1 液体饱和蒸气压的测定
实验一 液体饱和蒸气压的测定——静态法
实验一液体饱和蒸气压的测定——静态法一、实验原理1.饱和蒸气压的概念在一定温度下，液体表面上的蒸气与液体之间的相互作用力达到动态平衡时，蒸气所对应的压强称为饱和蒸气压，它与温度有关。
同一液体，在不同温度下，饱和蒸气压不同，而且饱和蒸气压随温度升高而增大。
静态法是测定饱和蒸气压最简单、最直观的一种方法。
它的基本思想是将待测液体装入恒温恒压的容器中，在一定温度下，使液体蒸发到一定的蒸气压下，使得蒸发和凝结状态达到动态平衡，此时蒸气压等于液体的饱和蒸气压。
再通过实验测量，在动态平衡时的压强值即为液体的饱和蒸气压。
3.手动模型为了方便掌握实验的基本原理和进一步理解实验结果的正确性，可以采用手动模型。
在一个关闭的容器中装入待测液体，静置一段时间后打开盖子，如外界气压较低，则部分液体从容器中蒸发，蒸发的液体在容器内形成一定压强。
此时，该液体的饱和蒸气压即为动态平衡的压强值。
若待测液体在实验条件下不发生微粒飞溅，蒸气压的大小只与液体种类、温度有关，与容器的大小、形状、材料无关。
二、实验设备和试剂1.实验设备：（1）恒温恒压容器(图1五);（2）橡胶塞(图1三);（3）小型毛玻璃工具(图1六);（4）真空泵；（5）压力表。
2.实验试剂：丙酮、苯酚、二甲苯、无水硫酸三、实验步骤和记录数据（1）将恒温恒压容器和小型毛玻璃工具用无水硫酸洗净，并晾干备用(图1五,六)。
（2）将试管或小烧杯中的液体转移至恒温恒压容器中，并充分抖匀(图1一)。
（3）将容器口处放一枚透气性好的橡皮塞(图1三)。
（4）将容器放入恒温恒湿器中，调节恒温恒湿器内的温度，待温度稳定后开始实验。
注意：容器填充液体的高度不得超过容器高度的1/3至1/2，避免液体中微粒飞溅。
（1）将试验设备和试验室的压强调节至相同的状态。
（2）调节恒温恒压容器中的温度，待温度恒定后，手动或用真空泵将容器内的气体排净，并轻轻将管子从橡胶塞上抽出，使容器内形成较高的负压状态(图1二)。
1 液体饱和蒸气压的测定
21 П 实 验实验一 液体饱和蒸气压的测定一、目的与要求1．了解用静态法（亦称等位法）测定异丙醇在不同温度下蒸气压的原理，进一步理解纯液体饱和蒸气压与温度的关系；2．掌握真空泵、恒温槽及气压计的使用。
3．学会用图解法求所测温度范围内的平均摩尔汽化热及正常沸点。
二、预习与思考1．预习基础知识与技巧部分的热效应测量技术及仪器、温度控制技术和压力测量技术及仪器；2．思考：（1）汽化热与温度有无关系？克—克方程在什么条件下才能应用？（2）实验中测定哪些数据？精确度如何？有几位有效数字？作图是怎样选取坐标分度？（3）用此装置可以很方便地研究各种液体，如苯、乙醇、异丙醇、正丙醇、丙酮、四氯化碳、水和二氯乙烯等，这些液体中很多是易燃的，在加热时应该注意什么问题？三、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汽压，液体的蒸气压与温度有一定关系，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。
当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同。
我们把外压为101325Pa 时沸腾温度定为液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯—克拉贝龙方程式来表示：2ln RT H dT p d m vap ∆= (2.1)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 ），m v a p H ∆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m vap H ∆视为常数，当作平均摩尔汽化热，将上式积分得：- - 22A RT H p mvap +∆-=303.2lg (2.2)式中 A 为积分常数，与压力p 的单位有关。
由（2.2）式可知，在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lg p 对1T作图，可得一直线，而由直线的斜率可以求出实验温度范围的液体平均摩尔汽化热m vap H ∆。
液体饱和蒸气压的测定
液体饱和蒸气压的测定概述液体饱和蒸气压是指在特定温度下，液体与其相应的饱和蒸气之间建立的动态平衡，此时液体表面蒸发与蒸气凝结的速率相等。
液体的饱和蒸气压是液体与蒸气之间的重要性质之一，对于了解物质的性质以及一些工业过程和实验室研究都有重要意义。
