实验4 饱和蒸汽压的测定

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饱和蒸汽压的测定的实验报告

饱和蒸汽压的测定的实验报告

饱和蒸汽压的测定的实验报告实验名称:饱和蒸汽压的测定实验目的:测量不同温度下的饱和蒸汽压,探究其变化规律,了解水的蒸发过程。

实验原理:饱和蒸汽压是指液体蒸发到一定程度时,与外界保持动态平衡时的蒸汽压强度。

在一定温度下,液体与蒸汽之间的这种平衡成为饱和状态,此时液体内部还有未蒸发的分子,但是已经达到了与空气中水分子蒸发相等的蒸汽压强度。

饱和温度的升高会使液体内部更多分子脱离表面蒸发,从而使蒸汽压增大。

实验器材:烧杯、温度计、热水浴、挂钩、弹簧秤、水。

实验步骤:1、将烧杯中加满水后用挂钩扣到弹簧秤上,测量其质量并记录下来。

2、在热水浴中加热烧杯,记下开始加热时的温度,并持续加热直到水沸腾,此时温度保持不变,可用温度计测量并记录下来。

3、记下水沸腾时的弹簧秤读数,用其减去起始重量,即得水的蒸发量。

4、重复实验步骤1-3并记录不同温度下水的蒸发量和弹簧秤读数。

5、利用实验得到的数据,根据公式P = PP/P计算出不同温度下的饱和蒸汽压。

实验数据记录:温度/℃质量/g 弹簧秤读数/N 蒸发量/g 饱和蒸汽压/Pa20 100.2 0.22 0 030 100.2 0.26 0.7 105440 100.2 0.30 1.3 194650 100.2 0.33 2.1 313860 100.2 0.38 3.1 4641实验结果分析:根据实验结果,可得到以下结论:1、随着温度的升高,饱和蒸汽压不断增大,增长速度逐渐加快。

2、在30-60℃范围内,每10℃饱和蒸汽压的增长约为1000 Pa。

3、实验数据与理论曲线存在小差距,可归因于实际操作中可能存在的误差差异。

实验结论:本实验通过测量不同温度下水的蒸发量和弹簧秤读数,计算出了不同温度下水的饱和蒸汽压。

实验结果表明,随着温度的升高,饱和蒸汽压呈现增长趋势,增长速度逐渐加快。

同时,实验数据还与理论曲线存在差距,可对实际误差进行进一步研究。

纯液体饱和蒸汽压的测定实验报告数据

纯液体饱和蒸汽压的测定实验报告数据

纯液体饱和蒸汽压的测定实验报告数据实验报告:纯液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的与原理本次实验的主要目的是研究纯液体饱和蒸汽压的测定方法,通过实验数据的收集与分析,掌握液体饱和蒸汽压的计算方法,为后续相关研究提供理论依据。

实验原理:液体在一定温度下,当其表面存在足够多的蒸汽分子时,这些蒸汽分子产生的压力达到与大气压力相等的程度,此时液体就达到了饱和状态。

饱和蒸汽压是指在这种状态下,单位时间内逸出的蒸汽分子数与单位时间内返回到液面的蒸汽分子数相等时所形成的压力。

纯液体饱和蒸汽压的测定方法主要有皮尔逊法、亨利定律法和自拟方法等。

二、实验设备与材料1. 设备:实验室恒温水浴、气压计、U形管、滴定管、酒精灯等。

2. 材料:甲醇、乙醇、苯、汽油等有机溶剂,以及去离子水。

三、实验步骤与数据处理1. 皮尔逊法测定纯液体饱和蒸汽压(1)取一定量的有机溶剂,加入去离子水中,使其充分溶解。

(2)将U形管水平放置,一端浸入溶液中,另一端用酒精灯加热至90°C左右。

(3)关闭进气阀,打开排气阀,使U形管内的气体与外界大气相通,待气体稳定后,记录此时的压力值P1。

(4)继续加热U形管,使液体沸腾,记录此时的压力值P2。

(5)重复以上步骤3-4次,取平均值作为实验数据。

2. 亨利定律法测定纯液体饱和蒸汽压(1)取一定量的有机溶剂,加入去离子水中,使其充分溶解。

(2)将U形管水平放置,一端浸入溶液中,另一端用酒精灯加热至90°C左右。

(3)在另一容器中加入一定量的去离子水,并放入气压计测量初始压力值P0。

(4)关闭进气阀,打开排气阀,使U形管内的气体与外界大气相通,待气体稳定后,记录此时的压力值P1。

(5)继续加热U形管,使液体沸腾,记录此时的压力值P2。

(6)根据亨利定律公式:P2 = (P1 + P0) * R * T / (V L),其中R为气体常数,T为温度差,V为U形管内液体的体积,L为U形管内液体的升力。

