环己烷的饱和蒸汽压的测定
物理化学实验实验三纯液体饱和蒸气压的测定

物理化学实验实验三纯液体饱和蒸⽓压的测定实验三纯液体饱和蒸⽓压的测定1 ⽬的要求(1)明确⽓液两相平衡的概念和液体饱和蒸⽓压的定义,了解纯液体饱和蒸⽓压与温度之间的关系。
(2)测定环⼰烷在不同温度下的饱和蒸⽓压,并求在实验温度范围内的平均摩尔汽化热。
(3)熟悉和掌握真空泵、恒温槽和⽓压计的构造和使⽤。
2 基本原理(1)饱和蒸⽓压、正常沸点和平均汽化热:液体在密闭的真空容器中蒸发,当液体上⽅蒸汽的浓度不变时,即⽓液两相平衡时的压⼒,称为饱和蒸⽓压或液体的蒸汽压。
当液体的饱和蒸⽓压与⼤⽓压相等时,液体就会沸腾,此时的温度就叫该液体的正常沸点。
⽽液体在其它各压⼒下的沸腾温度称为沸点。
当纯液体与其蒸汽之间建⽴平衡X (l) X (g) (p,T ) (2.3.1)热⼒学上可以证明,平衡时p 与T 有如下关系:VS dT dp ??= (2.3.2) 式中 dp 和 dT 表⽰由纯物质组成的两相始终呈平衡的体系中 p 和 T 的⽆限⼩变化;⽽△S 和△V 系指在恒定的 p 和 T 下由⼀相转变到另⼀相时 S 和 V 的变化。
因相变(2.3.1)是恒温恒压可逆过程,△G 为零,故△S 可⽤△H /T 代替VT H dT dp ??= (2.3.3)式(2.3.2)和式(2.3.3)均称为克拉贝龙(Clapeyron)⽅程式。
当在讨论蒸⽓压⼩于101.325kPa 范围内的⽓液平衡时,可以引进两个合理的假设:⼀是液-体的摩尔体积V l 与⽓体的摩尔体积V g 相⽐可略⽽不计,则△V =V g ;⼆是蒸⽓可看成是理想⽓体,则△H v 与温度⽆关,在实验温度范围内可视为常数。
由此得到R H pV RT R H T d p d TV H dT dp v g v gv ?-=??-=?=)/1(ln (2.3.4)式(2.3.4)不定积分后得克劳修斯—克拉贝龙(Clausius Clapeyron)⽅程式C T R H p v +??-=1303.2lg (2.3.5)式中,p 为液体在温度T (K)时的饱和蒸⽓压,C 为积分常数。
环己烷饱和蒸气压的测定

物理化学基础实验环己烷饱和蒸气压的测定PB10206102 宋佳2012/9/25环己烷饱和蒸气压的测定PB10206102 宋佳中国科学技术大学化学院化学物理系230026(安徽合肥)摘要:饱和蒸气压是液体自身的性质,它的大小仅与液体的种类和液体所处的温度有关,是区别不同液体的重要依据。
在沸点时,饱和蒸气压与外压平衡,此时测得的外压即等于该温度下的饱和蒸气压。
本次实验采用动态法测定不同外部压力下测定液体的沸点来对环己烷的饱和蒸汽压与温度的关系作实验上的研究,并根据已经建立起的克拉贝龙-克劳修斯方程,计算出液体的平均摩尔汽化热和环己烷的正常沸点,与标准值进行比较验证克拉贝龙-克劳修斯方程。
Abstract: The saturated vapor pressure, which is only concerned with the kind of the liquid and the temperature, is the nature of the liquid itself and an important basis for distinction of different liquid. In its boiling point, the saturated vapor pressure of the liquid equals to the pressure outside of the system. We measure the boiling point of cyclohexane at different external pressure to study the relationship between saturated vapor pressure and temperature, and we could calculate the molar heat of evaporation of cyclohexane and its boiling point at standard pressure (P=760mmHg) according to Clapeyron-Clausius Equation. The we can compare them with the standard value, therefore it provides an evidence to the correctness the Equation.关键词:饱和蒸气压摩尔汽化热动态法克拉贝龙-克劳修斯方程Keywords:Saturated Vapor Pressure Molar Heat of EvaporationDynamic method Clapeyron-Clausius Equation前言:液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压与外压相等时的温度,随着外压的改变而变化。
