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

药学院化学教研室一、实验目的掌握静态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气化焓和正常沸点。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的关系，加深对克－克方程的理解。二、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，简称为蒸气压。液体的饱和蒸气压与液体的性质和温度等因素有关。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；温度降低时，则蒸气压减小。蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下该液体的摩尔气化热/气化焓。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。当外压为一个标准大气压时，液体的沸点称为正常沸点。

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：

由热力学理论，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，R＝8.314J·K-1·mol-1由上式可知，若以lnp对1/T作图应得一直线，由直线的斜率k得到二、实验原理测定饱和蒸气压的方法有动态法、比较法、饱和气流法、静态法等。

本实验采用静态法。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，其外形如右图所示。

平衡管/等压管示意图ABC

球a中盛有被测液体，U

形管bc部分以被测液体作为封闭液。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直接读出。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。升温时,因饱和蒸气压增大,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。三、实验仪器与药品等位计/平衡管；冷凝管；缓冲储气罐;

真空泵；数字式压力计；

四、实验装置图液体饱和蒸气压测定装置图五、实验步骤熟悉实验装置及抽气流程检查平衡管中水的量是否符合要求检查系统是否漏气确定温度恒温后开始抽气放气平衡读取数据温度调高3℃重复4-5步，测8-10点数据1、装置仪器将蒸馏水装入平衡管中，A球约1/2～2/3体积，B和C球适量，然后按图连接好各部分。初始状态：平衡阀1、平衡阀2应打开，进气阀关闭。打开数字真空压力计，待数字稳定后按采零键。显示应为00.0

。五、实验步骤2、系统气密性检查关闭平衡阀1，打开进气阀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-50.0kPa时，关闭平衡阀2，使系统与真空泵、大气皆不通。观察压力计读数，如读数能在5分钟内几乎维持不变（ΔP≤0.1kPa），则表明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。液体饱和蒸气压的测量

3、排除AB弯管空间内的空气

AB弯管空间内的压力包括两部分:一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力。测定时，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。

排除方法为: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，打开平衡阀2和进气阀，抽气降压至液体沸腾，关闭平衡阀2。此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管逸出，如此沸腾3分钟，可认为空气被排除干净。4、饱和蒸气压的测定排净空气，关闭进气阀。打开平衡阀1缓缓放入空气（切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管中，如果发生空气倒灌，则须重新排除空气)，直至B管、C管中液面平齐，关闭平衡阀1，记录温度与压力计读数（如果放入空气过多，C管中液面低于B管的液面，须小心打开平衡阀2

调平齐）。然后，将恒温槽温度升高3℃～5℃，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1缓缓放入少量空气，使C管中气泡不冒出，空气不进入。体系温度恒定后，调整平衡阀1和平衡阀2使B、C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7～8个值。

液体饱和蒸气压的测量六、数据记录及处理（一）数据记录实验者实验时间室温大气压：实验前实验后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/mmHg4043464952555861

六、数据记录及处理（二）数据处理1、由上表数据绘制蒸气压p对温度T的曲线（p-T图）2、从p-T曲线图中均匀读取10个点，列出相应的数据表，绘制出lnp-1/T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，由直线求得水的正常沸点。液体饱和蒸气压的测量

七、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、在操作过程中要防止空气倒灌，一旦倒灌必须重新排气。

4、油泵关闭时，应先打开缓冲瓶上阀门通大气，再关油泵。液体饱和蒸气压的测量

七、思考题1、为什么AB弯管中的空气要排除净，怎样操作