液体饱和蒸气压的测定-物化试验报告

1、液体饱和蒸气压的测定 - 物化实 验报告物理化学实验（ B）实验报告【实验名称】 B. 5 液体饱和蒸气压的测定【姓名】 J.N【班级】 第 4 小组【学号】【组内编号】 5 号【实验日期】 2015 年 5 月 11日【室温】 24.1 【大气压】 100.11 kPa【摘要】本 实 验 通 过 静 态 法 测 得 CCl4 的，平均摩尔汽化热为，气化熵为 通过动态法测得水的 ，平均摩尔汽化热为， 气化熵为。温度读 数的不准确对实验的误差极小， 实验误差的主要是由于静态法中肉眼物理化学（ B）实验报告判断液面平衡的不准确性以及动态法中金属测温探头在沸腾过程中并非一端位于液面下一端位于液面上等

2、因素所引起的。一、实验部分1. 主要仪器药品和设备1.1 主要药品CCl4、二次水等1.2 主要仪器数字式温度 - 压力测定仪，循环水流泵， 1/10 刻度温度计，电磁搅拌器，电 加热器，两口圆底烧瓶，真空缓冲瓶，安全瓶，直形冷凝管，搅拌磁子，真空 脂，冷凝水循环系统2. 实验步骤2.1 静态法测定饱和蒸气压2.1.1 仪器装置1- 盛水大烧 杯， 2- 温度计， 3- 搅拌，4- 平衡管，5- 冷凝管，6- 开口 U型 水银压力计，7-缓冲 瓶，8-进气活塞， 9- 抽气活塞， 10- 放空 活塞， 11-安全瓶， 12、13- 橡皮管，14- 三通活塞。实际仪器略有 差异，压力温度数值 从

3、温度 -压力测定仪 中读出。平衡管中加入 CCL4至容量的 2/3.2.1.2 检验气密性打开油泵，再开缓冲瓶上连接油泵的活塞，使体系压力减少 50 kPa 。关闭 活塞，若 5 min 内压强变化少于 0.3 kPa ，则装置气密性良好。2.1.3 测大气压下沸点使体系与大气相通，水浴加热至 78 ，停止加热不断搅拌。当 b、c 液面 达到同一水平时，立即记下此时的温度和大气压力。重复测定，若连续两次测 定沸点差小于 0.05 ，则空气已排净，此时温度即为大气压下沸点。2.1.4 测定不同压强下沸点关闭通往大气的活塞。 先开由泵，再开连油泵的活塞， 使体系减压约 6.7 kPa。3 / 11

4、物理化学（ B）实验报告关闭接油泵活塞，搅拌，至 b、c 液面达到同一水平时，立即记下此时的温度和 大气压力。继续减压，测定其沸点。至压力差为 50 kPa，结束实验，读大气压 力。2.1.5 整理仪器 打开所有活塞， 关闭搅拌器、 温度-压力测定仪、 冷凝水进出口及油泵开关， 将仪器放回原位。2.2 动态法测定饱和蒸气压2.2.1 熟悉仪器 熟悉测定装置各部分的结构与作用，特别注意真空系统的构成以及各个活 塞的作用及调节方法。2.2.2 组装测量系统并检查气密性 两口圆底烧瓶中加入二次水至温度探头恰好位于水面处（探头尖端位于液 面上侧，另一端位于液面下）。磨口处涂抹真空脂以防止漏气。使系统与

5、大气隔绝而与真空泵相同，打开油泵，至压力降低50 kPa，关闭连接油泵的活塞。观察压力计读数变化，若 5 min 内变化少于 0.3 kPa，则装置 气密性良好。2.2.3 调节外压，测量不同外压下的沸点 保持系统内负压在 50kPa左右。打开回流冷凝水，并调节流量适中。 加热并搅拌，当烧瓶中水沸腾且温度不再上升时，记下温度数值 t ，以及压 力计数值。停止加热。微微开启缓冲瓶通大气的活塞， 使少量空气进入系统，使内外压差降低 5 kPa 左右时，关闭活塞。重新加热。重复上述两个步骤，读取相应的几组数据。 最后一次使系统与大气完全相通，继续加热，记下沸腾时的温度。大气压 下的沸点最好平行测量