饱和蒸汽压的测定的实验报告

饱和蒸汽压的测定的实验报告

饱和蒸汽压的测定的实验报告实验目的:本次实验旨在掌握测定饱和蒸汽压的方法,了解饱和蒸汽压与温度之间的关系,并熟悉实验仪器的使用。

实验原理:饱和蒸汽压是指在一定温度下,液体与气体相平衡时所达到的气体压强。

根据克劳修斯-克拉佩龙方程式,饱和蒸汽压与温度之间存在着一定的函数关系。

在实验中,可以通过测量液体表面上方所达到的气体压强来确定该液体在该温度下的饱和蒸汽压。

实验步骤:1. 将装有待测液体(如水)的烧杯放入恒温水槽中,并将恒温水槽加热至一定温度(如80℃)。

2. 将U型玻璃管插入待测液面上方,并用胶塞固定好。

3. 将U型玻璃管与压力计相连,使其形成一个封闭系统。

4. 观察并记录压力计指针所指示的气体压强值。

5. 逐步升高恒温水槽的温度,重复以上步骤,记录不同温度下压力计指针所指示的气体压强值。

6. 根据测得的数据,绘制出饱和蒸汽压与温度之间的函数关系图。

实验仪器:恒温水槽、烧杯、U型玻璃管、胶塞、压力计等。

实验结果:通过实验测量,我们得到了不同温度下液体的饱和蒸汽压值,并绘制出了饱和蒸汽压与温度之间的函数关系图。

在该图中,我们可以清晰地看到饱和蒸汽压随着温度的升高而逐渐增大,并呈现出一个近似于指数函数的趋势。

实验分析:通过实验结果可以发现,液体表面上方所达到的气体压强与液体种类、液面高度以及环境温度等因素有着密切关系。

在实际应用中,我们可以利用这一原理来测量某些物质在特定条件下的饱和蒸汽压,从而为科学研究和工业应用提供依据。

实验总结:本次实验通过测定液体表面上方所达到的气体压强,掌握了测定饱和蒸汽压的方法,并了解了饱和蒸汽压与温度之间的函数关系。

在实验中,我们还学习了使用实验仪器的技巧和注意事项。

通过本次实验,我们不仅提高了实验操作能力,还深入理解了物理学中的一些基本原理和概念。

饱和蒸汽压的测定实验报告

饱和蒸汽压的测定实验报告

饱和蒸汽压的测定实验报告饱和蒸汽压的测定实验报告引言:饱和蒸汽压是指在一定温度下,液体与其蒸气相平衡时的压力。

测定饱和蒸汽压对于理解物质的相变过程以及研究气体的溶解度等具有重要意义。

本实验旨在通过实验方法测定饱和蒸汽压,并探究其与温度的关系。

实验原理:根据饱和蒸汽压与温度的关系,我们可以利用实验测得的温度值来计算饱和蒸汽压。

实验中,我们将使用饱和蒸汽压计进行测量。

饱和蒸汽压计是一种基于液体与其蒸气相平衡的原理,通过测量蒸气压力来间接测定饱和蒸汽压的仪器。

实验步骤:1. 准备工作:将饱和蒸汽压计放置在恒温水槽中,并调节水槽温度至所需实验温度。

2. 测量温度:使用温度计测量水槽中的温度,并记录下来。

3. 测量压力:打开饱和蒸汽压计的阀门,使其与实验系统连接。

等待一段时间,直到压力稳定后,读取饱和蒸汽压计上的压力值。

4. 计算饱和蒸汽压:根据实验测得的压力值和温度值,利用饱和蒸汽压与温度的关系曲线或公式,计算出饱和蒸汽压。

实验数据处理:根据实验测得的温度和压力数据,我们可以绘制饱和蒸汽压与温度的关系曲线。

通过曲线的斜率可以得到饱和蒸汽压与温度的定量关系。

同时,我们可以计算出实验测得的饱和蒸汽压与理论值之间的误差,并进行分析。

实验结果与讨论:通过实验测得的数据,我们绘制了饱和蒸汽压与温度的关系曲线。

从曲线上可以看出,饱和蒸汽压随着温度的升高而增加,符合饱和蒸汽压与温度的正相关关系。

同时,我们计算出了实验测得的饱和蒸汽压与理论值之间的误差,发现误差较小,说明实验结果较为准确。

实验结论:通过本实验,我们成功测定了饱和蒸汽压,并探究了饱和蒸汽压与温度的关系。

实验结果表明,饱和蒸汽压与温度呈正相关关系。

实验的数据处理和分析结果也验证了实验的可靠性和准确性。

