纯液体饱和蒸气压测定

1、纯液体饱和蒸气压的测定纯液体饱和蒸气压的测定静态法静态法 药学院化学教研室药学院化学教研室PHYSICAL CHEMISTRY）一、实验目的一、实验目的 掌握静态法测定纯液体饱和蒸气压的原理掌握静态法测定纯液体饱和蒸气压的原理及方法，学会用及方法，学会用图解法图解法求纯液体的求纯液体的平均摩平均摩尔气化焓尔气化焓和和正常沸点正常沸点。熟悉和掌握真空泵和恒温槽的使用。熟悉和掌握真空泵和恒温槽的使用。明确纯液体饱和蒸气压的概念及其与温度明确纯液体饱和蒸气压的概念及其与温度的关系，加深对克克方程的理解。的关系，加深对克克方程的理解。PHYSICAL CHEMISTRY）二、实验原理二、实验原理在一定

2、温度下，纯液体与其自身的蒸气达在一定温度下，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到气液平衡时，蒸气的压力称为该温度下该液体的该液体的饱和蒸气压饱和蒸气压，简称为，简称为蒸气压蒸气压。液体的饱和蒸气压与液体的液体的饱和蒸气压与液体的性质性质和和温度温度等等因素有关。纯液体的饱和蒸气压是随温度因素有关。纯液体的饱和蒸气压是随温度而改变，当温度升高时，蒸气压增大；温而改变，当温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，则蒸气压减小。度降低时，则蒸气压减小。PHYSICAL CHEMISTRY）蒸发蒸发1mol1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体所吸收的热量称为该温度下该液体的该液体

3、的摩尔气化热摩尔气化热/ /气化焓气化焓。 当液体的饱和蒸气压等于外界压力时，液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。体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点。当外压为一个标准大气压时，液体的沸点当外压为一个标准大气压时，液体的沸点称为称为正常沸点正常沸点。PHYSICAL CHEMISTRY） 在温度较小的变化范围内，在温度较小的变化范围内， 可视为与温度无关，可视为与温度无关，积分上式可得：积分上式可得：cTRHpmvap1ln2lnRTHdTpdmvap 由热力学理论，液体饱和蒸气压随温度变化的定由热力学理论，液体饱和蒸气压随温度变化的定量关系，可由量关系，可

4、由克劳修斯克劳修斯-克拉贝龙（克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程）方程给出：给出： 式中式中p为液体在温度为液体在温度T 时的饱和蒸气压，时的饱和蒸气压，R为气为气体常数，体常数，R8.314JK-1mol-1mvapH由上式可知，若以由上式可知，若以 lnp 对对 1/T 作图应得一直线，作图应得一直线，由直线的斜率由直线的斜率k得到得到RkHmvap二、实验原理二、实验原理PHYSICAL CHEMISTRY） 测定饱和蒸气压的方法测定饱和蒸气压的方法有有动态法动态法、比较法比较法、饱和气饱和气流法流法、静态法静态法等。等。 本实验采用本实验采用静态法静态法。即。即在一定

5、的温度下，直接测定在一定的温度下，直接测定体系的压力，测定时要求体体系的压力，测定时要求体系内无杂质气体。为此用一系内无杂质气体。为此用一个球管与一个个球管与一个U U型管相连，型管相连，构成了实验测定的装置，其构成了实验测定的装置，其外形如右图所示。外形如右图所示。 平衡管平衡管/ /等压管示意图等压管示意图PHYSICAL CHEMISTRY）ABCPHYSICAL CHEMISTRY） 球球a中盛有被测液体，中盛有被测液体，U 形管形管bc部分以被测液体部分以被测液体作为封闭液。测定时先将作为封闭液。测定时先将a与与b之间的空气抽净，然后之间的空气抽净，然后从从c的上方缓慢放入空气，使等