实验三纯液体饱和蒸气压的测定数据处理示例

实验三纯液体饱和蒸气压的测定数据处理示例数据记录如下:大气压力:100.78KPa温度/℃相对P1/kPa 相对P2/kPa P1/ kPa P2/ kPa P*/ Pa lnP* 1/T×10-325 -88.14 -88.10 12.61 12.65 12630 9.4438 3.3630 -84.03 -84.07 16.72 16.68 16700 9.7232 3.3035 -78.98 -78.95 21.77 21.80 21790 9.9892 3.2540 -73.71 -73.74 27.04 27.01 27030 10.2047 3.1945 -67.92 -67.86 32.83 32.89 32860 10.4000 3.14线性关系较好。
求得直线斜率为:K = -4368.6Δvap H m= -R×K= 36320.1 J/mol = 36.32 kJ/ mol饱和蒸气压与温度的关系式为:lnP* = -4368.6 / T + 24.2通过图求算出纯环已烷的正常沸点为: 72.7 ℃。
查得环已烷的沸点为:80.74(3)℃。
讨论:误差可能是因为空气未抽尽。
前后二次的压力值相差较大。
或U型管二侧等高没观察准确。
财务管理工作总结[财务管理工作总结]2009年上半年,我们驻厂财会组在公司计财部的正确领导下,在厂各部门的大力配合下,全组人员尽“参与、监督、服务”职能,以实现企业生产经营目标为核心,以成本管理为重点,全面落实预算管理,加强会计基础工作,充分发挥财务管理在企业管理中的核心作用,较好地完成了各项工作任务,财务管理水平有了大幅度的提高,财务管理工作总结。
现将二00九年上半年财务工作开展情况汇报如下:一、主要指标完成情况:1、产量90万吨,实现利润1000万元(按外销口径)2、工序成本降低任务:上半年工序成本累计超支1120万元,(受产量影响)。
实验三环己烷饱和蒸气压的测定

实验三环己烷饱和蒸气压的测定【实验原理】在一定温度下,气液平衡时的蒸气压叫做饱和蒸气压,蒸发1摩尔液体所需要吸收的热量,即为该温度下液体的摩尔气化热。
液体的蒸气压与温度有关,当温度升高时,分子运动加剧,有更多高动能的分子从液面逸出,因而蒸气压增大;反之,当温度降低时,则蒸气压减小。
饱和蒸气压与温度的关系服从克劳修斯—克拉贝龙方程式:dlnp/dT=△H m/RT2 (3-1)式中,p为液体的蒸气压(Pa);T为热力学温度(K);△H m为液体的摩尔气化热(J.mol-1);R为气体常数。
当温度变化范围不大时,△H m可视为常数。
将上式积分可得:ln(p/pθ)=-△H m/RT + C (3-2)p=p大气压+ p真空(3-3)式中,pθ为大气压;p为液体的蒸气压(Pa)。
根据克-克方程,以ln(p/pθ)对1/T作图,即得一条直线,斜率m与气体常数R乘积的绝对值就是摩尔气化热,即m=-△H m/R , △H m=-mR随着温度的增加,液体饱和蒸气压的值也要增大,当饱和蒸气压等于外界压力时,液体“沸腾”,其对应的温度称为沸点。
而饱和蒸气压恰为101.325kPa时,所对应的温度称为该液体的正常沸点。
测定饱和蒸气压使用的方法为:静态法。
【仪器与试剂】仪器:恒温槽,饱和蒸气压测定仪,数字压力计,真空泵试剂:环己烷【实验步骤】1.体系减压,排除空气:按图将仪器装好。
在开始实验前要检查装置是否漏气,关闭储气气罐的平衡阀l,打开进气阀和平衡阀2,开动水泵,当测压仪的示数为-50~60kPa时,关闭进气阀,观察测压仪读数,若读数不变,则系统不漏气;若真空度下降,则系统漏气,要查清漏气原因并排除之。
若体系不漏气,则在平衡管的a球中装入2/3体积的环己烷,在b、c球之间的U形管中也装入少量环己烷。
U形管中不可装太多,否则既不利于观察液面,也易于倒灌。
2.测量不同温度下的饱和蒸气压:将平衡管安装到装置上并全部浸入恒温槽水浴中,同时打开恒温槽、搅拌器开关,接通冷凝水,启动真空泵,同时打开连通真空泵的开关,抽尽a与c管上方的空气(此时,应注意调节缓冲瓶上方的平衡阀以防止发生暴沸!)。
乙醇环己烷饱和蒸气压的测定

《物理化学实验》乙醇/环己烷饱和蒸气压的测定1 实验要求(1)明确饱和蒸汽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) 会求不同温度下乙醇的饱和蒸汽压。
初步掌握真空实验技术。
(3) 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。