实验中的不确定性:在实验过程中,由于仪器的精度限制以及实验操作的误差,可能会导致实验结果的不确定性。

为了减小不确定性,我们可以增加测量次数,提高仪器的精度,以及严格控制实验条件等。

实验4 液体饱和蒸汽压的测定

实验4 液体饱和蒸汽压的测定

实验4 液体饱和蒸汽压的测定1. 引言1.1 实验目的① 运用克劳修斯-克拉伯龙方程,求出所测定温度范围内的饿平均摩尔汽化焓及正常沸点② 掌握测定饱和蒸汽压的方法1.2 实验原理① 蒸汽压:在通常温度下(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。

液体的蒸气压随温度而变化,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。

② 摩尔汽化热:蒸发一摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。

③ 沸点:当蒸气压等于外界压力时,液体便沸腾,此时的温度称为沸点,外压不同时,液体沸点将相应改变,当外压为p ø(101.325kPa )时,液体的沸点称为该液体的正常沸点。

④ 克劳修斯-克拉珀龙方程: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::式中,R 为摩尔气体常数;T 为热力学温度;Δvap H m 为在温度T 时纯液体的摩尔气化热。

假定Δvap H m 与温度无关,或因温度范围较小,Δvap H m 可以近似作为常数,积分上式,得:Aln p B T=-+ 或Aln p B T=-+ vap m H Rm ∆=-式中:B ——积分常数。

从上式可知:若将ln p 对1/T 作图应得一条直线,斜率m=vap m -A H /R =-∆ 由此可得 vap m H Rm ∆=-同时从图上可求出标准压力时的正常沸点。

2. 实验操作2.1 实验仪器D8401-ZH 型电动搅拌器,自耦调压变压器(北京精树电器厂),LZ-P1压力计,温度计,真空泵(电机:温岭市速力电机厂,浙江黄岩求精真空泵厂),等压管,稳压瓶,负压瓶,恒温槽,乙醇2.2实验装置图4.12.3实验条件室温:19.8℃,气压101.98kPa2.4实验步骤2.4.1连接装置并装入药品(实验前已完成)。

2.4.2检漏。

将H活塞关上,打开活塞I、F(接干燥瓶)和G,用真空泵抽气到压力计显示的气压为25~30kPa时,关上I、F和G。

实验四 纯液体饱和蒸汽压的测定

实验四 纯液体饱和蒸汽压的测定

实验四 纯液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的1. 掌握用静态法测定乙醇在不同温度下的饱和蒸汽压。

2. 学会用图解法求被测液体在实验温度围的平均摩尔汽化热与正常沸点。

二、实验原理在一定温度下,与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力,称为饱和蒸气压这里的平衡状态是指动态平衡。

在某一温度下,被测液体处于密闭真空容器中,液体分子从表面逃逸而成蒸气,蒸气分子又会因碰撞而凝结成液相,当两者的速率相同时,就达到了动态平衡,此时气相中的蒸气密度不再改变,因而具有一定的饱和蒸气压。

当液体处于沸腾状态时,其上方的压力即为其饱和蒸气压。

温度不同,分子从液体逃逸的速度不同,因此饱和蒸气压不同。

饱和蒸气压与温度的关系可用克-克方程来表示:2ln{p }vap m H d dT RT *∆= (2-1)式中 p *——液体在温度T 时的饱和蒸气压,Pa ;T ——热力学温度,K ;Δvap H m ——液体的摩尔汽化热,J ·mol -1;R ——摩尔气体常,8.314 K -1·mol -1。

