饱和蒸汽压的测定

1、饱和蒸汽压的测定（静态法）1掌握静态法测定纯液体饱和蒸气压的实验原理；学会蒸气压的测量技术和福廷式气压计的使用；学会图解法求摩尔气化焓。实验目的2液体的饱和蒸气压：在一定温度下，气液两相平衡时蒸气的压力。单位物质的量液体蒸发过程的焓变，为该液体的摩尔气化焓 。处于一定温度下的纯液体，其中动能较大的分子，不断地从液体表面逸出变成蒸气，此过程为蒸发；同时，也有蒸气分子回到液体中，此过程为凝聚。当蒸发与凝聚的速率相等时，就达到了动态平衡，此时的蒸气压力就是该温度下液体的饱和蒸气压。实验原理3温度越高，能逸出液面的分子数越多，因此，达到动态平衡时，液面上的饱和蒸气压就越高。当液体的饱和蒸气压与外界压力

2、相等时，液体便沸腾，此时的温度称为液体的沸点。液体的沸点随外压的变化而变化，若外压为标准压力（取100KPa），则液体的沸点就称为正常沸点。4 由热力学理论我们知道，液体饱和蒸气压随温度变化的定量关系，可由克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程给出： 式中p为液体在温度T 时的饱和蒸气压，R为气体常数，R8.314J/(Kmol)5在温度较小的变化范围内，可视为与温度无关，积分上式可得： 由上式可知，若以 对 作图应得一直线，直线的斜率所以6 由实验测定几个不同温度下的饱和蒸气压，用图解法求得直线的斜率m，根据上式即可求出 。 测定饱和蒸气压的常用方法有动态法和静态法两

3、种，本实验采用后者。即在一定的温度下，直接测定体系的压力，测定时要求体系内无杂质气体。为此用一个球管与一个U型管相连，构成了实验测定的装置，其外形如图1所示。 7图1 等压计示意图 球a中盛有被测液体，故a称之为样品池，U 形管bc部分以被测液体作为封闭液，这一部分称为等压计。8测定时先将a与b之间的空气抽净，然后从c的上方缓慢放入空气，使等压计b、c两端的液面平齐，且不再发生变化时，则ab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c上方的压力相等，而c上方的压力可由压力计得出。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。9当升高温度时，因饱和

4、蒸气压增大，故等压计内b液面逐渐下降，c液面逐渐上升。同样从c的上方再缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当恒温槽达到设定的温度且在bc 两液面平齐时，即可读出该温度下的饱和蒸气压。用同样的方法可测定其它温度下的饱和蒸气压。 10 饱和蒸气压测定组合装置（饱和蒸气压计、缓冲瓶、冷阱及管路连接盒）一套（图） 恒温槽 一套（图） 精密数字压力计（低真空压力计） 一台（图） 真空泵 一台（图） 吸耳球一个 四氯化碳（A.R） 实验测量装置如图2所示。仪器与药品11静态法测定液体饱和蒸气压的装置1.恒温槽 2.等位计 3.冷凝管 5.冷阱 121.向冷阱的杜瓦瓶内加入冰水。取下磨口活塞，用滴管向等压

5、计内加入四氯化碳，再用吸耳球挤压进样品池内，使其中的四氯化碳约为样品池的2/3即可，盖好磨口活塞。 2、接通等压计上部的冷凝水，将恒温槽的水温调节到20，打开低压真空压力计6的开关，由“福廷式气压计” 读取当天的大气压。133、将真空泵接到活塞8上，关闭二通活塞10，打开活塞9（在整个实验过程中活塞9始终处于打开状态，无需再动）。启动真空泵，打开活塞8使体系中的空气被抽出，同时将看到低压真空压力计6的读数发生变化。当等压计内的四氯化碳沸腾35分钟后，关闭活塞8和真空泵，旋转二通活塞10使空气缓慢进入体系中，当等压计U型管两臂液面平齐时关闭活塞10。若等压计液柱再变化，再旋转二通活塞10使液面平

6、齐，待液柱不再变化时，记下恒温槽温度和低压真空压力计6读数。若液柱始终变化，说明空气未被抽干净，应重新抽气。 14 4、由上面的操作，得到了20时四氯化碳的饱和蒸气压。在该温度下，重复操作步骤3，再进行一次测定，若两次测定的结果相差不小于0.27 Kpa（即2 mmHg），即可进行下一步测定。注意：在第二次测定时，等压计内的四氯化碳可能被抽干，可以在抽气结束后，松开夹在冷凝管上的夹子，轻轻摇晃等压计，使样品池内的四氯化碳溅入等压计内，以保持等压计内有足够量的四氯化碳。 5、调节恒温槽使水温升高5，在温度升高过程中，等压计内的液柱将发生变化，应经常旋转二通活塞10，缓慢放入空气，使等压计的液面始

7、终保持平齐。当温度达到25时，在液面平齐且不再发生变化的情况下，记下此时的温度和压力计6的读数。156、重复操作步骤5，测定30、35、40的饱和蒸气压。7、实验结束后，打开二通活塞10，使体系内外压力一致，将冷肼内的四氯化碳倒掉。 168、将上述的实验数据记录于下表中： 9、作9、作 图，由图中直线的斜率求出样品在实验温度范围内的摩尔气化焓和正常沸点。 17本实验共测定五个温度下的四氯化碳的饱和蒸气压。人为因素造成的测定误差是影响和结果的主要原因。因此，在实验操作过程中应注意以下几点： 1、使恒温槽在恒温时具有较高的灵敏度。注意事项18 2、要获得准确的饱和蒸气压数值，关键是要将等压计和样品

8、池之间的空气彻底抽净。在抽气即将结束之前，可松开夹在冷凝管上的夹子，轻轻摇晃压力计，以加速空气的排出。而空气的排净与否，只能根据经验和从实验数据上判断。 从经验上讲，20时四氯化碳的气液两相很快达到平衡，不应该总发生变化，若发生变化，则表明空气没有被除净。从实验数据判断，20的数据应测定两次，两次相差0.27 kPa（2 mmHg）应在实验误差内，至少说明后一次测定时空气已被抽净。20 时四氯化碳的饱和蒸气压的标准值为5.95 kPa (44.60 mmHg)，可供参考。193、在升温过程中，要及时向体系中放入空气，以保持等压计两液面平齐，不要等温度升高4 后再放气，以免使等压计内的四氯化碳沸腾，使封闭液减少。4、最初将样品加入样品池后，残留在等压计U型管内的四氯化碳要适量，以U型管体积的三分之二左右为宜。过多时会影响抽