4纯液体饱和蒸汽压的测定实验报告

1、华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学(师范)年级、班级课程名称物理化学实验实验项目 纯液体饱和蒸气压的测定静态法实验类型 ：验证设计综合实验时间年月日实验指导老师罗琼实验评分【实验目的】明确纯液体饱和蒸气压的概念及其与温度的关系，加深对克劳修斯-克拉贝龙 (Clausius-Clap-eyron)方程的理解。掌握静态法（亦称等位法）测定纯液体饱和蒸气压的原理及方法，学会用图解法求纯液体的平均摩尔汽化热和正常沸点。了解数字式低真空测压仪，熟悉常用气压计的使用及校正方法，初步掌握真空实验技术。【实验原理】在一定温度下，纯液体与其自身的蒸气达到气液平衡时，蒸气的压力称为该温度下该液体的饱和蒸气压

2、， 简称为蒸气压。 蒸发 1mol 液体所吸收的热量称为该温度下该液体的摩尔汽化热。 将蒸气视为理想气体，饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯一克拉贝龙方程式表示：dlnpvapH m(3-12)dTRT2式中， T 为热力学温度， K ； p 为纯液体在温度T 时的饱和蒸气压，Pa； vapH m 为纯液体在温度 T 时的摩尔汽化热， J/mol； R 为摩尔气体常数， 8.314J/( mol K)·。在温度变化范围不大时，可把 vapH m 视为常数，表示此温度范围内的平均摩尔汽化热。将式 (3-12)积分得Hm1 vap(3-13)lnp×TcR用 lnp 对 1/T

3、 作图，得一条直线，直线的斜率为：m于是，有 vapH mR vapH m=Rm由此可见，测得一组不同温度下纯液体的饱和蒸气压值，可求得该温度范围内该纯液体的平均摩尔汽化热 vapHm。当液体的饱和蒸气压等于外界压力时，液体沸腾， 此时的温度即为该液体的沸点。当外压为latm1(101325Pa) 时，液体的沸点称为正常沸点。测定液体饱和蒸气压的具体方法很多，本实验采用静态法测定纯水的饱和蒸气压，实验装置如图 3-11 所示。等压计（又称平衡管）由三个相连的玻璃球A 、 B、 C 组成图中A 球中贮存待测液体（纯水），B 球和 C 球间用 U 形管连通，也装上适量的纯液体（纯水）。测量时，当U

4、 形管两边液面处于同一水平面时，表示U 形管两边上方的气体压力相等，迅速记下此时的温度和压力，则A 球中纯液体（纯水）的饱和蒸气压等于加在C 管上面的外压。图 3-11液体饱和蒸气压测定装置图1-平衡管； 2-搅拌器； 3-温度计； 4-缓冲瓶； 5-恒温水浴； 6-三通活塞； 7-直通活塞【仪器与试剂】液体蒸气压测定装置1 套真空泵（共用）1 台纯水100 (1/10) 水银玻璃温度计1 根【实验步骤】(1) 装置仪器从液体蒸气压测定装置中将等压计卸下，倒入少许纯水，倾倒等压计，并不断改变其倾斜度，使纯水由球C 流经 U 形管、球B、最后到达A ，反复上述操作次数，直至球A 中装入的2/3

5、体积的纯水为止，将等压计竖直，向球c 倒入纯水，至U 形管两边处同一水平时，水面接近球B 的底部为止，最后将等压计小心装回装置中。将精密数字压力计的电源接通并打开，单位选择“mmHg ”一挡，并在大气压条件下置零。(2) 检查系统是否漏气关闭直通活塞7，开动真空泵，慢慢旋转三通活塞6 使系统与真空泵连通（旋转活塞时须用力均匀，速度缓慢，同时注视真空测压仪），抽气减压至压力计示数约为400mmHg 左右时，关闭三通活塞 6，使系统与真空泵、大气皆不相通。观察压力计示数，如果在3-5min 内维持不变，则系统不漏气。否则，说明系统漏气，这时应仔细检查装置各个部分，特别注意检查各部分的连接处，设法排

