物化實(shí)驗(yàn)報(bào)告：液體飽和蒸汽壓的測(cè)定

1、液體飽和蒸氣壓的測(cè)定姓名：李天奇學(xué)號(hào)：2012012415班級(jí)：生23同組實(shí)驗(yàn)者姓名：無實(shí)驗(yàn)日期：2014.12.25提交報(bào)告日期：2014.12.25指導(dǎo)老師姓名：馮天成1引言1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）運(yùn)用克勞修斯克拉貝龍方程，求出所測(cè)溫度范i韋i內(nèi)的平均摩爾汽化焙及正常沸點(diǎn)。（2）掌握測(cè)定飽和蒸氣壓的方法。1.2實(shí)驗(yàn)原理（1）在一定溫度（距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí)）下，純液體與其蒸氣平衡時(shí)的蒸氣壓稱該溫度下液體 飽和蒸氣壓。蒸發(fā)1 mol液體所吸收的熱量稱該溫度下液體的摩爾汽化熱。當(dāng)蒸氣壓等于外界壓 力時(shí)，液體便沸騰，此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)。外壓為101.325 kpa時(shí)的沸點(diǎn)為正常沸點(diǎn)。（2）液體的飽和蒸

2、氣壓與溫度之間用克勞修斯克拉們龍方程表示：（ln p）二九ph皿dt rt2假定與溫度無關(guān)或因溫度變化范圍較小，可以近似作為常數(shù)。并對(duì)上式積分得np = _f +brt將inp對(duì)1/t作圖，圖線斜率即為4宀,令p=ioi325從圖上可讀出正常沸點(diǎn)。r2實(shí)驗(yàn)操作2.1實(shí)驗(yàn)藥品、儀器型號(hào)及測(cè)試裝置示意圖2】實(shí)驗(yàn)藥品：乙醇（分析純）實(shí)驗(yàn)儀器：等壓管1支，穩(wěn)壓瓶1支，負(fù)壓瓶1個(gè)，恒溫槽1套，真空泵1臺(tái)，壓力計(jì)1臺(tái)，數(shù)顯溫度實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下:!&= f純液體飽和械億壓測(cè)定裂*1.等斥符冷凝竹3.攪樣找4.加於b 5. l/iolcli«i+6.輔助沮度計(jì)7.檜壓題 &負(fù)壓賦9

3、.干燥竹圖1：溶解熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置圖2.2實(shí)驗(yàn)條件（實(shí)驗(yàn)溫度、濕度、壓力等）實(shí)驗(yàn)溫度：17.6°c 實(shí)驗(yàn)濕度：20% 實(shí)驗(yàn)壓力：103.02kpa2.3實(shí)驗(yàn)操作步驟及方法要點(diǎn)1）安裝裝置并添加乙醇2）關(guān)閉h旋塞，打開i、f、g旋塞，抽氣至壓力計(jì)測(cè)量壓力處于2530kpa時(shí)關(guān)閉旋塞g、f。 觀察壓力計(jì)示數(shù)不變說明裝置不漏氣。將安全瓶與大氣想通，關(guān)閉真空泵。關(guān)閉旋塞g,ho 打開旋塞io3）打開攪拌器至第二檔開始攪拌，同時(shí)打開調(diào)壓器開始加熱。4）水溫超過50°c之后管內(nèi)液體沸騰。沸騰（34個(gè)氣泡每砂）35min排空a,b之間的氣體， 保持恒溫槽溫度50°c附近。5）排氣

4、后，緩慢打開旋塞h,使體系升壓到接近蒸氣壓，調(diào)節(jié)調(diào)壓器至bc液面相對(duì)不變，待溫 度值基木不變后，最后使用旋塞h將b,c液面基木調(diào)平，穩(wěn)定一定時(shí)間后迅速記錄溫度t和 壓力p的讀數(shù)。6）繼續(xù)調(diào)節(jié)加熱器電壓，加熱過程中注意適當(dāng)調(diào)節(jié)活塞ii防止液體暴沸，在50-75°c范圍內(nèi)每 隔賞4°c記錄一次數(shù)據(jù)，共記錄67組數(shù)據(jù)。7）實(shí)驗(yàn)完后，將系統(tǒng)與大氣相通，關(guān)閉調(diào)壓器，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，處理數(shù)據(jù)。3結(jié)果與討論3.1原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄如下:表1:原始數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)序號(hào)1234567t/°c52.1756.2160.0864.1468.1371.2574.17p/kpa32.69

5、39.4247.2556.6867.3176.8686.6932計(jì)算的數(shù)據(jù)、結(jié)果對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得:表2： lnp> 1/t記錄表實(shí)驗(yàn)序號(hào)1234567(l/t)/(l/k)0.0030740.0030360.0030010.0029650.002930.0029040.002879in p/pa10.3910.5810.7610.9511.1211.2511.37由表2做散點(diǎn)圖，經(jīng)做線性擬合可得出下圖:in p 與(1/t)in圖2： lnp-1/t擬合曲線其中r八2 = 0.999973,由于保留位數(shù)的緣故顯示為1,并不代表著完全符合線性規(guī)律。 經(jīng)過計(jì)算可以得到，直線斜率m“九=

6、-5017.3,則厶vaphm=-r*m = 41.71 kj/mol.r將 y=ln(101325)代入所得直線方程可得 x = 2.85*1 o'3 (1/k),則 t = 351.06 k,即 tb=351.06k 根據(jù)文獻(xiàn)可知：、aphm=42.6 kj/ mol, tb= 351.54 k可得下表：表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相對(duì)誤差表項(xiàng)目avaphm / (kj/ mol)tb/k實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)41.71351.06理論值42.6351.54絕對(duì)誤差-0.89-0.48相對(duì)誤差2.09%0.137%3.3討論分析從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看：在數(shù)據(jù)擬合方面，可以看到數(shù)據(jù)擬合直線的效果非常好，rt值達(dá)到了 0

