起的誤差小于0.2%,誤差極??;測(cè)定水的沸點(diǎn)引起的誤差為0.05=0.1%,即溫度引起的誤差小于0.15%,誤差也是極小的。因此,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度讀數(shù)不穩(wěn)定的影響可忽略不計(jì)。謝謝閱讀2.4實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)-!圖六改進(jìn)后平衡管 圖七改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置儀器圖該裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):①衛(wèi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于裝樣、拆御和清洗;②調(diào)節(jié)內(nèi)外兩管液面相平時(shí)易于觀察判斷,且F管下端細(xì)小,容易控制F管液面上升的速度而防止出現(xiàn)放人過(guò)量空氣的情況;③調(diào)節(jié)系統(tǒng)真空度時(shí),空氣不會(huì)倒灌人待測(cè)空間,只會(huì)使待測(cè)空間變小,因此即使操作不熟練,也不會(huì)發(fā)生空氣倒灌而必須重新裝樣、抽氣等情況,
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