本文将介绍液体饱和蒸气压的测定方法及其相关原理。
一、测定方法1. 东西部法（T-w 比较法）此法利用两个温度差异较大的液体的饱和蒸汽压之间的比值来测量待测液体的饱和蒸汽压。
测定步骤：1.准备两个液体A和B，要求A的蒸汽压较高，B的蒸汽压较低，且两者在所选温度范围都是透明的。
2.在一个密封的容器中加入液体A，并测量其温度为T1。
3.在另一个密封的容器中加入液体B，并测量其温度为T2。
4.调整两容器的压力，使其相等。
5.记下此时液体B的温度为T3。
原理分析：根据热力学的相关原理，我们可以得到以下公式：饱和蒸气压和温度的关系可用来表达：P1P2=e(−ATe(−BT推导可得：T3=T1−T2lnP1P2(1A−1B)其中A和B分别为两种液体A和B的常数。
2. 塞满剂法此法利用塞满剂在液体上形成隔离膜，断开液体与空气之间的直接传热与传质途径，使液体在恒定温度下达到饱和蒸汽压。
测定步骤：1.准备一个毛细管和一根小玻璃棒，将玻璃棒沾湿后插入毛细管中。
2.竖起毛细管，使其底部完全浸没在待测液体中，并将毛细管置于一个恒温水浴中。
3.等待一段时间，直到毛细管内液体高度不再升高。
4.测量液体在毛细管中的高度。
原理分析：当液体的饱和蒸气压与毛细管内的液体柱的压强相等时，液体的升降达到平衡状态。
此时，液体表面的动力学平衡决定了毛细管内液体柱的高度。
二、常用的待测液体的饱和蒸气压测定温度范围以下是一些常用的待测液体及其饱和蒸气压测定温度范围的示例：1.水：0 ~ 373°C2.乙醇：20 ~ 100°C3.苯：80 ~ 100°C4.丙酮：20 ~ 78°C5.甲醇：0 ~ 65°C三、液体饱和蒸气压的应用液体饱和蒸气压的测定对于实验室的一些研究和工业过程有着重要的应用，下面是一些例子：1.根据液体饱和蒸气压的测定结果，可以推导出该液体的折射率等关键参数，对于光学领域的研究非常重要。
液体饱和蒸气压的测定方法
液体饱和蒸气压的测定一、实验步骤1、检查气密性：打开阀1，按数字压力计上的“采零”，再关闭阀1. 开动真空泵，开启阀3、阀2，当数字压力计上的数字显示为“35kPa”左右时，依顺序关闭阀2、阀3、真空泵，如果在数分钟内压力计上的数字显示值基本不变，表明系统不漏气。
若系统漏气则应分段检查，直至不漏气才可进行下一步实验。
2、排空气：加热水浴至25℃或30℃（高于室温5℃即可）。
接通冷凝水，开动真空泵，开启阀3、阀2缓缓抽气。
使试液球与U型等位计之间的空气呈气泡状通过U型等位计的液体而逐出。
如发现气泡成串上窜，可关闭阀2，阀3、真空泵，此时液体已沸腾。
缓缓打开阀1，漏入空气，使沸腾缓和。
如此沸腾了2～3分钟使试液球中的空气排除后，小心调节阀1，至U型等位计中双臂的液面等高为止，在压力计上读出并记下压力值。
使液体再次沸腾1分钟，调节液面等高为止，在压力计上读出并记下压力值。
读数与前一次相差应不大于±67Pa，此时可认为试液球与U型等位计上的空间全部为乙醇的蒸气所充满。
3、测定：加热水浴，分别测定30℃、35℃、40℃、45℃、50℃时乙醇的蒸气压。
4、实验结束后，慢慢打开阀1，阀2，阀3，使压力计恢复零位，关闭冷凝水，拔去电源插头。
四、实验注意事项1、在实验前必须熟悉各部件的操作，注意各活塞的转向，最好用标记表明。
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。
2、放入空气少许过量时作如下处理：（1）若温度尚未平衡，过一会自动纠正。
（2）若温度已平衡，进气过头使U型等位计右边液面偏高，则可略松阀2直至左边液面高于右边液面，再关紧阀2。
（3）稍微把温度升高一点。
纯液体饱和蒸气压的测定
纯液体饱和蒸气压的测定一、实验目的1. 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。
2. 用等压计测定不同温度下环己烷（或正己烷）的饱和蒸气压，初步掌握真空实验技术。
3. 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、实验原理饱和蒸汽压是指一定温度下与纯液体相平衡时的蒸汽压力。
它是物质的特性参数。
纯液体的蒸汽压是随温度变化而改变的，温度升高，蒸汽压增大；温度降低时，则蒸汽压减小。
当蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同，通常把外压为101325Pa 时沸腾温度定义为液体的正常沸点。
