液體飽和蒸氣壓的測定

實驗報告課程名稱： 大學(xué)化學(xué)實驗（P） 指導(dǎo)老師:成績：-實驗名稱： 液體飽和蒸氣壓的測定 實驗類型: 測量型實驗同組學(xué)生姓名: 無【實驗?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)測定液體飽和蒸氣壓的方法，了解蒸氣壓數(shù)據(jù)的應(yīng)用。熟悉溫度計的露莖校正方法。用動態(tài)法測量不同溫度下水的飽和蒸氣壓?！緦嶒炘怼吭谀骋粶囟认?，封閉系統(tǒng)中的液體，有動能較大的分子從液相跑到氣相，也有動能較小的分子由氣相回到液相，當(dāng)二者速率相等時，就達(dá)到了動態(tài)平衡。此時，氣相中的蒸氣密度不再改變，因而具有一定的飽和蒸氣壓。當(dāng)液體飽和蒸氣壓與液體上方的壓力相等時，液體就會沸騰，此時的溫度就是沸點。純液體和定組成溶液的飽和蒸氣壓是溫度的單值函數(shù)（自由度f=1），蒸氣壓p隨溫度T的變化可用Clausius-Clapeyron方程表示dlnp二XHdT—RT2式中：AvapHm是液體的摩爾氣化焓；R是摩爾氣體常量。假定AapHm與溫度無關(guān)，積分式有Inp=vap—m+CRT式中：C是積分常數(shù)，與壓力p的單位選擇有關(guān)。若以lnp對1/T作圖得一直線，由直線的斜率可以求出該液體的摩爾氣化焓，實現(xiàn)由易測數(shù)據(jù)求算難測量數(shù)據(jù)（蒸發(fā)焓和蒸發(fā)熵）的目的，這正是熱力學(xué)原理起作用的重要方面。相平衡計算和工業(yè)應(yīng)用中常用Antoine方程描述飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系I4Blnp=A T-C式中：A，B，C均為Antoine常量。此時可以估算不同溫度時的摩爾氣化焓和氣化熵BRT2vapmA"vap'mvapmA"vap'm=~(T-C)2TBRT

(T-C)2【試劑與儀器】儀器沸點計1臺；數(shù)字式真空測壓儀1臺；真空泵及附件1套；氣壓計1套；放大鏡1只；溫度計（分度值。C和1°C）各一支。試劑蒸餾水【實驗步驟】檢漏：檢查旋塞位置并使系統(tǒng)與真空泵相連接，開動真空泵，抽氣至系統(tǒng)達(dá)到一定的真空度后，關(guān)閉旋塞停止抽氣，檢查系統(tǒng)是否漏氣。幾分鐘后，若數(shù)字式低真空測壓儀讀數(shù)基本不變，則表示系統(tǒng)不漏氣。若有漏氣，則應(yīng)從泵至系統(tǒng)分段檢查，并用真空油脂封住漏口，直至不漏為止。測量。檢漏后，通冷卻水至回流冷凝器。慢慢調(diào)節(jié)變壓器使沸點儀中的加熱絲變紅，至液體沸騰。沸騰時若測量溫度計上水銀柱讀數(shù)還在系統(tǒng)內(nèi)，應(yīng)緩慢放入少許空氣，系統(tǒng)內(nèi)壓力增加，直到水銀柱讀數(shù)露出沸點儀外適宜讀數(shù)為止。待溫度恒定后，記下測量溫度計、輔助溫度計及壓力計讀數(shù)。再次測量。調(diào)節(jié)旋塞放入空氣少許，使系統(tǒng)內(nèi)溫度增加若干。同理測定溫度和壓力數(shù)據(jù)，連續(xù)測量10~12組數(shù)據(jù)，直至與大氣完全相通。（溫度均勻分布）調(diào)節(jié)氣壓計，讀取當(dāng)時大氣壓。【數(shù)據(jù)記錄與處理】1.實驗數(shù)據(jù)校正。室溫：。C；大氣壓：。（1） 室內(nèi)大氣壓力校正（室溫C，杭州緯度30°，海拔10m）。大氣壓力p’=（--）kpa=（2） 溫度計露莖校正（測量溫度計至C以上部分露出）。校正公式t=J+h（t「t2）匚為測量溫度計讀數(shù)；t2為輔助溫度計讀數(shù)；h為測量溫度計露出部分高度（以C表示）h=t1-C； 水銀相對玻璃的膨脹系數(shù)。表1純水在不同溫度下的飽和蒸氣壓測量數(shù)據(jù)測壓儀 蒸氣壓~測量溫度輔助溫度校正溫度校正溫度1/ I"讀數(shù)/kpap/kpa t/C t2/C t/C T/KT ?2.測量值與文獻(xiàn)值的比較。表2水在不同溫度下的飽和蒸氣壓文獻(xiàn)值①溫度/C 7779 81 83 85 87 89蒸氣壓/kpa表2水在不同溫度下的飽和蒸氣壓文獻(xiàn)值： 溫度/C 9193 95 97 99 101蒸氣壓/kpa圖1水在不同溫度下的飽和蒸氣壓測量值與文獻(xiàn)值的p-T曲線比較75100溫度邱域3.Inp圖1水在不同溫度下的飽和蒸氣壓測量值與文獻(xiàn)值的p-T曲線比較75100溫度邱域3.Inp—1/T的圖線。水在實驗溫度范圍內(nèi)的摩爾氣化焓△沖丑由的計算。根據(jù)lnp—1/T的關(guān)系圖，該直線的斜率為X103則-AH/R=X103AH=X103XJ/mol=X103J/molvap=mol

