物理化学实验(1) 纯液体饱和蒸汽压的测量.doc

深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 物理化学实验 实验项目名称： 纯液体饱和蒸气压的测定 学院： 化学与化工学院 专业： 应用化学 指导教师： 报告人： 学号： 班级： 01 实验时间： 2012/9/28 实验报告提交时间： 2012/10/12 教务部制液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的 1.明确液体饱和蒸汽压的意义，熟悉纯液体的饱和蒸汽压与温度的关系以及克劳休斯-克拉贝农方程。2.了解静态法测定液体饱和蒸汽压的原理。3.学习用图解法求解被测液体在试验温度范围内的平均摩尔蒸发焓与正常沸点。二、实验原理1.热力学原理通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应 改变。当外压为101.325kPa时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示： (1) 式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；vapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定vapHm与温度无关，或因温度范围较小，vapHm可以近似作为常数，积分上式，得： (2) 其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为 ，由斜率可求算液体的vapHm。2.实验方法静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置。 精密数字压力计平衡管由A球和U型管B、C组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压力计相连。A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。可见，利用平衡管可以获得并保持系统中为纯试样时的饱和蒸汽，U形管中的液体起液封和平衡指示作用。 液体饱和蒸气压测定装置图1.恒温槽；2.冷凝管；3.压力计；4.缓冲瓶平衡阀；5. 平衡阀2(通大气用)；6. 平衡阀1（抽真空用）；8平衡管三、仪器与试剂恒温水浴；平衡管，温度计，冷凝管，数字式低真空测压仪，真空泵及附件，环己烷四实验步骤1、 准备工作 开通小流量的冷却水。开通DP-A精密数字压力计的电源，预热。认识系统中各旋塞的作用。缓慢开启进气旋塞（逆时针旋转“平衡阀2”）使系统与大气相通。读取大气压力p0，以后每半小时读一次。2、 按动DP-A精密数字压力计的“采零”按键，使读数为0。系统检漏：开启真空泵，2分钟后开启抽气旋塞（逆时针旋转“平衡阀门1”），关闭进气旋塞(平衡阀门2)，使系统减压至压力计读数约为85 kPa，关闭抽气旋塞（平衡阀门1）。系统若在5分钟之内压力计读数基本不变，则说明系统不漏气。3、 打开玻璃恒温浴“加热器”开关，置于“强加热”、“慢搅拌”，同时接通SWQP型数字控温仪的电源，显示屏的右下部得“置数”红灯亮，按动10和1按钮，使“设定温度”至40.00按动“工作/置数”使水浴升温。4、 水浴温度升至40.00后加热方式改为“弱”，稳定5分钟。缓慢旋转进气旋塞（平衡阀门2），使平衡管中二液面等高，读取DP-A精密数字压力计和水浴的温度，记录。5、 分别测定46、52、54、56、58、60、62、64时液体的饱和蒸气压。6、 实验完毕，缓慢放气，断开电源、水源。 五、注意事项:(1)预习时应该读懂各个阀门的作用及气路连接。(2)实验前应检查并保证体系不漏气。(3)减压速度要适合，必须防止平衡管内液体沸腾过于剧烈，致使管内液体快速蒸发。(4)实验过程中，必须充分排尽AB弯管空间中的全部空气，使B管液面上方只含液体的蒸汽分子。平衡管内必须放置于恒温水欲中的水面以下，否则其温度与水 温不同。六数据处理：被测液体： 环己烷 实验前： 室温 31.70 大气压101.05kPa实验后：室温30.0 大气压101.10Kpa(1) 数据记录恒温槽温度103压力计读数 p/kPa液体的蒸汽压 p=p大气+p/kPapt/T/K46319.253.133-68.7432.311.50952325.253.075-60.1840.871.61154327.153.057-58.9042.151.62556329.153.038-56.4344.621.65058331.153.020-54.0347.021.67260333.153.002-50.1750.881.70662335.152.983-46.7054.351.73564337.152.966-43.3757.681.761(2)以lnp对103作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度范围内液体的平均摩尔汽化热vapHmY=-3.383X+14.08vapHm=8.3144（3.383）=28.12 kJ/mol直线斜率-3.3826直线截距14.08相关系数-9.007蒸发热 kJ/mol28.12正常沸点84.20七实验讨论环己烷的沸点为80.7，而在本次试验中测出的环己烷沸点为84.20，可能造成误差的原因有：1）测量温度变化幅度大2）实验操作不准确八思考题1）为什么AB弯管中的空气要干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？答: AB弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气排除后，才能保证B管液面上的压力为液体的蒸气压；将水浴温度升高到85C沸腾3分钟即可；检漏之后要关闭阀1，防止外界空气进入缓冲气