6、压计的上方缓慢放入空气，使等压计b、c两端的液面两端的液面平齐，且不再发生变化时，则平齐，且不再发生变化时，则ab之间的蒸气压即为此之间的蒸气压即为此温度下被测液体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压与温度下被测液体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压与c上方的压力相等，而上方的压力相等，而c上方的压力可由压力计直接读上方的压力可由压力计直接读出。温度则由恒温槽内的温度计直接读出，这样可得出。温度则由恒温槽内的温度计直接读出，这样可得到一个温度下的饱和蒸气压数据。到一个温度下的饱和蒸气压数据。PHYSICAL CHEMISTRY） 升温时升温时,因饱和蒸气压增大因饱和蒸气压增大,故等压计内故等压计内b液液

7、面逐渐下降面逐渐下降,c液面逐渐上升。同样从液面逐渐上升。同样从c的上方再的上方再缓慢放入空气，以保持缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当恒两液面的平齐，当恒温槽达到设定的温度且在温槽达到设定的温度且在bc 两液面平齐时，即两液面平齐时，即可读出该温度下的饱和蒸气压。用同样的方法可读出该温度下的饱和蒸气压。用同样的方法可测定其它温度下的饱和蒸气压可测定其它温度下的饱和蒸气压。PHYSICAL CHEMISTRY）三、实验仪器与药品三、实验仪器与药品等位计等位计/ /平衡管；平衡管；冷凝管；冷凝管；缓冲储气罐缓冲储气罐; ; 真空泵；真空泵；数字式压力计；数字式压力计；PHYSICAL CH

8、EMISTRY） 四、实验装置图四、实验装置图液体饱和蒸气压测定装置图液体饱和蒸气压测定装置图PHYSICAL CHEMISTRY）五、实验步骤五、实验步骤熟悉实验熟悉实验装置及抽装置及抽气流程气流程检查平衡管检查平衡管中水的量是中水的量是否符合要求否符合要求检查系检查系统是否统是否漏气漏气确定温度确定温度恒温后开恒温后开始抽气始抽气放气平放气平衡读取衡读取数据数据温度调高温度调高3 重重复复4-5步，测步，测8-10点数据点数据PHYSICAL CHEMISTRY）1、装置仪器、装置仪器 将将蒸馏水蒸馏水装入平衡管中，装入平衡管中，A球约球约1/22/3体体积，积，B和和C球适量，然后按图连

9、接好各部分。球适量，然后按图连接好各部分。 初始状态：初始状态：平衡阀平衡阀1、平衡阀平衡阀2应打开，应打开，进气阀进气阀关闭关闭。打开数字真空压力计，待数字稳定后按打开数字真空压力计，待数字稳定后按采零采零键。键。显示应为显示应为 00.0 。五、实验步骤五、实验步骤PHYSICAL CHEMISTRY）PHYSICAL CHEMISTRY）PHYSICAL CHEMISTRY）2、系统气密性检查、系统气密性检查 关闭关闭平衡阀平衡阀1，打开，打开进气阀进气阀使系统与真空泵连通，使系统与真空泵连通，开动真空泵，抽气减压至压力计显示约为开动真空泵，抽气减压至压力计显示约为-50.0kPa时，时

10、，关闭关闭平衡阀平衡阀2，使系统与真空泵、大气皆不通。观察，使系统与真空泵、大气皆不通。观察压力计读数，如读数能在压力计读数，如读数能在5分钟内几乎维持不变分钟内几乎维持不变（P0.1kPa），则表明系统不漏气。否则应逐段检），则表明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。查，消除漏气原因。液体饱和蒸气压的测量液体饱和蒸气压的测量PHYSICAL CHEMISTRY） 3、排除、排除AB弯管空间内的空气弯管空间内的空气 AB弯管空间内的压力包括两部分弯管空间内的压力包括两部分:一是待测一是待测液的蒸气压液的蒸气压;另一部分是空气的压力。测定时，另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气排