液体饱和蒸汽压与温度的关系可用克劳修斯-克拉珀龙方程式表示：C RT H p mvap +∆-=*ln由式可知，在一定外压时，测定不同温度下的饱和蒸汽压，以Tp 1~ln *作图，可得一直线，由直线的斜率可求得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热m vap H ∆。
当外压为101325Pa 、液体的蒸汽压与外压相等时，可从图中求得其正常沸点。
饱和蒸汽压的测定方法有两类：1. 动态法：其中常用的有饱和气流法，即通过一定体积的己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质量，求出蒸汽的分压力。
2. 静态法：把待测物质放在一封闭系统中，在不同温度下直接测量蒸汽压，或在不同外压下测液体的沸点。
本实验采用静态法，通过测定在不同外压下液体的沸点，得到其蒸汽压与温度间的关系。
实验采用压力平衡管测定蒸汽压（图4.1），其原理：平衡管由三个相连的玻璃管a 、b 和c 组成，a 管中储存液体，b 和c 管中液体在底部相通。
当a 和c 管上部纯粹是待测液体的蒸汽，b和c管的液体在同一水平时，则加在b管液面上的压力与加在c管液面上的蒸汽压相等，该压力可由数字式真空压力计进行测定，此时液体温度即系统的气液平衡温度。
液体饱和蒸气压的测定
实验一液体饱和蒸气压的测定【目的要求】1.掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方式。
学会由图解法求英平均摩尔气化热和正常沸点。
2.了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义。
3.了解真空泵、玻璃恒温水浴，缓冲储气罐及精密数字压力计的利用及注意事项。
【实验原理】通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。
蒸发lmol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。
液体的蒸气压随温度而转变，温度升高时，蒸气压增大：温度降低时，蒸气压降低, 这主要与分子的动能有关。
当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，现在的温度称为沸点, 外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为latm ()时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：din" A va P^m小= (1)式中，R为摩尔气体常数：T为热力学温度;AvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。
假Avap//m与温度无关，或因温度范围较小，MpHm能够近似作为常数，积分上式，得：ln〃 =—主也-丄+ C (2)R T其中C为积分常数。
由此式能够看出，以1叩对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为—邂巳,由斜率可求算液体的A vap H m0测圮通常有静态法和动态法，静态法：把待测物质放在一个封锁体系中，在不同的温度下，蒸气压与外压相等时直接测泄外压；或在不同外压下测立液体的沸点。
动态法：常常利用的有饱和气流法，即通过必然体积的己被待测物质所饱和的气流，用某物质完全吸收。
然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸汽的分压力即为该物质的饱和蒸气压。
静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。
静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。
液体饱和蒸气压的测定
液体饱和蒸气压的测定【目的要求】1、 用等压计测定在不同温度下乙醇的饱和蒸气压。
2、 学会由图解法求乙醇的平均摩尔汽化热和正常沸点。
3、 熟悉等压计测定液体饱和蒸气压的原理。
【实验原理】在一定温度下，纯液体与其气相达成平衡时的压力，称为该温度下液体的饱和蒸气压。
饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯－克拉贝龙方程式来表示。
*m vap H ∆为温度T 时液体的摩尔蒸发热，R 为气体常数，T 为绝对温度。
