液體飽和蒸汽壓的測(cè)定

姓名:肖池池序號(hào):31周次:第十三周指導(dǎo)老師:張老師液體飽和蒸汽壓的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)靜動(dòng)態(tài)法測(cè)定液體飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系。2．掌握U型管壓差計(jì)及數(shù)字式壓力計(jì)的使用方法和真空泵的使用，初步掌握真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)，用數(shù)字式壓力計(jì)測(cè)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(huì)用圖解法求被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)液面上的蒸氣壓力就是液體在此溫度時(shí)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(yùn)動(dòng)加劇，因而單位時(shí)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(shí)，則蒸氣壓減小。當(dāng)蒸氣壓與外界相等時(shí)，液體便沸騰，外壓不同時(shí)，液體的沸點(diǎn)不同。我們把外壓為101.325kPa時(shí)沸騰溫度定為液體正常的沸點(diǎn)。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(lái)表示dln式中p為液體在溫度T時(shí)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(cè)定不同溫度下得飽和蒸氣壓，以lgp對(duì)作圖，可得一直線，而由直線的斜率可以求出實(shí)驗(yàn)溫度的液體平均摩爾汽化熱ΔvapHm。當(dāng)外壓為101.325kPa時(shí)，液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí)的溫度稱為該液體的正常沸點(diǎn)。從圖中也可求得其正常沸點(diǎn)。測(cè)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(guò)一定體積巳被待測(cè)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(jì)算蒸氣的分壓，這個(gè)分壓就是該溫度下被測(cè)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(cè)液體放在一個(gè)密閉的體系中，直接測(cè)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(dòng)態(tài)法利用當(dāng)液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí)液體沸騰的原理，測(cè)定液體在不同外壓時(shí)的沸點(diǎn)就可求出不同溫度下的蒸氣壓。三、實(shí)驗(yàn)儀器與用品飽和蒸汽壓測(cè)定裝置一套（見(jiàn)圖一），真空泵1臺(tái)，數(shù)字式壓力計(jì)1臺(tái)，溫度計(jì)，攪拌器,加熱器。異丙醇。圖一飽和蒸汽壓測(cè)定裝置1.緩沖球2.攪拌器3.溫度計(jì)4.冷凝管5.平衡管6.緩沖瓶7冷阱8.恒溫水浴四、實(shí)驗(yàn)步驟1．安裝裝置面板圖示連接儀器及裝置。開(kāi)機(jī)預(yù)熱5－10分鐘，在系統(tǒng)與大氣相通時(shí)置零。2.．裝樣將平衡管（又稱等位計(jì)、等壓計(jì)）內(nèi)裝入適量待測(cè)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(kāi)接系統(tǒng)和真空泵的兩個(gè)閥門；開(kāi)啟真空泵，抽至一定真空度時(shí)，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(méi)有明顯的下降說(shuō)明系統(tǒng)氣密性很好；否則需要檢查漏點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為298.2K，關(guān)閉通大氣的閥門，打開(kāi)連接系統(tǒng)及真空泵的閥門，打開(kāi)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(guò)B管中液體排出，抽一定時(shí)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(shí)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(wú)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(cè)定用上述方法測(cè)定再測(cè)定5個(gè)不同溫度時(shí)異丙醇的蒸氣壓（每次溫度差為5K）。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，需要讀取當(dāng)前大氣壓P0，計(jì)算蒸氣壓P。P=P0-E(E為儀器讀數(shù))5．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后打開(kāi)通大氣的閥門，使壓力表回復(fù)零位。關(guān)閉冷卻水，打開(kāi)通空泵閥門，關(guān)閉所有電源，使實(shí)驗(yàn)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(diǎn)及蒸汽壓的測(cè)定室溫17.9℃大氣壓101.25kPa編號(hào)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(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．測(cè)量前按下校零按鈕校零，測(cè)量過(guò)程中不可再按校零。2．放入空氣必須小心，防止過(guò)多使空氣倒灌，否則重新抽氣排氣。3．注意抽氣時(shí)先開(kāi)啟真空泵后打開(kāi)體系與穩(wěn)壓瓶間的活塞；停止抽氣時(shí)先打開(kāi)通大氣的閥門，使壓力表回復(fù)零位，打開(kāi)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(yàn)過(guò)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(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)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