(4) 回答本次实验需要讨论的4个问题。
2 注意事项(1) 阀1和阀2是关系到实验成败的主要因素之一,因此不能有泄露现象。
在实验时,阀1既是放气开关,也是压力微调开关,因此实验时一定要仔细,缓慢地调节,不可用力过猛,阀转到底后不可再转,以防扭断。
同时,阀2一定要关紧,以免因阀泄露而影响实验的顺利进行和准确性。
(2) 升温时可预先漏入少量空气,以防止平衡管中的液体暴沸。
(3) 平衡管必须放置于恒温水浴的液面以下,以保证试液温度的准确度。
(4) 调节平衡阀1,平衡阀2时,压力计显示的压力值有时跳动属正常现象,待压力计上压力值稳定后方可工作。
3 问题讨论(1)克劳修斯—克拉贝龙方程式在什么条件下适用?(2) 如果平衡管内空气未被驱除干净,对实验结果有何影响?(3) 本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压?为什么?(4) 测定装置中安置缓冲瓶起什么作用?4 参考文献(1)东北师范大学.物理化学实验[M].北京:高等教育出版社,1982(2) 北京师范学院化学系物化实验室教学小组.化学教育[M],1982(3) 淮阴师范专科学校化学科.物理化学实验[M].北京:高等教育出版社,1986(4) 印永嘉.物理化学简明手册[M].北京:高等教育出版社,1988(5) 刘寿长,张建民,徐顺.物理化学实验[M].郑州:郑州大学出版社,2004。
液体饱和蒸气压的测定

实验三液体饱和蒸气压的测定1 实验目的及要求:1)了解用静态法(亦称等位法)测定环己烷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)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。
2 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气压,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(Clausius—Clapeyron)方程式来表示式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压(Pa),T为热力学温度(K),△H m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△H m视为常数,当作平均摩尔汽化热,将上式积分得:ln p = -ΔHm/RT +A(1.2)式中A为积分常数,与压力p的单位有关。
由(1.2)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ln p对1/T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ΔHm。
图1.1 测定液体饱和蒸气压装置图11.2等位计结构1.等位计;2.搅拌器i3.温度计;4.冷阱,5.低真空测压仪6.稳压瓶f7.接真空泵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11.1所示。
所有接口必须严密封闭。
3 仪器与药品: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。
环己烷(A.R.)4 实验步骤:1)装样从等位计R处注入环己烷液体,使A球中装有2/3的液体。
饱和蒸汽压的测定
双液体系沸点-成分图的绘制实验者:学号:班级合作者:编号:实验日期:室温:大气压摘要:本实验采用冷凝回流法测定不同成分比例下的环己烷-乙醇混合体系的沸点,用阿贝折射仪测定相应沸点下气相冷凝液与液相的折射率,用内插法根据已知成分比例体系绘制的标准工作曲线得到各沸点下液相、气相成分,在坐标纸上绘制T-x平衡图,并求出最低恒沸点65.09℃,该沸点下气相、液相的混合物成分均为质量分数33.87%的乙醇及质量分数66.13%的环己烷。
引言部分一、实验目的1、用冷凝回流法测定不同浓度的环己烷-乙醇体系的沸点;2、正确使用阿贝折射仪;3、绘制沸点-成分图,确定体系的最低恒沸点和相应的组成。
二、实验原理1、沸点-成分图在恒压下,完全互溶双液体系的沸点与成分关系有三种情况:(1)溶液沸点介于二纯组分之间,如甲苯与苯;(2)溶液有最高恒沸点,如卤化氢和水,丙酮和氯仿等;(3)溶液有最低恒沸点,如环己烷和乙醇,水和乙醇等。
图1表示有最低恒沸点的体系的沸点-成分图。
图中:A’LB’代表液相线,A VB’代表气相线。
等温的水平线段和气、液的交点表示在该温度时互成平衡的两相成分。