查閱資料知水在80°C~100°C的摩爾氣化焓AH約為+/2kJ/mol=kJ/mol②相對誤差=|一|/=%根據(jù)AH計算水在不同溫度下的氣化熵AS。(AS=AvapHm)vapm vapmvapmT表3水在不同溫度下的氣化熵計算值溫度t/C768084889296100溫度T/K氣化熵/J?mol-1Trouton規(guī)則：即對于多數(shù)非極性液體，摩爾蒸發(fā)焓與常壓下沸點之間有如下近似的定量關(guān)系—a~ma85J-mol-iTb顯然，本次實驗所測得的100C水的氣化熵為j?mol-i，與Trouton規(guī)則存在較大偏差，所以我們可以猜想水是極性液體。6.用Antoine方程描述飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系裝7.裝7.將lnp-T曲線進(jìn)行擬合得到Antoine常量A=； B=3050；C=由此可以通lnp—1/(T-C)圖線體現(xiàn)其線性關(guān)系圖4lnp—1/(T-C)的Antoine方程擬合圖線

8.3.3D33& D.D334 D.D頑5 D.DD3S D.D8.3.3D33& D.D334 D.D頑5 D.DD3S D.D叫55 D.DD非D.53365D.DD171/(「匚】Antoine常量A=；B=3050；C=AH=^^ AS=—=-^vapm (T-C)2 vapmT(T-C)2表4水在不同實驗溫度下的飽和蒸氣壓、氣化焓與氣化嫡(Antoine方程值)序號 實驗溫度t/°C 實驗溫度T/°C 蒸氣壓/kpa 氣化焓/ 氣化熵kJ?mol-i /J?mol-i1234567891011121314【分析與討論】數(shù)據(jù)及誤差分析根據(jù)圖1水在不同溫度下的飽和蒸氣壓測量值與文獻(xiàn)值的p—T曲線十分吻合，蒸氣壓隨溫度升高而增大的趨勢基本相同根據(jù)圖2lnp—1/T的關(guān)系圖線，實驗中l(wèi)np—1/T的線性關(guān)系十分明顯，相關(guān)程度很高，求得的水的摩爾氣化焓與文獻(xiàn)數(shù)值相比，誤差較小僅為%，誤差產(chǎn)生的原因可能有：實驗過程中，室內(nèi)溫度和氣壓的波動變化比較明顯。即使對室內(nèi)大氣壓和水銀溫度計露莖溫度進(jìn)行校正，仍然不能排除影響。較好的方法是，對實驗開始和結(jié)束時的溫度和氣壓分別進(jìn)行測量，求取平均值可以減小實驗誤差。Clausius-Clapeyron方程實際是Clapeyron方程的簡化，其假設(shè)條件是所研究體系為純物質(zhì)的氣-液兩相平衡體系，忽略液體體積并假設(shè)水蒸氣為理想氣體；而在本實驗中，為了簡化成線性方程來處理又將摩爾氣