试验八纯液体饱和蒸气压的测量

1、物理化学实验讲义 第三部分实验 德州学院化学系 王敦青 纯液体饱和蒸气压的测量 、实验目的 1. 深入了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系 -克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron) 方程式的 意义，并学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。 2. 用平衡管及数字式真空计测定乙醇在不同温度下的饱和蒸气压，初步掌握低真空实验技术。 3. 学会并由图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热和正常沸点。 4. 了解旋片式真空泵、缓冲储气罐、数字式气压计的使用及注意事项。 、实验原理 1. 饱和蒸气压、正常沸点和平均汽化热: 在通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达

2、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。蒸发一摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。 蒸气压随温度 而变化，温度升高，蒸气压增大 ；温度降低，蒸气压降低。蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时 的温度称为沸点， 当外压为 p?(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： dT 假定A vapHn与温度无关，或因温度范围较小, A vapHn可以近似作为常数，积分上式，得 物理化学实验讲义 第三部分实验 德州学院化学系 王敦青 作图，应为一直线，直线的斜率为 ，由斜率可求算液体的平均

3、摩尔汽化热 A vapHm 2. 测定饱和蒸气压的方法：测定饱和蒸气压的方法主要有： 静态法：在一定温度下，直接测量饱和蒸气压。此法适用于具有较大蒸气压的液体。 动态法：测量沸点随施加的外压力而变化的一种方法。液体上方的总压力可调，而且用一个大容器 的缓冲瓶维持给定值， 汞压力计测量压力值，加热液体待沸腾时测量其温度。 饱和气流法： 在一定温度和压力下，用干燥气体缓慢地通过被测纯液体，使气流为该液 （体的蒸气所 饱和。用吸收法测量蒸气量，进而计算出蒸气分压，此即该温度下被测纯液体的饱和蒸气压。该法 适用于蒸气压 较小的液体。） 本实验采用静态法（升温法）测定乙醇在不同温度下的饱和蒸气压。 静态

4、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， 一般适用于蒸气压比较大的 液体。平衡管由 A 球和 U 型管 B、C 组成。平衡管上接一冷凝管 ，以橡皮管与缓冲储气罐（缓冲储气罐与 数字压力计）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 管液面上的蒸气压（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。用当时的大气压减去数字式气压计的气压值，即为 该温度下液体的饱和蒸气压。 以 In p对 物理化学实验讲义 第三部分实验 德州学院化学系 王敦

5、青 静态法有升温法和降温法二种。物理化学实验讲义 第三部分实验 德州学院化学系 王敦青 三、仪器药品 1. 仪器：纯液体饱和蒸气压测定装置 1 套；DP-AF 数字精密数字压力计（-1000 KPa） SYP 玻璃恒温水浴装置 1 套（包括 SWQ 数字控温仪）； 旋片式真空泵（公用）1 个， 缓冲储气罐， 乳胶管 橡皮管 2. 药品：乙醇 图液体饱和蒸气压测定装置 四、实验步骤 方法一：升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压 1. 系统气密性检查： 在开始实验前要检查装置是否漏气，关闭储气气罐的平衡阀 I，打开进气阀和平衡阀 2,开动水 泵，当测压仪的示数为-5060kPa 时，关闭进气阀，

6、观察测压仪读数，若读数不变，则系统不漏气； 若真空度下降，则系统漏气，要查清漏气原因并排除之。 2. 装置仪器： 按图装各部分。若体系不漏气，则在平衡管的 a 球中装入 2/3 体积的乙醇，在 b、c 球之间的 U 形管中也装入少量乙醇。 U 形管中不可装太多，否则既不利于观察液面，也易于倒灌。将平衡管安装 到装置上，通冷凝水，同时开始对体系减压至真空度达 -90kPa 以上（20 C左右恒温），减压数分钟以 赶净平衡管中的空气，然后关闭进气阀（平衡阀 2）。 3. 排除 AB 弯管空间内的空气： 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，方法为 ：先将恒温槽温 度调

7、至第一个温度值（一般比室温高 2 C左右）接通冷凝水，打开平衡阀 2,降压至液体轻微沸腾，此 时 AB 弯管内的空气不断随蒸气经 C 管逸出，如此沸腾数分钟，可认为空气被排除干净。 4. 饱和蒸气压的测定 当空气被排除干净，且体系温度恒定后（ 20C25C恒温，比室温高 2C左右），慢慢打开平衡 阀 1,当 b、c 球之间的 U 形管内两液面相平时， 立即关闭平衡阀 1 ，读取数字压力计的真空度示数。 lil匚丁 loj 1 丄。 L -. U U 缓冲 Ann O 愼温水幡 UitV 、 Ft 物理化学实验讲义 第三部分实验 德州学院化学系 王敦青 （如果放入空气过多， C 管中液面低于 B

8、 管的液面，须重新抽气，再调平齐）此后，依次将恒温槽温 度升高 3C5C,恒温至 30C、35C、40C、45C、50C、55C，分别测其饱和蒸气压的真空度， 总共测 78 个值。将恒温槽因温度升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免 B、 C 管中液体大量蒸发，应随时打开平衡阀 2 缓缓放入少量空气，保持 C 管中液面平静，无气泡冒出。 当体系温度恒定后，再次打开平衡阀 1，放入空气使 B、C 管液面平齐，记录温度和压差。 如升温过程中，U 型管内的液体发生暴沸，可漏入少量空气，以防止管内液体大量挥发而影响实 验进行。 5. 实验结束 实验结束后，慢慢打开平衡阀 1,使压力表恢

9、复零位。关闭冷却水，将进气阀旋至与大气相通。 拔去所有电源插头，整理好仪器装置，但不要拆装置。 另外，也可以沿温度降低方向测定。温度降低，乙醇饱和蒸气压减小。为了防止空气倒灌，必 须在测定过程中始终开启真空泵以使系统减压。降温的方法可用在水浴中加冷水的方法来达到。其它 操作与上面相同。 五、 注意事项 1. 减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。 2. 必须充分排除净 AB 弯管空间中全部空气，使 B 管液面上空只含液体的蒸气分子。 AB 管必须放置于恒 温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。 3. 升温法测定中，打开进空气活塞 时，切不可太快，以免空气倒灌入 AB 弯

10、管的空间中，如果发生倒灌， 则必须重新排除空气。 4. 降温法测定中，当B、C 两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即打开活塞 9 抽气减压，防止 空气倒灌。若发生倒灌现象，必须重新排除净 AB 弯管内之空气。 5. 注意在停止抽气时， 应先把真空泵与大气相通，打开平衡阀 I通大气后方可关闭真空泵，否则可能 使真空泵中的油倒灌入系统。 六、 数据处理 1. _ 数据记录表：将温度、压力数据列表，算出不同温度的饱和蒸气压； 大气压= _ Pa 室温 _ 度 P （蒸汽压）=大气压+气压计的读数（负值）-真空度 温度 T水浴/K -1 1/T （ K） 真空度/kPa 蒸汽压 P/kPa In p 2.绘出乙醇的蒸气压温度曲线，并求出指定温度下的温度系数物理化学实验讲义 第三部分实验 德州学院化学系 王敦青 3. 以 In p对 作图，求出直线的斜率，