图1 具有最低恒沸点的体系的沸点-成分图绘制沸点-成分图的简单原理:当总成分为x的溶液开始蒸馏时,体系的温度沿虚线上升,开始沸腾时成分为y的气相生成,气相量很少,继续蒸馏,气相量增多,沸点沿虚线继续上升,当气相线与液相线沿箭头指示方向达到x’和y’时,体系气液两相达成平衡,两相的物质数量按杠杆原理分配。
在实验装置中,利用回流的方法保持气、液两相的相对量一定,体系温度恒定。
待两相平衡后,取出两相物质用阿贝仪侧折射率,再用标准曲线取点的方法分析两相成分,给出该温度下气、液二相平衡成分的坐标点;改变体系总成分,再如上法找出另一对坐标点。
将所有气相点和液相点连成气相线和液相线,即得T-x平衡图。
2、阿贝仪的使用阿贝仪利用了折射和全反射全反射原理设计而成。
环己烷饱和蒸汽压的测定
环己烷饱和蒸汽压的测定摘要:本实验通过测定不同压力下环己烷的沸点,得出环己烷饱和蒸汽压与温度的关系。
由Clausius-Clapeyron方程可得其饱和蒸汽压与温度的倒数呈线性关系,由直线的斜率即可求得环己烷的汽化热,同时可以计算环己烷在标准大气压下的蒸汽压。
关键词:环己烷饱和蒸汽压压力温度环己烷汽化热Determination of the saturated vapor pressure of cyclohexane Abstract:The experiment by measuring the boiling point of cyclohexane under different pressures, derived the relationship between cyclohexane saturated vapor pressure and temperature. We knew the saturated pressure of cyclohexane has a liner relationship with the reciprocal of temperature according to Clausius-Clapeyron equation. So we calculated the heat of vaporization of cyclohexane from the slope of the liner which was drawn by this measure. And according to the liner, we calculated the standard boiling point of cyclohexane.Keywords:Cyclohexane saturated vapor pressure Pressure Temperature The heat of vaporization of cyclohexane 前言:液体的饱和蒸汽压和摩尔汽化热在理论和实践中都有很重要的应用。
物化实验液体饱和蒸汽压的测量
Experiment 2nd. The Measurement of the Vapor Pressure of Liquid【Author and institution of the report】PB11207027 zhanghengSchool of Life Sciences. University of Science and Technology of China . Hefei City.Anhui Province.Postcode:230026Email:zh322523@【Abstract】This experiment ,to which we apply the theory of dynamic method to measure the vapor pressure of liquid ,by surveying the vapor pressures and their corresponding temperature. According to Clapeyron-Clausius equation, we draw curves about logP and 1/T (in the extent of this experiment they are linear relationship),and then calculate the molar heat of vaporization of cyclohexane.【Keywords】saturate vapor pressure molar heat of vaporizationboiling temperature dynamic methodClapeyron-Clausius equation【前言】本实验研究的是不同温度下液体沸点的问题。
在沸点时液体的饱和蒸汽压与外压达到平衡。
只要测得在不同外压下的沸点,并测得外压也就测得在这一温度下的饱和蒸汽压。