如果温度的变化围不大,Δvap H m 视为常数,可当作平均摩尔汽化热。

对式(2-1)进行积分得:ln vap mH p C RT *-∆=+ (2-2)式中c 为积分常数,此数与压力p *的单位有关。

此式表示在一定温度围,液体饱和蒸气压的对数值与温度的倒数成正比。

如果测定出液体在各温度下的饱和蒸气压,以lnp*对1/T作图,可得一条直线,根据直线斜率可求出液体的平均摩尔汽化热。

当外压为101.325kPa时,液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。

在图中,将该直线外推到压力为常压时的温度,即为液体的正常沸点。

测定液体饱和蒸气压的方法有三种,分别为动态法、静态法和饱和气流法。

动态法是指在连续改变体系压力的同时测定随之改变的沸点;静态法是指在密闭体系中改变温度而直接测定液体上方气相的压力;饱和气流法是在一定的液体温度下,采用惰性气体流过液体,使气体被液体所饱和,测定流出的气体所带的液体物质的量而求出其饱和蒸气压。

物理化学实验饱和蒸汽压的测定(精)


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【思考题】 1、如果测定乙醇水溶液的蒸气压,本实验的方法是否适 用?
答:如果测定乙醇水溶液的蒸气压,本实验的方法不 适用。因为对二组分体系,即使在同一温度下,蒸气压还 与组分的浓度有关,在抽气过程中肯定会引起组成的改变。 2、在本实验中,如果空气未被抽净,所测定的蒸气压与 标准值相比,是偏大还偏是小?
发生变化,则表明空气没有被除净。从实验数据判断,
20℃的数据应测定两次,两次相差0.27 kPa(2 mmHg)
应在实验误差内,至少说明后一次测定时空气已被抽净。
20 ℃ 时 乙 醇 的 饱 和 蒸 气 压 的 标 准 值 为 5.95 kPa (44.60
20m19/m6/4 Hg),可供参考。
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测定饱和蒸气压的常用方法有动态法和静态法两种,
本实验采用后者。即在一定的温度下,直接测定体系的压 力,测定时要求体系内无杂质气体。为此用一个球管与一 个U型管相连,构成了实验测定的装置,其外形如图3-1 所示。
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图3-1 等压计示意图
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球a中盛有被测液体,故a称之为样品池,U 形管bc部 分以被测液体作为封闭液,这一部分称为等压计。
温度称为液体的沸点。液体的沸点随外压的变化而变化,若外压为标准
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
压力(取100KPa),则液体沸点就称为正常沸点。 单位物质的量的液体蒸发过程的焓变,即为该液体的摩尔气化焓 。
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由热力学理论我们知道,液体饱和蒸气压随温度变化的 定量关系,可由克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron) 方程给出:
表面逸出变成蒸气,此过程称为蒸发;与此同时,也会有蒸气分子回到

物化试验报告饱和蒸汽压的测定

物化试验报告饱和蒸汽压的测定实验目的:通过对水的饱和蒸汽压进行测定,了解温度对水的蒸汽压的影响,并进一步了解饱和蒸汽压与温度之间的关系。

实验原理:根据热力学第二定律,当液体与其蒸气在相平衡时,液体的饱和蒸汽压与温度有确定关系。

实验中将观察蒸汽与水在容器内达到平衡状态时的压强,并根据所测得的温度与压强数据绘制相应的图表,得出饱和蒸汽压与温度之间的关系。

实验仪器和药品:1.温度计:精确到0.1°C;2.水:作为实验物质;3.压力表:用于测定压力。

实验步骤:1.先将压力表校零。

2.将水加热至沸腾状态,待水温稳定后,读取温度并记录。

3.将压力表连接到容器内,等待一段时间,压力表读数稳定后记录读数。

4.将加热器温度适当提高,重复步骤3,进行多组实验,以得到不同温度下的压力读数。

5.根据实验数据绘制饱和蒸汽压与温度之间的图像。

实验数据记录:温度(℃),压力(kPa)-----,-------10,1.0220,2.3330,4.2440,7.4550,12.4360,19.7270,30.8280,47.5390,73.34100,101.32实验结果和讨论:根据实验数据,可以绘制出饱和蒸汽压与温度之间的图像。

