液體飽和蒸汽壓的測定

姓名:肖池池序號:31周次:第十三周指導(dǎo)老師:張老師液體飽和蒸汽壓的測定一、實驗?zāi)康?．學(xué)習(xí)靜動態(tài)法測定液體飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系。2．掌握U型管壓差計及數(shù)字式壓力計的使用方法和真空泵的使用，初步掌握真空實驗技術(shù)，用數(shù)字式壓力計測定異丙醇的飽和蒸汽壓。3．明確純液體飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相平衡的概念，深入了解純液體飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系——克勞修斯-克拉貝龍方程式。4．學(xué)會用圖解法求被測液體在實驗溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點。二、實驗原理一定溫度下，在一真空的密閉容器中，液體很快和它的蒸氣建立動態(tài)平衡即蒸氣分子向液面凝結(jié)和液體分子從表面逃逸的速度相等，此時液面上的蒸氣壓力就是液體在此溫度時的飽和蒸氣壓，液體的飽和蒸氣壓與溫度有一定的關(guān)系，溫度升高，分子運動加劇，因而單位時間內(nèi)從液面逸出的分子數(shù)增多，蒸氣壓增大。反之，溫度降低時，則蒸氣壓減小。當(dāng)蒸氣壓與外界相等時，液體便沸騰，外壓不同時，液體的沸點不同。我們把外壓為101.325kPa時沸騰溫度定為液體正常的沸點。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用克勞修斯－克拉貝龍（Clausiua-clapey-ron）方程式來表示dln式中p為液體在溫度T時的飽和蒸氣壓（Pa），T為熱力學(xué)溫度（K），ΔHm為液體摩爾汽化熱，R為氣體常數(shù)。在溫度變化較小的范圍內(nèi)，則可把ΔHm視為常數(shù)，當(dāng)作平均摩爾汽化熱，/將上式積分得：lg式中A為積分常數(shù)，與壓力p的單位有關(guān)。上式可知，在一定溫度范圍內(nèi)，測定不同溫度下得飽和蒸氣壓，以lgp對作圖，可得一直線，而由直線的斜率可以求出實驗溫度的液體平均摩爾汽化熱ΔvapHm。當(dāng)外壓為101.325kPa時，液體的蒸氣壓與外壓相等時的溫度稱為該液體的正常沸點。從圖中也可求得其正常沸點。測定液體飽和蒸氣壓的方法主要有以下三種：（1）飽和氣流法在一定溫度和壓力下通過一定體積巳被待測液體所飽和的氣流，用某物質(zhì)完全吸收，然后稱量吸收物質(zhì)增加的重量，便可計算蒸氣的分壓，這個分壓就是該溫度下被測液體的飽和蒸氣壓。此法一般適用于蒸氣壓比較小的液體。（2）靜態(tài)法在某一溫度下將被測液體放在一個密閉的體系中，直接測量其飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。（3）動態(tài)法利用當(dāng)液體的蒸氣壓與外壓相等時液體沸騰的原理，測定液體在不同外壓時的沸點就可求出不同溫度下的蒸氣壓。三、實驗儀器與用品飽和蒸汽壓測定裝置一套（見圖一），真空泵1臺，數(shù)字式壓力計1臺，溫度計，攪拌器,加熱器。異丙醇。圖一飽和蒸汽壓測定裝置1.緩沖球2.攪拌器3.溫度計4.冷凝管5.平衡管6.緩沖瓶7冷阱8.恒溫水浴四、實驗步驟1．安裝裝置面板圖示連接儀器及裝置。開機預(yù)熱5－10分鐘，在系統(tǒng)與大氣相通時置零。2.．裝樣將平衡管（又稱等位計、等壓計）內(nèi)裝入適量待測液體異丙醇。A球管約2/3體積，U形管兩邊各1/2體積。2．系統(tǒng)氣密性檢查將穩(wěn)壓瓶上的通大氣閥關(guān)閉，打開接系統(tǒng)和真空泵的兩個閥門；開啟真空泵，抽至一定真空度時，關(guān)閉通真空泵閥門，并觀察儀器顯示數(shù)值（-53～-67kPa），數(shù)值沒有明顯的下降說明系統(tǒng)氣密性很好；否則需要檢查漏點，并消除。3．排除球管上方空間內(nèi)的空氣氣密性好即可進(jìn)行實驗，調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為298.2K，關(guān)閉通大氣的閥門，打開連接系統(tǒng)及真空泵的閥門，打開真空泵進(jìn)行抽空，使球中液體內(nèi)溶解的空氣和A/B空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀，通過B管中液體排出，抽一定時間后（3～5min），關(guān)閉接真空泵的閥門，調(diào)節(jié)通大氣的閥門，使空氣緩慢進(jìn)入系統(tǒng)，直至U型管雙臂液體等高時從儀表讀數(shù)。同法，再抽氣，再讀數(shù)；直至兩次讀數(shù)相差無幾（不大于±67Pa），則表示球體液面上的空間已經(jīng)被異丙醇飽和蒸氣充滿。4．飽和蒸汽壓的測定用上述方法測定再測定5個不同溫度時異丙醇的蒸氣壓（每次溫度差為5K）。在實驗開始前，需要讀取當(dāng)前大氣壓P0，計算蒸氣壓P。P=P0-E(E為儀器讀數(shù))5．實驗結(jié)束后打開通大氣的閥門，使壓力表回復(fù)零位。關(guān)閉冷卻水，打開通空泵閥門，關(guān)閉所有電源，使實驗裝置復(fù)原。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1．將數(shù)據(jù)（如室溫、大氣壓、沸騰溫度、壓力差和壓力）列表格。表一沸點及蒸汽壓的測定室溫17.9℃大氣壓101.25kPa編號溫度T/K1E1/kPaE2/kPaE3/kPaE飽和蒸汽壓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圖一蒸汽壓-溫度曲線由圖可得p=0.0186*T2-10.835T+1582.447大氣壓為p=101.24kPa帶入上式得Tb=362.92k圖二lgP-1/T曲線由圖可得到lg由公式（2）lg得ΔΔ=43127.0J/mol=43.13kJ/mol六、實驗注意事項1．測量前按下校零按鈕校零，測量過程中不可再按校零。2．放入空氣必須小心，防止過多使空氣倒灌，否則重新抽氣排氣。3．注意抽氣時先開啟真空泵后打開體系與穩(wěn)壓瓶間的活塞；停止抽氣時先打開通大氣的閥門，使壓力表回復(fù)零位，打開通空泵閥門使大氣與真空泵相通，再關(guān)真空泵。七、思考題1．在試驗過程中，為什么要防止空氣倒灌？答：如果空氣倒灌，又要重新排除空氣，否則會給實驗帶來誤差。2．怎樣判斷空氣以被趕凈？能否在加熱情況下檢查是否漏氣？答：兩次抽氣、平衡后讀數(shù)相差很小