6、除漏气故障。(3) 排除球 A 和球 B 间的空气检查不漏气后，接通冷凝水，开启搅拌装置，将恒温槽温度调至40左右，继续抽泣降压接近 710mmHg ，此时 AB 弯管内的空气不断随蒸气经C 管逸出，如此沸腾3-5min 左右，可认为空气被排除干净。(4) 不同温度下纯水饱和蒸气压的测定当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋转活塞7 缓缓放入空气，直至B、C 管中液面平齐，关闭直通活塞7，记录温度与压力。从低温到高温依次测定，共测6 组。最后打开直通活塞7，关闭回流水、真空泵、电源。【实验记录及数据处理】2 将测得数据填入表 3-8中。室温： 24.4气压计读数：1025.2HPa（ 26.5

7、）经温度校正后的大气压值（p 大，校 ）：102103Pa表 3-8不同温度下纯水饱和蒸气压次序温度 t/温度 T/K1/T /K -1测压仪的示数 /mmHg蒸气压 p/Palnp145318.153.14×10-3-692.910142.69.1820250323.153.10×10-3-674.312622.39.4092355328.153.05×10-3-648.716035.39.6559460333.153.00×10-3-618.820021.69.8833565338.152.96×10-3-581.733366.910.10

8、83A. 气压计的温度校正公式为：p01t p 计 p 计 p 计 t1 t1t之间的平均体膨胀式中， p 计 为气压计读数， Pa； t 为气压计的温度，；为水银柱在 035系数， 0.0001818；为黄铜的线膨胀系数， 0.0000184；p0 为读数校正到0时的气压值， Pa。把 p 计 102520Pa， t 26.5 代入上式，得 p 大，校 102103PaB. 蒸气压的计算公式：p p 计 p 示其中， 作p 示通过公式1mmHg 133.32Pa，由lnp-l/ T 图，求纯水的正常沸点T 正常 。mmHg转换为Pa。图1被测纯水的lnp-l/T曲线p 101325Pa 时的

9、沸点称为纯水的正常沸点，把p 101325Pa 代入标准方程，得T 正常 374.06K 依据 lnp-l/ T 直线的斜率，求纯水在实验温度区内的平均摩尔气化热vapH m。 vapH m Rm 8.314× ( 5003.7) 41600J/mol 计算 T 正常 、 vapH m 的相对误差，并对实验结果进行讨论。374.06K 373.15KT 正常 的相对误差：373.15K× 100% 0.24%查表知温度 t/温度 T/K1/T /K-1蒸气压 p/Palnp45318.153.14×10-39583.29.167850323.153.10×

10、;10-3123339.420055328.153.05×10-3157379.663860333.153.00×10-3199169.899365338.152.96×10-32500310.1268图 2理论纯水的lnp-l/T 曲线可得， vapHm（理论）Rm 8.314× ( 5160.1) 42901J/mol41600J/mol 42901J/mol42901J/mol 3所以， vapH m 的相对误差：× 100% 3.03%【注意事项】测定前必须将平衡管A 、 B 中的空气驱净，使B 管液面上方只含待测液体的蒸气分子。要及时

11、开动冷凝管，保持在测定过程中被测液体在体系中处于回流平衡状态。精确测量时温度计读数须作露茎校正。【提问与思考】什么叫液体的饱和蒸气压？什么叫正常沸点？液体的沸点与外压有何关系？答：在一定温度下，纯液体与其自身的蒸气达到气液平衡时，蒸气的压力称为该温度下该液体的饱和蒸气压。当饱和蒸汽压等于外界压力时，液体开始沸腾，此时对应的温度称为沸点。当饱和蒸汽压恰为 101.325kPa 时，所对应的温度称为该液体的正常沸点。本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压？为什么？等压计U形管中的液体起什么作用？冷凝器起什么作用？怎样从数字式低真空测压仪的示数得到纯液体的饱和蒸气压？能否在加热情况下检查是否漏气？实验过程中为什么要防止空气倒灌？实验时抽气和漏入空气的速度应如何控制？为什么？实验时大烧杯中的水为什么一定要淹没等压计球A 和球 B 间的 U形管？1.在停止抽气时，若先拔掉电源插头会有什么情况出现?答：会出现真空泵油倒灌。2.能否在加热情况下检查装置是否漏气?漏气对结果有何影响?答：不能。加热过程中温度不能恒定，气液两相不能达到平衡，压力也不恒定。漏气会导致在整个实验过程中体系内部压力的不稳定，气液两相无法达到平衡，从而造成所测结果不准确。3.压力计读数为何在不漏气时也会时常跳动?答：因为体系未达到