11、除后，才能保证必须将其中的空气排除后，才能保证B管液面上管液面上的压力为液体的蒸气压。的压力为液体的蒸气压。 排除方法为排除方法为:先将恒温槽温度调至第一个温先将恒温槽温度调至第一个温度值，并接通冷凝水。体系温度恒定后，打开度值，并接通冷凝水。体系温度恒定后，打开平平衡阀衡阀2和和进气阀进气阀，抽气降压至液体沸腾，关闭，抽气降压至液体沸腾，关闭平平衡阀衡阀2。此时。此时AB弯管内的空气不断随蒸气经弯管内的空气不断随蒸气经C管管逸出，如此沸腾逸出，如此沸腾3分钟，可认为空气被排除干净。分钟，可认为空气被排除干净。PHYSICAL CHEMISTRY）4、饱和蒸气压的测定、饱和蒸气压的测定 排净空

12、气，关闭排净空气，关闭进气阀进气阀。打开。打开平衡阀平衡阀1缓缓放入缓缓放入空气（空气（切不可太快，以免空气倒灌入切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管中，弯管中，如果发生空气倒灌，则须重新排除空气如果发生空气倒灌，则须重新排除空气)，直至，直至B管、管、C管中液面平齐，关闭管中液面平齐，关闭平衡阀平衡阀1，记录，记录温度与压力温度与压力计读数计读数（如果放入空气过多，（如果放入空气过多，C管中液面低于管中液面低于B管管的液面，须小心打开的液面，须小心打开平衡阀平衡阀2 调平齐）。调平齐）。PHYSICAL CHEMISTRY）然后，将恒温槽温度升高然后，将恒温槽温度升高35，因温度升高后，因温度

13、升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免免B、C管中液体大量蒸发，应随时打开管中液体大量蒸发，应随时打开平衡阀平衡阀1缓缓缓放入少量空气，使缓放入少量空气，使 C管中管中气泡不冒出，空气不进气泡不冒出，空气不进入入。体系温度恒定后，调整。体系温度恒定后，调整平衡阀平衡阀1和和平衡阀平衡阀2使使B、C管液面平齐，记录温度和压差。然后依次每升高管液面平齐，记录温度和压差。然后依次每升高3，测定一次压差，总共测，测定一次压差，总共测78个值。个值。PHYSICAL CHEMISTRY） 液体饱和蒸气压的测量液体饱和蒸气压的测量六、数据记录及处

14、理六、数据记录及处理（一）数据记录（一）数据记录实验者实验者 实验时间实验时间 室温室温 大气压：大气压： 实验前实验前 实验后实验后 不同温度下水饱和蒸气压的测定不同温度下水饱和蒸气压的测定温度/温度/K大气压/ mmHg表压/ mmHg蒸气压/ mmHg4043464952555861PHYSICAL CHEMISTRY） 六、数据记录及处理六、数据记录及处理（二）数据处理 1、由上表数据绘制蒸气压、由上表数据绘制蒸气压p对温度对温度T的曲线（的曲线（p-T图）图） 2、从、从p-T曲线图中均匀读取曲线图中均匀读取10个点，列出相应的数个点，列出相应的数据表，绘制出据表，绘制出lnp-1/

15、T直线图，求出直线的斜率，由直线图，求出直线的斜率，由斜率算出水在此温度下的平均摩尔汽化焓，由直线斜率算出水在此温度下的平均摩尔汽化焓，由直线求得水的求得水的正常沸点正常沸点。液体饱和蒸气压的测量液体饱和蒸气压的测量PHYSICAL CHEMISTRY） 七、注意事项七、注意事项1、 减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。验要求的真空度。2、必须充分排除净、必须充分排除净AB弯管空间中全部空气，使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。管液面上空只含液体的蒸气分子。AB管必须放置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于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同不同。3、在操作过程中要防止空气倒灌，一旦倒灌必在操作过程中要防止空气倒灌，一旦倒灌必须重新排气。须重新排气。 4、油泵关闭时，应先打开缓冲瓶上阀门通大气，、油泵关闭时，应先打开缓冲瓶上阀门通大气，再关油泵。再关油泵。液体饱和蒸气压的测量液体饱和蒸气压的测量PHYSICAL CHEMISTRY） 七、思考题七、思考题1、为什么、为什么AB弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎样防止空气倒灌样防