液体饱和蒸汽压的测定

姓名:肖池池序号:31周次:第十三周指导老师:张老师液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的1．学习静动态法测定液体饱和蒸汽压与温度的关系。2．掌握U型管压差计及数字式压力计的使用方法和真空泵的使用，初步掌握真空实验技术，用数字式压力计测定异丙醇的饱和蒸汽压。3．明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系——克劳修斯-克拉贝龙方程式。4．学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。二、实验原理一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快和它的蒸气建立动态平衡即蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面逃逸的速度相等，此时液面上的蒸气压力就是液体在此温度时的饱和蒸气压，液体的饱和蒸气压与温度有一定的关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从液面逸出的分子数增多，蒸气压增大。反之，温度降低时，则蒸气压减小。当蒸气压与外界相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点不同。我们把外压为101.325kPa时沸腾温度定为液体正常的沸点。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯－克拉贝龙（Clausiua-clapey-ron）方程式来表示dln式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压（Pa），T为热力学温度（K），ΔHm为液体摩尔汽化热，R为气体常数。在温度变化较小的范围内，则可把ΔHm视为常数，当作平均摩尔汽化热，/将上式积分得：lg式中A为积分常数，与压力p的单位有关。上式可知，在一定温度范围内，测定不同温度下得饱和蒸气压，以lgp对作图，可得一直线，而由直线的斜率可以求出实验温度的液体平均摩尔汽化热ΔvapHm。当外压为101.325kPa时，液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。从图中也可求得其正常沸点。测定液体饱和蒸气压的方法主要有以下三种：（1）饱和气流法在一定温度和压力下通过一定体积巳被待测液体所饱和的气流，用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的重量，便可计算蒸气的分压，这个分压就是该温度下被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较小的液体。（2）静态法在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。（3）动态法利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，测定液体在不同外压时的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。三、实验仪器与用品饱和蒸汽压测定装置一套（见图一），真空泵1台，数字式压力计1台，温度计，搅拌器,加热器。异丙醇。图一饱和蒸汽压测定装置1.缓冲球2.搅拌器3.温度计4.冷凝管5.平衡管6.缓冲瓶7冷阱8.恒温水浴四、实验步骤1．安装装置面板图示连接仪器及装置。开机预热5－10分钟，在系统与大气相通时置零。2.．装样将平衡管（又称等位计、等压计）内装入适量待测液体异丙醇。A球管约2/3体积，U形管两边各1/2体积。2．系统气密性检查将稳压瓶上的通大气阀关闭，打开接系统和真空泵的两个阀门；开启真空泵，抽至一定真空度时，关闭通真空泵阀门，并观察仪器显示数值（-53～-67kPa），数值没有明显的下降说明系统气密性很好；否则需要检查漏点，并消除。3．排除球管上方空间内的空气气密性好即可进行实验，调节恒温槽的温度为298.2K，关闭通大气的阀门，打开连接系统及真空泵的阀门，打开真空泵进行抽空，使球中液体内溶解的空气和A/B空间内的空气呈气泡状，通过B管中液体排出，抽一定时间后（3～5min），关闭接真空泵的阀门，调节通大气的阀门，使空气缓慢进入系统，直至U型管双臂液体等高时从仪表读数。同法，再抽气，再读数；直至两次读数相差无几（不大于±67Pa），则表示球体液面上的空间已经被异丙醇饱和蒸气充满。4．饱和蒸汽压的测定用上述方法测定再测定5个不同温度时异丙醇的蒸气压（每次温度差为5K）。在实验开始前，需要读取当前大气压P0，计算蒸气压P。P=P0-E(E为仪器读数)5．实验结束后打开通大气的阀门，使压力表回复零位。关闭冷却水，打开通空泵阀门，关闭所有电源，使实验装置复原。五、数据记录与处理1．将数据（如室温、大气压、沸腾温度、压力差和压力）列表格。表一沸点及蒸汽压的测定室温17.9℃大气压101.25kPa编号温度T/K1E1/kPaE2/kPaE3/kPaE饱和蒸汽压p/kPalgp12983.36-94.65-94.77-94.83-94.756.500.81323033.30-92.87-92.93-92.87-92.898.360.92233083.25-90.12-90.15-90.21-90.1611.091.04543133.19-86.69-86.68-86.69-86.6914.561.16353183.14-82.16-82.20-82.16-82.1719.081.28163233.10-76.52-76.52-76.55-76.5324.721.393图一蒸汽压-温度曲线由图可得p=0.0186*T2-10.835T+1582.447大气压为p=101.24kPa带入上式得Tb=362.92k图二lgP-1/T曲线由图可得到lg由公式（2）lg得ΔΔ=43127.0J/mol=43.13kJ/mol六、实验注意事项1．测量前按下校零按钮校零，测量过程中不可再按校零。2．放入空气必须小心，防止过多使空气倒灌，否则重新抽气排气。3．注意抽气时先开启真空泵后打开体系与稳压瓶间的活塞；停止抽气时先打开通大气的阀门，使压力表回复零位，打开通空泵阀门使大气与真空泵相通，再关真空泵。七、思考题1．在试验过程中，为什么要防止空气倒灌？答：如果空气倒灌，又要重新排除空气，否则会给实验带来误差。2．怎样判断空气以被赶净？能否在加热情况下检查是否漏气？答：两次抽气、平衡后读数相差很小