7、.999973。在對(duì)平均摩爾汽化 熱與正常沸點(diǎn)的計(jì)算是與理論值有一定的誤差。因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)中假定摩爾汽化熱為常數(shù)，而實(shí)際情況卻 并不是這樣，因此數(shù)據(jù)擬合給出的誤差程度要低于真實(shí)的誤差程度。而這些也是在對(duì)平均摩爾汽化熱 與正常沸點(diǎn)與文獻(xiàn)值的比較上能夠看出。從實(shí)驗(yàn)過程來看：本實(shí)驗(yàn)很大一部分誤差就來自于那臺(tái)老式的加熱器。該加熱器并不能夠做到準(zhǔn)確的控溫和終止，并且 由于本實(shí)驗(yàn)中水的總體的體積較大，雖然使用的攪拌裝置來加快熱量的傳遞，述是會(huì)存在很大的導(dǎo)熱 延遲，在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)需要不停對(duì)電壓進(jìn)行微調(diào)來彌補(bǔ)由于延遲效應(yīng)造成的水溫變化。而等 壓管又刈溫度十分敏感，因此就會(huì)出現(xiàn)b,c液面在不停抖動(dòng)的現(xiàn)象而很

8、難出現(xiàn)可以保持穩(wěn)定并且液面 相平。，使得在記錄溫度與對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)的時(shí)候容易出現(xiàn)一定的誤差。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：可以嘗試將加熱裝置換為bz振蕩中的那種加熱裝置，可以將實(shí)驗(yàn)的誤差進(jìn)一步的減小。還希望可以 在旋塞h外部的玻璃管改裝為口徑更小的玻璃管，在同等壓強(qiáng)差與打開時(shí)間的條件下減少進(jìn)岀氣體的 量，使得通過旋塞h來吸入氣體變得更為緩慢，方便對(duì)b,c液面進(jìn)行調(diào)平。4結(jié)論本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得乙醇在5075°c的平均飽和蒸氣壓為41.71kj/mol；測(cè)得乙醇的正常沸點(diǎn)為351.06k。這兩組數(shù)據(jù)都在誤差范圍內(nèi)同理論值相合，驗(yàn)證了克勞修斯克拉伯龍方程的準(zhǔn)確性。5參考文獻(xiàn)賀德華，麻英，張連慶編.基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn).北京

9、：高等教育出版社，2008： 28-316附錄（思考題）1 說明飽和蒸氣壓、正常沸點(diǎn)、沸騰溫度的含義。答：飽和蒸氣壓：在一定溫度（距離臨界溫度較遠(yuǎn)的）下，純液體與其蒸氣達(dá)到氣液平衡時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱為蒸汽壓。沸騰溫度：某一溫度下，蒸氣壓等于外界壓力時(shí)液體開始沸騰，此時(shí)的溫度稱為液體的沸騰溫度。 正常沸點(diǎn)：外壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kpa)時(shí)液體的沸點(diǎn)稱液體的正常沸點(diǎn)。2克勞修斯克拉貝龍方程在什么條件下才能應(yīng)用？為什么本實(shí)驗(yàn)得到的只是平均蒸發(fā)焙？答：克勞修斯克拉貝龍方程適用于等溫可逆過程；純物質(zhì)氣液兩相平衡；忽略了固體和液體的體積; 氣體視為理想氣體。由于蒸發(fā)焙是

10、in p - 1/t曲線的斜率，而嚴(yán)格意義上蒸發(fā)焙與溫度有關(guān)，應(yīng)該對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分段求微 分得到該位置的蒸發(fā)焰，而在本實(shí)驗(yàn)中，由于溫度變化范圍不大，將蒸發(fā)焰視為了常數(shù)。因此按照該 實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得的只能是這一段溫度的平均蒸發(fā)焙。3穩(wěn)壓瓶、負(fù)壓瓶的作用是什么？什么時(shí)候需用旋塞h與g?答：穩(wěn)壓瓶與等壓管內(nèi)的氣壓一致，且穩(wěn)壓瓶?jī)?nèi)氣體儲(chǔ)存量大，可以保持等壓管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化足夠 緩慢，不會(huì)發(fā)生爆沸等意外情況。負(fù)壓瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)小于穩(wěn)壓瓶，故當(dāng)由于實(shí)驗(yàn)操作人員手抖而使穩(wěn)壓瓶?jī)?nèi)吸入空氣過多，等壓管內(nèi)壓力增 加到高于液體飽和蒸氣壓吋，可通過負(fù)壓瓶降低穩(wěn)壓瓶?jī)?nèi)氣壓來使bc液面相平。增加了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的 容錯(cuò)率。旋塞h連接穩(wěn)壓瓶與外界打起。當(dāng)c管內(nèi)液面高于b管，即等壓管內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于蒸氣壓時(shí)，可通 過打開活塞h增大等壓管內(nèi)氣體壓強(qiáng)，調(diào)節(jié)bc液面基本相平。同時(shí)也可通過調(diào)節(jié)活塞h,防止氣體 壓強(qiáng)變化過于劇烈而導(dǎo)致的氣體暴沸情況。旋塞g連接穩(wěn)壓瓶與負(fù)壓瓶。當(dāng)c管內(nèi)液面低于b管，即等壓管內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于蒸氣壓吋，可通過 打開活塞g減小等壓管內(nèi)氣體壓強(qiáng)，使bc液面基本相平。4計(jì)算證明，趕氣泡35min后ab間的空氣確已除凈。證明：假設(shè)每個(gè)氣泡的半徑為等壓管半