在一定的温度变化范围内，*m vap H ∆可视为常数，可当作平均摩尔汽化热。
将上式积分得： *m vap H ∆ C TA lgp ln *+=+∆-=或C RTH p m vap （1） C 为积分常数。
由（1）式可知，lgp 与1/T 是直线关系，直线的斜率A=*m vap H ∆/2.303R ，因此可求出*m vap H ∆。
若将lgp 对1/T 作图应得一直线，斜率为负值。
直线斜率m ＝-A=-*m vap H ∆/2.303R 。
由此得到：*m vap H ∆＝-2.303Rm （2）这就可以由图解法先求得斜率m ，然后再由（2）式算出摩尔汽化热*m vap H ∆。
本实验是在不同外压下测定乙醇的沸点温度。
通常是用等压计进行测定的。
测定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，把干燥气体缓缓地通过被测液体，使气流为该液体的蒸气所饱和。
然后可用某物质将气流吸收，知道了一定体积的气流中蒸气的重量。
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，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。
（3） 动态法。
在不同外界压力下测定液体的沸点。
本实验用静态法测定乙醇在不同温度下的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体蒸气压测定装置。
体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压力下的沸点。
用当时的大气压减去压力计两水银面的高度差。
液体饱和蒸气压的测定数据计算
液体饱和蒸气压的测定数据计算一、液体饱和蒸气压的定义液体饱和蒸气压是指在一定温度下，液体与其饱和蒸气之间的平衡状态下，液体表面上的蒸气所产生的压强。
液体饱和蒸气压与温度密切相关，当温度升高时，液体饱和蒸气压也会增大。
二、液体饱和蒸气压的测定方法1. 饱和蒸气压计法饱和蒸气压计法是最常用的测定液体饱和蒸气压的方法之一。
该方法利用饱和蒸气压计来测定液体在不同温度下的饱和蒸气压。
饱和蒸气压计由一个密闭的容器和一个压力传感器组成，容器内装有待测液体，在不同温度下，测量容器内液体蒸气所产生的压强即可得到液体的饱和蒸气压值。
2. 动态法动态法是另一种常用的测定液体饱和蒸气压的方法。
该方法是通过将待测液体置于密闭容器中，从容器中通入惰性气体，并以一定流速通入液体，通过测定气体流出容器的速度来计算液体饱和蒸气压的值。
三、液体饱和蒸气压的重要性液体饱和蒸气压在许多领域中都具有重要的应用价值。
以下是一些常见的应用场景：1. 工业生产在工业生产过程中，液体饱和蒸气压的测定对于控制反应条件、设计设备以及优化生产流程具有重要意义。
通过测定液体饱和蒸气压，可以确定合适的工作温度，保证生产过程的稳定性和高效性。
2. 化学实验在化学实验中，液体饱和蒸气压的测定可以帮助确定反应的平衡状态，并根据饱和蒸气压的数据来控制反应条件，以获得所需的产物。
3. 天气预报液体饱和蒸气压的测定数据在天气预报中具有重要作用。
通过测量大气中的水蒸气压，可以推测出天气的变化趋势，包括降雨量、湿度以及气温的变化。
4. 环境监测在环境监测中，液体饱和蒸气压的测定可以帮助评估空气中的水蒸气含量，从而对大气污染物的扩散和传输进行预测和控制。
总结：液体饱和蒸气压的测定数据对于许多领域的研究和应用都具有重要意义。
通过准确测定液体饱和蒸气压，可以为工业生产、化学实验、天气预报和环境监测等领域提供准确的数据支持，进而促进相关领域的发展和优化。
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21 П 实 验
实验一 液体饱和蒸气压的测定
一、目的与要求
1．了解用静态法（亦称等位法）测定异丙醇在不同温度下蒸气压的原理，进一步理解纯液体饱和蒸气压与温度的关系；
2．掌握真空泵、恒温槽及气压计的使用。
3．学会用图解法求所测温度范围内的平均摩尔汽化热及正常沸点。
二、预习与思考
1．预习基础知识与技巧部分的热效应测量技术及仪器、温度控制技术和压力测量技术及仪器；
2．思考：
（1）汽化热与温度有无关系？克—克方程在什么条件下才能应用？
（2）实验中测定哪些数据？精确度如何？有几位有效数字？作图是怎样选取坐标分度？
（3）用此装置可以很方便地研究各种液体，如苯、乙醇、异丙醇、正丙醇、丙酮、四氯化碳、水和二氯乙烯等，这些液体中很多是易燃的，在加热时应该注意什么问题？
