測定乙醇在不同溫度下的飽和蒸氣壓

實驗三液體飽和蒸汽壓的測定

一、實驗目的1.深入了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系---克勞修斯-克拉貝龍(Clausius-Clapeyron)方程式的意義，并學會由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正常沸點。2.用平衡管及數(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。3.學會并由圖解法求被測液體在實驗溫度范圍內的平均摩爾汽化熱和正常沸點。4.了解旋片式真空泵、緩沖儲氣罐、數(shù)字式氣壓計的使用及注意事項二、實驗原理在一定溫度下與液體處于平衡狀態(tài)時蒸氣的壓力稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。密閉于真空容器中的液體，在某一溫度下有動能較大的分子從液相跑到氣相，也有動能較小的分子由氣相碰回液相。當二者的速率相等時，就達到了動態(tài)平衡，氣相中的蒸氣密度不再改變，因而有一定的飽和蒸氣。實驗原理液體的蒸氣壓是隨溫度而改變的，當溫度升高時有更多的高動能的分子能夠由液面逸出，因而蒸氣壓增大。當蒸氣壓與外界壓力相等時，液體便沸騰。外壓不同時液體的沸點也就不同。我們把外壓為1個標準壓力時的沸騰溫度定義為液體的正常沸點。實驗原理液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系可用克勞修斯一克拉貝龍方程式表示式中：p為液體在溫度T時的飽和蒸氣壓；

T為絕對溫度；

ΔH氣為液體摩爾氣化熱（J.mol-1）；（1）實驗原理（3）（2）或：在溫度較小的變化范圍內，ΔH氣可視為常數(shù)，積分（1）式可得：實驗原理由（3）式可知，若用lgP對1/T作圖,應得一直線，斜率為或用lnP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ΔH氣（4）（5）實驗原理測定液體飽和蒸氣壓的方法主要有以下三種：1．飽和氣流法在一定溫度和壓力下通過一定體積已被待測液體所飽和的氣流，用某物質完全吸收，然后稱量吸收物質增加的重量，便可計算蒸氣的分壓，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。實驗原理2．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。3．動態(tài)法利用當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。實驗原理這些方法中以靜態(tài)法準確性較高，即使蒸氣壓只有1333Pa(10mmHg)左右也可測定。靜態(tài)法以等位計的兩臂液面等高來觀察平衡，較靈敏。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。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。飽和氣流法不僅可測液體的飽和蒸氣壓，亦可測定固態(tài)易揮發(fā)物質，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。故這種方法通常只用來求溶液蒸氣壓的相對降低。三、儀器藥品1.儀器：純液體飽和蒸氣壓測定裝置1套;DP-AF數(shù)字精密數(shù)字壓力計（-100～0KPa）

SYP玻璃恒溫水浴裝置1套(包括SWQ/P數(shù)字控溫儀)；旋片式真空泵(公用)1個，緩沖儲氣罐，乳膠管橡皮管2.藥品：乙醇實驗裝置圖圖1靜態(tài)法測定飽和蒸汽壓實驗裝置圖四、實驗步驟

----升溫法測定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓

1.裝置儀器

:按圖裝各部分(不接冷阱部分)

2.系統(tǒng)氣密性檢查:

在開始實驗前要檢查裝置是否漏氣，關閉儲氣氣罐的平衡閥l，打開進氣閥和平衡閥2，當測壓儀的示數(shù)為-50～60kPa時，關閉進氣閥，觀察測壓儀讀數(shù)，若讀數(shù)不變，則系統(tǒng)不漏氣；若真空度下降，則系統(tǒng)漏氣，要查清漏氣原因并排除之。3.加藥品

若體系不漏氣，則在平衡管的a球中裝入2/3體積的乙醇，在b、c球之間的U形管中也裝入少量乙醇。U形管中不可裝太多，否則既不利于觀察液面，也易于倒灌。

4.排除AB彎管空間內的空氣:

將平衡管安裝到裝置上，將恒溫槽溫度調至第一個溫度值(一般比室溫高2℃左右)通冷凝水，打開平衡閥2,降壓至液體輕微沸騰，此時AB彎管內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。(體系減壓至真空度達-90kPa以上)

四、實驗步驟

----升溫法測定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓

5.飽和蒸氣壓的測定:

當空氣被排除干凈，且體系溫度恒定后（20℃～25℃恒溫，比室溫高2℃左右），慢慢打開平衡閥1，當b、c球之間的U形管內兩液面相平時，立即關閉平衡閥1，讀取數(shù)字壓力計的真空度示數(shù)。（如果放入空氣過多，C管中液面低于B管的液面，須重新抽氣，再調平齊）此后，依次將恒溫槽溫度升高3℃～5℃，恒溫至30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，分別測其飽和蒸氣壓的真空度，總共測7～8個值。

四、實驗步驟

----升溫法測定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓

5.飽和蒸氣壓的測定:

注意:

將恒溫槽因溫度升高后，液體的飽和蒸氣壓增大，液體會不斷沸騰。為了避免B、C管中液體大量蒸發(fā)，應隨時打開平衡閥2緩緩放入少量空氣，保持C管中液面平靜，無氣泡冒出。當體系溫度恒定后，再次打開平衡閥1，放入空氣使B、C管液面平齊，記錄溫度和壓差。如升溫過程中，U型管內的液體發(fā)生暴沸，可漏入少量空氣，以防止管內液體大量揮發(fā)而影響實驗進行。四、實驗步驟

----升溫法測定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓

6.實驗結束實驗結束后，慢慢打開平衡閥1，使壓力表恢復零位。關閉冷卻水，將進氣閥旋至與大氣相通。拔去所有電源插頭，整理好儀器裝置，但不要拆裝置。另外，也可以沿溫度降低方向測定。溫度降低，乙醇飽和蒸氣壓減小。為了防止空氣倒灌，必須在測定過程中始終開啟真空泵以使系統(tǒng)減壓。降溫的方法可用在水浴中加冷水的方法來達到。其它操作與上面相同。四、實驗步驟

----升溫法測定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓

五、注意事項1.減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時達不到本實驗要求的真空度。2.必須充分排除凈AB彎管空間中全部空氣，使B管液面上空只含液體的蒸氣分子。AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，否則其溫度與水浴溫度不同。

3.升溫法測定中，打開進空氣活塞時，切不可太快，以免空氣倒灌入AB彎管的空間中，如果發(fā)生倒灌，則必須重新排除空氣。4.降溫法測定中，當B、C兩管中的液面平齊時，讀數(shù)要迅速，讀畢應立即打開活塞9抽氣減壓，防止空氣倒灌。若發(fā)生倒灌現(xiàn)象，必須重新排除凈AB彎管內之空氣。

5.注意在停止抽氣時，應先把真空泵與大氣相通，打開平衡閥l通大氣后方可關閉真空泵，否則可能使真空泵中的油倒灌入系統(tǒng)。六、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

度

P（蒸汽壓）=大氣壓+氣壓計的讀數(shù)（負值）---真空度溫度T水浴

/K1/T（K-1）真空度/kPa蒸汽壓P/kPalnp六、數(shù)據(jù)處理2.繪出乙醇的蒸氣壓溫度曲線，并求出指定溫度下的溫度系數(shù)。

3.以lnp