6、3次。从实验室的气压表上读取大气压值和室内温度。2.2.4 整理仪器 打开所有活塞， 关闭搅拌器、 温度-压力测定仪、 冷凝水进出口及油泵开关， 取下圆口烧瓶并倒出烧瓶内的水，将仪器放回原位。3. 实验条件 待测液体通过加热控制温度，通过油泵来控制其蒸气压。 冷凝管处于冷水冷凝回流的环境中。二、实验数据处理1. 静态法1.1 将温度、压力数据列表，做温度、压力校正，算出不同温度的饱和蒸气压Table 1 静态法数据记录表组数123456789压强-0.1-7.6-12.-18.-24.-30.-37.-44.-51./kPa2136511986460127温度76.572.870.168.46

7、6.564.261.858.654.6/3973666464 / 11物理化学（ B）实验报告蒸气压/kPa1092878176696256480.6.8.7.0.3.7.2.911161366150.9250.8770.8160.7590.6920.6270.5610.4891.000162580500.000-0.03-0.05-0.08-0.11-0.15-0.20-0.25-0.310038266982949937279066072沸点/K349.6346.0343.3341.5339.7337.4335.0331.7327.88428111911/T/K -10.0020.0020.

8、0020.0020.0020.0020.0020.0030.003859888989127927694379638985001400505计算举例，以压强为 -7.61 kPa ，温度 72.89 为例：蒸气压 p=100.11+0.12-7.61=92.61 kPa=92.61/100.11=0.9251lg0.9251=0.03382沸点 T=76.53+273.15=349.68 K ，1/T=1/349.68=0.0028598 K1.2 作蒸气压 - 温度的光滑曲线1.3 作图，求出斜率 -A 及截距 B。将 p 和 T 的关系写成如下的形式5 / 11物理化学（ B）实验报告，求在

9、此图中当外压为100.0 kPa 或 101.3 kPa （1 atm ）时的沸点由图得，A=1709.9，B=4.9078，当外压为 100.0 kPa 时，解得 T=348.37 K，即在 100.0 kPa 外压下四氯化碳的沸点为 348.37 K当外压为 101.3 kPa 时，解得 T=348.77 K ，即在101.3 kPa 外压下四氯化碳的沸点为 348.77 K 。1.4 计算平均摩尔气化热，计算气化熵并与褚鲁统规则比较。正常沸点：当 P=101.3 kPa , Tb=348.77 K 则摩尔气化熵：与褚鲁统规则相比，相对误差：2. 动态法6 / 11物理化学（ B）实验报告

10、2.1 将温度、压力数据列表，做温度、压力校正，算出不同温度的饱和蒸气压Table 2 动态法数据记录表组数123456789101112压强-48-43-38-33-28-24-19-15-10-6.-1.-0./kPa.59.67.01.14.84.40.89.11.87147122温度81.83.86.88.89.91.93.94.96.97.98.99./156816178554167815589148蒸气压515662677175808589949810/kPa.7.6.2.0.3.8.3.1.3.0.50.46299342692010.50.50.60.60.70.70.80.80

11、.80.90.90.9168659215701131574025502926398841990382627272720-0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.-0.28624720617314612009507004902600600065255828464554533939543沸点354356359361363364366367369370372372/K.30.83.31.32.00.69.31.93.30.73.06.631/T/K0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0-1028028027027027027027027027

12、0260260262250258316765484212991790839748778362.2 作蒸气压 - 温度的光滑曲线2.3 作图，求出斜率 -A 及截距 B。将 p 和 T 的关系写成如下的形式7 / 11物理化学（ B）实验报告，求在此图中当外压为 100.0 kPa 或 101.3 kPa （1 atm ）时的沸点。由图得， A=2078.7 ，B=5.5792当外压为 100.0 kPa 时，解得 T=372.55 K ，即在 100.0 kPa 外压下四氯化碳的沸点为 372.55 K 。当外压为 101.3 kPa时，解得 T=372.92 K，即在 101.3 kPa 外

13、压下四氯化碳的沸点为 372.92 K 。2.4 计算平均摩尔气化热，计算气化熵并与褚鲁统规则比较。正常沸点：当 P=101.3 kPa , Tb=372.92 K则摩尔气化熵：与褚鲁统规则相比，相对误差：8 / 11物理化学（ B）实验报告三、思考与讨论1. 思考题1.1 为什么平衡管中空气要赶净？如何判断空气已全部排出？如未排尽空气， 对实验有何影响？怎样防止空气倒灌 ?答：若空气不赶净，则测得的压力不是纯液体的饱和蒸气压，而是与空气 的混合压力，不能通过克拉贝龙 -克劳修斯方程计算沸点；在大气压下重复多次 赶气并测定沸点，若连续三次测定值在误差范围之内 （0.05）则可认为空气已 被赶净