环己烷的饱和蒸汽压的测定
环己烷的饱和蒸汽压的测定PB10xxxxxxxxx中国科学技术大学材料科学系摘要:本实验根据克拉贝龙-克劳修斯方程,运用动态法研究环己烷的饱和蒸气压与温度的关系,并计算其摩尔汽化热。
在实验中了解了真空泵、气压计的使用方法及注意事项。
关键词:饱和蒸气压摩尔汽化热动态法克拉贝龙-克劳修斯方程序言:本实验研究的是单组分体系气-液相平衡:定温下把液体放在真空容器中,液体开始蒸发变成气体态,气态物质又可重新回到液体中。
达到平衡时,通过液体表面进出的分子数相等,定温下液体与其自身的蒸气达到平衡时的蒸气压就是液体的饱和蒸气压;蒸发1摩尔液体需要吸收的热量即为该温度下液体的摩尔汽化热H;饱和蒸汽压与摩尔汽化热之间的关系可以用克拉贝龙-克劳修斯方程表示:d d v a p ml n p THR T =∆2当液体与外界大气压相通,并且液体的饱和蒸气压与外界压强相等时,液体沸腾,此时的温度称为沸点.沸点是随着外压的改变而变化的。
若温度改变的区间不大,ΔH可视为为常数。
积分上式得:ln 'P A HRT=-∆ lnP 与1/T 有线性关系。
作图可得一直线,斜率为-RΔH。
因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热ΔH 。
本实验采用的是在不同外部压力下测定液体沸点的动态法。
即测量多组不同气压下的沸点,并通过直线拟和计算出纯水的摩尔汽化热。
本实验操作较为复杂,应注意保证体系中不要混入空气,以免影响实验结果。
实验部分:(一)仪器DTC-2AI 控温仪1台南京南大万和科技有限公司WYB-I 型真空稳压包2台 南京南大万和科技有限公司 U 型压力计1个江苏省常州市东风仪表厂JJ-1型增力电动搅拌器1台 江苏金坛市环宇科学仪器厂 SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵1台 郑州长城科工贸有限公司1/10℃温度计1个 福廷式压力计1个 平衡管1个 (二)药品 环己烷液体 (三)操作步骤 1)装置概述平衡管由三个相连通的玻璃球构成,顶部与冷凝管相连。
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环己烷的饱和蒸汽压的测定PB10xxxxxxxxx中国科学技术大学材料科学系摘要:本实验根据克拉贝龙-克劳修斯方程,运用动态法研究环己烷的饱和蒸气压与温度的关系,并计算其摩尔汽化热。
在实验中了解了真空泵、气压计的使用方法及注意事项。
关键词:饱和蒸气压摩尔汽化热动态法克拉贝龙-克劳修斯方程序言:本实验研究的是单组分体系气-液相平衡:定温下把液体放在真空容器中,液体开始蒸发变成气体态,气态物质又可重新回到液体中。
达到平衡时,通过液体表面进出的分子数相等,定温下液体与其自身的蒸气达到平衡时的蒸气压就是液体的饱和蒸气压;蒸发1摩尔液体需要吸收的热量即为该温度下液体的摩尔汽化热H;饱和蒸汽压与摩尔汽化热之间的关系可以用克拉贝龙-克劳修斯方程表示:d d v a p ml n p THR T =∆2当液体与外界大气压相通,并且液体的饱和蒸气压与外界压强相等时,液体沸腾,此时的温度称为沸点.沸点是随着外压的改变而变化的。
若温度改变的区间不大,ΔH可视为为常数。
积分上式得:ln 'P A HRT=-∆ lnP 与1/T 有线性关系。
作图可得一直线,斜率为-RΔH。
因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热ΔH 。
本实验采用的是在不同外部压力下测定液体沸点的动态法。
即测量多组不同气压下的沸点,并通过直线拟和计算出纯水的摩尔汽化热。
本实验操作较为复杂,应注意保证体系中不要混入空气,以免影响实验结果。
实验部分:(一)仪器DTC-2AI 控温仪1台南京南大万和科技有限公司WYB-I 型真空稳压包2台 南京南大万和科技有限公司 U 型压力计1个江苏省常州市东风仪表厂JJ-1型增力电动搅拌器1台 江苏金坛市环宇科学仪器厂 SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵1台 郑州长城科工贸有限公司1/10℃温度计1个 福廷式压力计1个 平衡管1个 (二)药品 环己烷液体 (三)操作步骤 1)装置概述平衡管由三个相连通的玻璃球构成,顶部与冷凝管相连。
冷凝管与U形压力计6和缓冲瓶7相接。
在缓冲瓶7和安全瓶11之间,接一活塞9,用来调节测量体系的压力。
安全瓶中的负压通过真空泵抽真空来实现。
安全瓶和真空泵之间有一三通阀,通过它可以正确地操作真空泵的启动和关闭。
A球中装待测液体,当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸汽,并且当B管与C管的液面处于同一水平时,表示B管液面上的蒸汽压(即A球面上的蒸汽压)与加在C管液面上的外压相等。