三、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汽压，液体的蒸气压与温度有一定关系，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。
当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同。
我们把外压为101325Pa 时沸腾温度定为液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯—克拉贝龙方程式来表示：
2ln RT H dT p d m vap ∆= (2.1)
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 ），m v a p H ∆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m vap H ∆视为常数，当作平均摩尔汽化热，将上式积分得：
- - 22
A RT H p m
vap +∆-=303.2lg (2.2)
式中 A 为积分常数，与压力p 的单位有关。
由（2.2）式可知，在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lg p 对1T
作图，可得一直线，而由直线的斜率可以求出实验温度范围的液体平均摩尔汽化热m vap H ∆。
静态法测蒸气压的方法是调节外压以平衡液体的蒸气压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸气压。
其实验装置如图П-1-1所示。
所有接口必须严密封闭。
图П-1-1静态法测蒸气压装置示意图
1．等位计；2．搅拌器；3．温度计；4．冷阱；5．低真空测压仪；6．缓冲储气罐
四、仪器与药品
仪器：恒温装置1套；真空泵及附件1套；气压计1台；等位计1支；数字式低真空测压仪1台；
试剂：乙醇（A.R.）
五、实验步骤
1．装样
从等位计R 处注入乙醇液体，使A 球中装有2/3 的液体，U 形B 的双臂大部分有液体。
23 2．检漏
将装有液体的等位计，按图П-2-1接好，打开冷凝水。
打开进气阀，缓慢旋转平衡阀2使真空泵与系统连通，对系统缓缓抽气，使低真空测压仪上显示压差为4000Pa —5300Pa （300mmHg —400mmHg ）。
关闭进气阀和平衡阀2，并使真空泵与大气连通，停泵。
注意观察压力测量仪数字的变化。
如果系统漏气，则压力测量仪的显示数值逐渐变小。
这时细致分段检查，寻找出漏气部位，设法消除。
调节恒温槽至所需要的温度后，对系统缓缓抽气，使A 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。
抽气若干分钟后，关闭进气阀和平衡阀2，并使真空泵与大气连通，停泵。
调节H ，使空气缓慢进入测量系统，直至B 管中双臂液面等高，从压力测量仪上读出压力差。
同法再抽气，再调节B 管中双臂等液面，重读压力差，直至两次的压力差读数相差无几，则表示A 球液面上的空间已全被乙醇充满，记下压力测量仪上的读数。
用上述方法测定6个不同温度时乙醇的蒸气压（每个温度间隔为5K ）。
在实验开始时，从气压计读取当天的大气压。
六、实验注意事项
1．整个实验过程中，应保持等压计A 球液面上空的空气排净。
2．抽气的速度要合适。
必须防止等位计内液体沸腾过剧，致使B 管内液体被抽尽。
3．蒸气压与温度有关，故测定过程中恒温槽的温度波动需控制在±0.1K 。
4．实验过程中需防止B 管液体倒灌入A 球内，带入空气，使实验数据偏大。
七、数据记录和结果处理
1．自行设计实验数据记录表，既能正确记录全套原始数据，又可填入演算结果。
2． 计算蒸气压p 时：p = p ’ - E 。
式中p ’为室内大气压（由气压计读出后，加以校正之值），E 为压力测量仪上读数。
3． 以蒸气压p 对温度T 作图，在图上均匀读取8个点，并列出相应表格，绘制成lg p ~1/T 图。
4．从直线lg p ~1/T 上求出实验温度范围的平均摩尔汽化热，及正常沸点。
5．以最小二乘法求出乙醇蒸气压和温度关系式lg B p A T =-
+中的A 、B 值。
八、问题与讨论
1．本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压，为什么？
2．按误差传递估算m vap H ∆的相对误差；本实验的系统误差是什么？
3．为什么温度愈高测出的蒸气压误差愈大？。