物理化学实验实验报告三

液体饱和蒸汽压的测定实验目的加深理解饱和蒸汽压、活度和渗透系数等概念学习测定液体饱和蒸汽压的方法，了解蒸汽压数据的应用理解蒸汽压降低、沸点升高等溶液性质及稀溶液的依数性熟悉温度计的露茎校正方法了解数字式真空测压仪，熟悉福廷式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某一温度下，封闭系统中的液体，有动能较大的分子从液相跑到气相，也有动能较小的分子由气相回到液相，当二者的速率相等时，就达到了动态平衡。此时，气相中的蒸汽密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸汽压。当液体饱和蒸汽压与液体上方压力相等时，液体就会沸腾，此时温度就是沸点。纯液体和定组成溶液的饱和蒸汽压是温度的单值函数。蒸汽压P随温度T的变化可用Clausius-Clapeyton方程表示：dlnP/dT=△vapHm/RT2假定△vapHm与温度无关，积分式有：lnP=-△vapHm/RT+C若以lnP对1/T作图得一直线，由直线的斜率可求出该液体的摩尔气化焓，实现由易测量数据（蒸汽压）求得难测量数据（蒸发焓和蒸发熵）的目的。相平衡计算和工业应用常用Antoine方程描述饱和蒸汽压与温度的关系lnP=A-B/（T-C）A、B、C对特定的组成有特定的数值。此时可以估算不同温度时的摩尔气化焓和气化熵。当一种难挥发的溶质溶解于溶剂后，溶液表面的溶剂分子数目由于溶质的存在而减少，使相同温度下溶液蒸发出的溶剂分子数比纯溶剂要少，即同一温度下溶液的饱和蒸汽压比纯溶剂的低，这就是溶液的蒸汽压降低。蒸汽压降低是沸点升高、凝固点下降、产生渗透压的根本原因。测量蒸汽压的方法可分为动态法和静态法两大类，具体的方法很多。选择何种方法主要取决于测定对象和测压范围。对于多组分系统，必须同时维持稳定的相平衡和组成恒定不变，一般宜采用静态法（液氮冷却）或拟静态法。静态法（等压计法）直接测定待测液体在指定温度时的蒸汽压，即固定T测定P得到蒸汽压方程；动态法（沸点计法）是测定待测液在指定压力下的沸点，即固定P测定T得到蒸汽压方程。实验仪器和试剂仪器：沸点计一套，恒温装置一套，数字式真空测压仪一台，真空泵及附件一套，气压计一套，等压计一只，放大镜一只。试剂：去离子水。图1等压计图2实验装置流程示意图1-平衡柱2-储液球3-试样1-接真空泵2,3,4-三通活塞5,6-缓冲瓶8-接氮气钢瓶（必要时）

7,9-活塞10-恒温槽11-等压计12-接压力计图3沸点计实验装置流程示意图实验步骤静态法—等压计法装样：往等压计中注入液体试样，使储液球中装有约2/3的液体试样。检漏：接好等压计，检查活塞和气路，抽真空至压差为4～5kPa，观察测量仪数字变化检验是否漏气。测量：调节恒温槽为30℃，打开活塞2抽气，调节2，使空气缓缓进入测量系统，至等压计等高，读压力差，至两次压力差读数近似。改变试样温度继续测定，每次升高5℃，重复做5次。2．动态法—沸点计法装样：在动态法装置的沸点计中加入适量的去离子水试样。检漏：接好沸点计，检查活塞和气路，抽真空至压差为4～5kPa，观察测量仪数字变化检验是否漏气。测量：通冷却水入回流冷凝管，调节变压器加热，平衡后记录数据。稍泄入空气，待重新沸腾平衡后记录数据，重复记录15个数据。数据处理与结果实验室大气压：102.39Kpa实验室温度：28.2℃文献资料中关于不同温度下水的饱和蒸汽压数据：温度/℃3035404550556065707580859095100压力/kPa4.245.497.389.5812.3315.7319.9125.0031.1638.5447.3457.8170.1084.51101.32动态法测得数据：测压仪读数测量温度计辅助温度计实际压力P校正温度TlnP1/T(K)-53.0880.9427.84931081.51382310.805880.002821-47.4283.6027.45497084.20686610.914540.002799-39.5586.9028.06284087.53602111.048350.002774-32.7689.3728.86963090.02405411.150950.002755-27.8391.0229.07456091.68971211.219360.002742-25.2191.4025.27718092.11484911.253900.002739-19.7193.1225.08268093.85558211.322730.002726-18.7794.0525.88362094.78698511.334040.002719-17.9794.3128.28442095.02387711.343560.002717-15.8195.0025.68658095.74940311.368820.002712-13.4095.6826.08899096.43242711.396280.002707-12.2496.0028.19015096.73320611.409230.002705-07.6897.3126.29471098.07786911.458570.002695-03.1198.6026.69928099.37747911.505700.00268500.0099.4226.9102390100.2030911.536540.002680测量温度计露茎读数为：69.22℃在同一张图上做实验得到数据的P-T图和理论文献数据的P-T图：静态法测得的数据：静态温度T测量读数静态压力PlnP1/T(K)30.0-9826041308.3260330.00330035.0-9587065208.7826300.00324740.5-9390084909.0466440.00319045.0-91870105209.2610330.00314550.4-88900134909.5097040.003092在同一张图上做实验得到数据的P-T图和理论文献数据的P-T图：动态法lnP对1/T作图：静态法lnP对1/T作图：动态法得到的斜率是：-5180.07111，△vapHm=43046.39J/mol静态法得到的斜率是：-5501.68825，△vapHm=45719.03J/mol理论△vapHm=42600.00J/mol实验讨论静态法测量得到的数据和理论值的误差反而比动态法测量得到的数据的误差大。分析原因，操作不熟练也许是一个很重要的因素，同时，装置的气密性也有很大关系，系统漏气的速率太快，导致等压计U型管双臂液面等高的时间很短，可能未达到真正的平衡。另外，恒温槽的恒温时间不够也是一个原因。动态法测量是，液体沸腾不剧烈，产生的蒸汽不足产生较大的实验误差。对于动态法来说，影响它数据准确的关键也许在于蒸气温度的测量上。对于静态法来说，影响它数据准确的关键也许在于等压计双臂平衡的控制上。本次实验系统装置的密闭性有很重要的影响。动态法时，如果稍有漏气，可调节活塞11，使真空泵同时抽气，达到内压不变的目的。静态法同理，也可用抽气和放气的活塞，达到内压平