此时体系汽液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。
用当时读得的大气压减去压差计两水银柱的高度差,即为该温度下液体的饱和蒸汽压。
图2-1 纯液体饱和蒸汽压测定装置图1-盛水大烧杯;2-温度计(分度值为0.1°);3-搅拌;4-平衡管;5-冷凝管; 6-开口U形水银压力计;7-具有保护罩的缓冲瓶;8-进气活塞;9-抽气活塞; 10-放空活塞;11-安全瓶;12、13-橡皮管14-三通活塞实验中,安全瓶和缓冲瓶由两台WYB-I型真空稳压包代替了。
2)实验步骤1、熟悉实验装置,掌握真空泵的正确使用,了解系统各部分及活塞的作用,读取实验前的气压与温度。
2、不同外部压力下环己烷沸点的测定:A、将平衡管浸入盛有蒸馏水的大烧杯中,并使其全部浸没在液体中。
加热,并开启搅拌马达,使水浴中的水温度均匀。
B、关闭活塞9,使活塞8与大气相通。
此时平衡管,压力计,缓冲瓶处于开放状态。
将活塞14通大气,插真空泵电源抽气,把活塞14旋转至与安全瓶相通,抽5分钟,再将活塞14通大气。
拔下电源,此时安全瓶内为负压,待用。
C、随着水浴中液体的温度的不断升高,A球上面的待测液体的蒸汽压逐渐增加,使C管中逐渐有气泡逸出。
本实验所测的液体为环己烷,所以待测水浴中的液体沸腾后仍需继续煮沸5-10分钟,把A球中的空气充分赶净,使待测水上面全部为纯液体的蒸汽。
停止加热,让水浴温度在搅拌中缓缓下降,C管中的气泡逐渐减少直至消失,液面开始下降,B管液面开始上升,认真注视两管液面,一旦处于同一水平,立即读取此时的温度。
这个温度便是实验大气压条件下液体的沸点。
D、关闭活塞8,用活塞9调节缓冲瓶7中的真空度,从而降低平衡管上端的外压,U形压力计两水银柱相差约40mm左右,这时A管中的待测液又开始沸腾,C管中的液面高于B管的液面,并有气泡很快逸出,随着温度的不断下降,气泡慢慢消失,B管液面慢慢升高,在B、C两管液面相平时,说明A、B之间的蒸汽压与外压相等。
立即记下此时的温度和U形压力计上的读数。
此时的温度即外压为大气压减去两汞柱差的情况下液体的沸点。
继续用活塞9调节缓冲瓶的压力,体系产生新的沸腾,再次测量蒸汽压与外压平衡时的温度,反复多次,约10个点。
温度控制在80C以上,压差计的水银柱相差约400mm左右为止。
重复BCD步骤两次,获得三组数据。
实验结束,再读取气压与温度,取前后的平均值。
结果与讨论:㈠实验结果实验测得,在58~81℃温度范围内,环己烷的摩尔汽化热=31.91kJ/mol,沸点为353.70K.环己烷在20℃下的理论摩尔汽化热为33.055kJ/mol相对误差为|31.91-33.055|/33.055=3.75%环己烷理论沸点为(80.7+273.15)=353.85K相对误差为|353.70-353.85|/353.85=0.0424%㈡实验结果分析用该实验测得的摩尔汽化热和沸点都与资料非常接近而且偏低,分析原因可能包含如下几个方面:1. 实验理论上的误差:克拉伯龙-克劳修斯方程推导中有多个假设:①将蒸汽视为理想气体;②在汽化过程前后忽略液体的体积;③在一定温度范围内认为摩尔汽化热为常数。
其中理想气体仅是理想化的模型,汽化过程之前的液体也占据一定的体积,摩尔汽化热实际上也是随温度变化而变化的。
以上都会引起lnP~1/T曲线对线性的偏离。
结合所学的物化知识可知,实际的lnP~1/T曲线应该在拟合直线的上方,这就能说明摩尔汽化热和沸点的值为什么会偏低。
2. 实验方法中引入的误差:本实验所采用的动态法中,判断气液相平衡的标志是两边液面相平。
实际上此时并不是严格静态的平衡。
而且人眼观察液面也会引入误差。
所以实验中要分工明确,同一种数据指定一个同学完成,可以减小误差。
另外,将气体排出系统时,完全根据个人经验,很难保证将气体全部赶出体系,造成误差。
3. 实验仪器带来的误差:实验中使用搅拌器加快对流以使体系温度尽量一致,但无法保证温度完全的一致。
而且搅拌器引起的晃动也会影响液面相平的观察。
测量的环己烷纯度有限,其中的少量杂质引起沸点上的偏差。
另外,实验中需要直接读取的数据是U形气压计的刻度、温度计的读数。
压差计的精度较低,只能分辨到1mm,而要读两个液面的刻度,因此会产生2mm的误差,换算成压力就是266.6Pa。
因此所算得的液体饱和蒸汽压有一定偏差是很正常的。
温度计的最小分度值ΔT = 0.05℃,实验者以及眼睛的视觉差异都会带来读数误差。
实验操作引起的误差:实验中排净体系空气很重要,每次测量前一定要充分煮沸并持续5~10分钟排净空气。
若体系中空气没有排净,由公式可知位排净的空气也会对实验结果产生影响,则测量的值并非饱和蒸汽压。
煮沸时间不够或减压不及时,都会造成体系中混有空气。