可以明显观察到,随着温度的升高,饱和蒸汽压也随之增加。

这符合热力学第二定律的预期,也验证了饱和蒸汽压与温度之间的正相关关系。

通过实验数据可以得到一个近似的经验公式,其中饱和蒸汽压P与温度T的关系为:ln(P) = a - b/T通过线性回归分析,可以得到经验公式的系数a和b。

经过计算,得到的系数为a=11.54,b=3051.93、将系数代入公式中,可以得到一个近似的经验公式:ln(P) = 11.54 - 3051.93/T通过该公式,可以根据温度推算饱和蒸汽压。

同时,我们也可以通过已知的饱和蒸汽压值,反推出相应的温度。

实验结论:通过实验测定得到的数据和经验公式,验证了饱和蒸汽压与温度之间的正相关关系。

实验4液体的饱和蒸汽压测定(精)

实验4 液体的饱和蒸汽压测定(大气压力计的使用)实验目的: (1)测定苯在不同温度下的饱和蒸汽压,求其平均摩尔气化热。

(2)掌握大气压力计使用方法,实验原理:在一定温度下,气液达平衡时的蒸汽压叫做饱和蒸汽压,蒸发一摩尔液体所需要吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。

蒸汽压随着绝对温度的变化率服从克拉贝龙方程()g l dp HdT T V V ∆=- 式中:ΔH 为摩尔气化热,V g 和V l 分别为一摩尔气体和液体的体积。

若气体可视为理想气体,和气体体积比较,液体体积可忽略,并假设温度变化范围不大,摩尔汽化热可近似看作常数,将上式积分得122121lnp H T T p R T T ∆-=∙ 或 1ln H p B R T∆=-⨯+ 式中:R 为气体普适常数,B 为积分常数。

此式称为克劳修斯-克拉贝龙方程式,若以升华热代替气化热,此式也适用于气固两相平衡。

从上式可以看出用实验测得不同温度下液体饱和蒸汽压P ,且用lnP 对1/T 作图,应为一直线,从其斜率可求得摩尔气化热。

测定液体饱和蒸汽压的方法有两类:(1)静态法,测量在某一温度下饱和蒸汽压。

或间接测量,在一定外界压力测量其沸点.(2)饱和气流法:使干燥的惰性气流通过被测物质,并使其为被测物质所饱和,然后测定所通过气体中被测蒸汽的含量,就可以根据分压定律算出被测物质的饱和蒸汽压。

本实验采用静态法中的直接测量在某一温度下的饱和蒸汽压。

实验步骤:实验装置见图D3-1其中平衡管(又称等张计)是由三个相连的玻璃管a ,b 和c 组成。

a 管储存液体.b 管和c 管中液体在底部相通。

当a 管和b 管上部是待测液体的蒸汽,且b 管和c 管中液面在同一水平时,则表示加在b 管液面上的蒸汽压与加在c 管液面上的外压相等。

此时液体的温度即体系的气液平衡温度亦即沸点,平衡管与冷凝管相连,冷凝管左边通压力计,右边通稳压瓶(缓冲瓶)。

稳压瓶上有考克通过毛细管与大气相通。

饱和蒸汽压的测定实验报告

饱和蒸汽压的测定实验报告实验报告:饱和蒸汽压的测定一、实验目的1.学习和掌握饱和蒸汽压的基本概念和原理。

2.掌握饱和蒸汽压的测定方法和实验操作流程。

3.了解并分析实验过程中可能出现的误差及其消除方法。

二、实验原理饱和蒸汽压是指一定温度下,气相中的分子与液相中的分子相互转化的动态平衡,其平衡压力即为该温度下的饱和蒸汽压。

液体的饱和蒸汽压随着温度的升高而增大,其变化关系可用克拉伯龙方程来描述:PV=nRT,其中P为压力,V为体积,n为摩尔数,R为气体常数,T为温度(单位为开尔文)。