14、；未排尽空气，则会使得沸腾时液体上方的饱和蒸气压小于所测压强， 从而使得测得的沸点偏低； 防止空气倒灌 , 在做完大气压下实验读取数据后， 立 即关闭通大气活塞，并开启油泵以及接油泵活塞，或立即重新加热，迅速使体 系减压。1.2 升温时如液体急剧气化，应作何处理？ 答：停止加热，同时缓缓放入空气，使体系压力慢慢升高，通过提高液体 沸点及减少热源来避免液体急剧气化。1.3 每次测定前是否需要重新抽气？ 答：不需要。因为不同温度其饱和蒸气压也不同，而且饱和蒸气压随着浓 度梯度升高而升高，即压力计的测量值在减小，设计温度升高梯度，可以避免 每次测定前重新抽气这一步骤。2. 讨论2.1 实验系统误差来

15、源（1）方法误差在由克拉贝龙方程导出克劳修斯 -克拉贝龙方程的过程中有 3 个近似：将蒸 气看做理想气体，设 Vm=RT/P；与气体摩尔体积相比，忽略液体的摩尔体积；在 不太大的温度间隔内，将摩尔汽化热看作常数。（2）温度的测量不作校正（3）四氯化碳和二次水不纯等。2.2 关于褚鲁统规则测定 CCl4的摩尔气化熵为，与褚鲁统规则相比， 有 6.7%的相对误差；测定水的摩尔气化熵为 ，与褚鲁统规则相比，与实验计有 21% 的相对误差在 1 atm下，CCl 4的沸点为 349.87 K，算值有约为 0.3% 的误差，误差较小；在 1 atm 下，水的沸点为 373.15 K，与实验计算值有约为

16、0.6% 的误差，误差较小。由上述计算可知，实验数据与褚鲁统规则数据的误差主要是由于褚鲁统规 则应用到水时的不准确性引起的：褚鲁统规则适于非缔合型液体，而CCl4 是非极性分子，分子间作用力弱，几乎没有缔合作用，所以测得的气化熵符合褚鲁 统规则；水存在氢键，缔合度很高，在气化时要破坏氢键，气化熵增大，因此9 / 11物理化学（ B）实验报告褚鲁统规则不能应用于水的计算。2.3 温度读数不稳定的影响 实验过程中，在温度较稳定时仍有温度仍在缓慢上升。为防止爆沸导致测 得温度的偏高，实验中当温度在 45 s 内无变化时即记为该压强下的沸点。不妨 设温度 测定 中存 在 0.05 的误 差， 则测 定

17、 CCl4 的沸点 引起的误 差为即温度引起的误差小于0.2% ，误差极小；测定水的沸点引起的误差为 ，即温度引起的误差小于 0.15%，误差也是极小的。因此，实验过程中温度读数不稳定的影响可忽略不计2.4 实验仪器的改进图六 改进后平衡管 图七 改进后的实验装置仪器图 该装置具有以下优点：卫结构简单 , 便于装样、拆御和清洗；调节内外 两管液面相平时易于观察判断，且 F 管下端细小，容易控制 F 管液面上升的速 度而防止出现放人过量空气的情况；调节系统真空度时，空气不会倒灌人待 测空间，只会使待测空间变小，因此即使操作不熟练，也不会发生空气倒灌而 必须重新装样、抽气等情况，使操作变得简单；装

18、样时可事先在 F 管中装满 待测液体，然后倒插人 E 管的液体中，这样可使得待测空间内无空气或只有极 少量空气，使驱气的时间缩短。因此，等压计改进以后，使实验操作更加简单、 容易，实验结果更加准确，还可节省实验时间。此外，将机械真空泵改为水循 环流泵，可减少机油可能产生的对实验的影响及可降低噪音。四、结论本实 验 测得 CCl4的 ， 在100.0 kPa 外压下四氯化碳的沸点为 348.37 K，在 101.3 kPa 外压下四氯化碳 的沸点 为 348.77 K，平 均摩 尔汽 化热 为，气化 熵为10 / 11物理化学（ B）实验报告水的 ，在100.0 kPa 外压下四氯化碳的沸点为 372.5