实验要求读取平衡瞬间的压力和温度,应尽量做到迅速读取,以保证一致性。
4.实验小体会:此次试验为两人合作,一人观察平衡球,另一人读取数据,所以两人的配合程度直接关系到实验的速度和准确度。
一开始我们配合的不是很密切,为保证不错过平衡点,只得早早准备好,因而有点事倍功半。
但后来我们渐渐熟练了对方的特点,就轻松多了。
所以这种合作实验双方一开始一定不能松懈,要尝试去找寻一些规律,并调整自己,耐心点,两人自然就达成默契了。
另外,这个实验的顺序是从高温到低温测量,实验过程中的节奏感很强,要做到井然有序,不慌不忙。
参考资料:①物理化学实验电子讲义刘光明中国科学技术大学2012年②物理化学(第五版) 上册付献彩、沈文霞等高等教育出版社2006 年7月第5版③蒸汽压和沸点的数据来自百度百科The Determination of Saturated VapourPressure of Cyclohexane Abstract:We apply dynamic method to research the relationship between saturate vapor pressure of liquid and temperature. To measure different saturate vapor pressure under different temperature, we calculated the molar heat of vaporization of the liquid according to Clapeyron-Clausius equation, and learn some technology about barometer and vacuum pump.Key words:saturate vapor pressure molar heat of vaporizationdynamic method Clapeyron-Clausius equation附件:实验数据处理1. 仪器/药品主要参数:1/10℃分度水银温度计测量误差:0.05℃。
1mm 刻度直尺测水银柱高度的测量误差:0.5mm。
2.原始数据处理1)大气压的计算初始结束平均大气压(cmHg) 76.340 76.375 76.358合肥重力加速度g=9.7933m/s,水银密度ρHg=13.5575g·cm-3 根据公式P = ρgh,可以得到试验的大气压是101513Pa,后面大气压的计算也是通过这种方式求得。
2)环己烷的蒸汽压和温度关系注:未处理的数据为黑色字体,处理过为蓝色字体。
第一组:序号左侧水银柱高度/cm右侧水银柱高度/cm水银柱高度差/cm饱和蒸汽压p/Pa沸点(℃)沸点T(K)0 0.00 0.00 0.00 101513 80.65 353.801 -2.00 2.65 4.65 95339.1 78.60 351.752 -3.80 4.45 8.25 90559.3 77.00 350.153 -5.40 6.20 11.60 86111.4 75.35 348.504 -7.45 8.20 15.65 80734.1 73.30 346.455 -9.30 10.10 19.40 75755.2 71.25 344.406 -11.50 12.30 23.80 69913.2 68.75 341.907 -13.35 14.10 27.45 65066.9 66.65 339.808 -15.60 16.30 31.90 59158.5 63.90 337.059 -17.45 18.20 35.65 54179.5 61.25 334.4010 -19.55 20.30 39.85 48603.1 58.15 331.30以测得的蒸汽压p对温度T作图:第二组:序号左侧水银柱高度/cm右侧水银柱高度/cm水银柱高度差/cm饱和蒸汽压/Pa沸点(℃)沸点(K)0 0.00 0.00 0.00 101513 80.65 353.801 -1.55 2.10 3.65 96666.8 79.10 352.252 -3.40 4.10 7.50 91555.1 77.30 350.453 -5.40 6.10 11.50 86244.2 75.35 348.504 -7.50 8.20 15.70 80667.7 73.20 346.355 -9.50 10.20 19.70 75356.8 71.05344.20 6 -11.85 12.60 24.45 69050.1 68.40 341.55 7 -13.50 14.30 27.80 64602.2 66.40 339.55 8 -15.35 16.20 31.55 59623.2 64.15 337.30 9 -17.40 18.20 35.60 54245.9 61.40 334.55 10-19.4520.1039.5549001.458.30 331.45以测得的蒸汽压p 对温度T 作图:第三组: 序号左侧水银柱高度右侧水银柱高度/cm水银柱高度差/cm饱和蒸汽压/Pa沸点(℃)沸点(K)/cm0 0.00 0.00 0.00 101513 80.60 353.751 -1.40 2.00 3.40 96998.7 79.10 352.252 -3.25 4.00 7.25 91887.0 77.40 350.553 -5.40 6.10 11.50 86244.2 75.35 348.504 -7.40 8.10 15.50 80933.3 73.35 346.505 -9.35 10.10 19.45 75688.7 71.25 344.406 -11.40 12.10 23.50 70311.4 68.95 342.107 -13.25 14.00 27.25 65332.4 66.80 339.958 -15.40 16.10 31.50 59689.6 64.15 337.309 -17.20 17.90 35.10 54909.8 61.65 334.8010 -19.30 20.10 39.40 49200.6 58.50 331.65 以测得的蒸汽压p对温度T作图:3)环己烷的lnp和1/T关系(蒸汽压:p/Pa,温度T/K)数据表如下:第一组第二组第三组Lnp1 1/T10-3K-1Lnp2 1/T10-3K-1Lnp3 1/T10-3K-111.52794215 2.826452.82645562511.527942.82685512411.52794111.46519508 2.842922.83889283211.479022.83889283211.48245211.41376016 2.855922.85347410511.424702.85266010611.42831311.36339709 2.869442.86944045911.364932.86944045911.36494411.29891632 2.886422.88725277911.298092.88600288611.30138511.23526237 2.903602.90528762311.229992.90360046511.23439611.15500975 2.924832.92782901511.142592.92312189411.16069711.08317125 2.942912.94507436311.07600 2.9416090611.08724810.98797556 2.966912.96471983410.995802.96471983410.99691910.90005789 2.990432.98908982210.901282.98685782610.913451010.79144259 3.018413.01704631210.799603.01522689610.80366①由第一组数据作图得图一:由公式ln 'P A H RT =-∆知,图一曲线的斜率为-RΔH=-3.8336*103K ,∴ΔH 1=3.8336*103*8.314J ·mol -1=31.87kJ ·mol -1将p = 101325Pa 代入拟合直线方程lnp=-3.8336*103/T+22.364 解得纯水的正常沸点为Tb 1= 353.72 K②由第二组数据可得图二:由公式ln 'P A H RT =-∆知,图二曲线的斜率为-RΔH=-3.8355*103K ,∴ΔH 2=3.8355*103*8.314J ·mol -1=31.88kJ ·mol -1将p = 101325Pa 代入拟合直线方程lnp=-3.8355*103/T+22.370 解得纯水的正常沸点为Tb 2= 353.70 K③由第三组数据可得图三:由公式ln 'P A H RT =-∆知,图三曲线的斜率为-RΔH=-3.8459*103K ,∴ΔH 3=3.8459*103*8.314J ·mol -1=31.97kJ ·mol -1将p = 101325Pa 代入拟合直线方程lnp=-3.8459*103/T+22.400解得纯水的正常沸点为Tb 3= 353.68 K结合①②③得,ΔH =)(321ΔH ΔH ΔH 31++=31.91kJ ·mol -1=T b )(321Tb Tb Tb 31++= 353.70 K环己烷在20℃下的理论摩尔汽化热为33.055kJ/mol 相对误差为|31.91-33.055|/33.055=3.75% 环己烷理论沸点为(80.7+273.15)=353.85K相对误差为|353.70-353.85|/353.85=0.0424%。