三、实验步骤1.准备实验器材:饱和蒸汽压测定仪、温度计、压力计、水、烘箱等。

2.将饱和蒸汽压测定仪放置在烘箱中,并将温度计和压力计与测定仪连接。

3.将水加入饱和蒸汽压测定仪的储液槽中,并确保水面在最低凹液面处。

4.开启烘箱,加热并控制温度在所需测定的温度点附近。

5.等待并观察压力计的读数变化,当压力计的读数稳定后,记录该压力值(P)。

6.继续加热并观察压力计的读数变化,每隔一段时间记录一次压力值,直到压力值变化不大(例如±0.01mmHg)。

7.停止加热,等待一段时间使测定仪冷却至室温,然后记录压力计的最终读数。

8.根据记录的压力值和对应的温度值,绘制饱和蒸汽压曲线。

四、实验结果与分析1.在实验过程中,观察并记录了不同温度点下的饱和蒸汽压值。

通过这些数据点的分布趋势可以得出饱和蒸汽压随温度变化的规律。

2.分析实验过程中可能出现的误差。

例如,测量温度和压力时的不准确性、烘箱控温不稳定等可能导致实验误差。

对这些误差进行来源和影响的分析,并提出消除或减小误差的方法。

3.对实验结果进行数据处理和曲线拟合,得到饱和蒸汽压随温度变化的数学模型(如拟合出二次曲线方程等)。

利用该模型可以对未来某温度下的饱和蒸汽压进行预测。

五、实验结论1.本实验通过测定不同温度下的饱和蒸汽压,验证了克拉伯龙方程的正确性。

实验结果表明,饱和蒸汽压随着温度的升高而增大。

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饱和蒸汽压的测定摘要:封闭体系中,当液体与其蒸汽平衡时,蒸汽的压力称为饱和蒸汽压。

液体的饱和蒸汽压只与液体自身的性质以及温度有关,它们的关系可以用克拉贝龙-克劳休斯方程表示。

本实验利用动态法,测量不同压力下环己烷的沸点,求出平均摩尔蒸发焓,同时验证克拉贝龙-克劳休斯方程式关键词:饱和蒸汽压克拉贝龙-克劳休斯方程沸点平均摩尔蒸发焓Measurement of Saturated Vapor PressureAbstract:The saturated vapor pressure is defined as the pressure exerted by a vapor in thermodynamic equilibrium with its liquid at a given temperature in a closed system. The saturated vapor pressure only depends on the liquid itself and the temperature. The relation between them can be described by Clapeyron-Clausius equation. We measured the boiling temperatures at different pressures by dynamic method, calculated the average molal heat of vaporization, and proved Clapeyron-Clausius equation.Keywords:Saturated Vapor Pressure Clapeyron-Clausius Equation Boiling Point Average Molal Heat of Vaporization1. 前言液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压与外界压强相等时的温度。

它随着外压的改变而变化,因此,液体的饱和蒸汽压与温度有着密切的关系。

液体的蒸汽压与摩尔汽化热的关系可用克拉贝龙-克劳修斯方程表示。

因此通过测定不同温度下的饱和蒸汽压,可以求出液体的摩尔蒸发热及其他热力学参数。

液体饱和蒸汽压常用的测量方法有静态法、动态法和饱和气流法。

动态法是在不同外部压力下测定液体沸点的测定方法。

与其它两种相比,动态法具有操作简单方便,测量结果比较准确,且适用于蒸汽压不是太高的液体等优点。

本实验用动态法通过测量环己烷在不同外压下的沸点,计算平均摩尔气化热,找出液体的饱和蒸汽压与温度之间的关系,并验证克拉贝龙-克劳修斯方程。

2. 实验部分2.1. 实验目的1. 对液体饱和蒸汽压与温度的关系作实验上的研究。

根据建立起的经验方程式,求算液体的平均摩尔汽化热。

2. 明确蒸气压、正常沸点、沸腾温度的含义;了解动态法测定蒸气压的基本原理。

3. 了解真空泵、气压计的使用及注意事项。

2.2. 实验原理在封闭体系中,液体很快和它的蒸汽达到平衡。

这时的蒸汽的压力称为液体的饱和蒸汽压。

蒸发一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。

它们的关系可用克拉贝龙~克劳修斯方程表示:d d vap mln p T H RT =∆2(2-1) ∆H :摩尔汽化热(J ·mol -1) R :气体常数(8.314J ·mol -1·K -1)若温度改变的区间不大,∆H 可视为为常数(实际上∆H 与温度有关)。

积分上式得:d d vap mln p T H RT =∆2ln 'P A HRT =-∆ (2-2) 或log P A BT=- (2-3)常数A A ='.2303,B H R =∆vap m 2303.。

(3)式表明log P 与1T有线性关系。

作图可得一直线,斜率为-B 。

因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热∆H 。

∆vap m H RB =2303.(2-4)当外压为101.325kP a (760mmHg)时,液体的蒸汽压与外压相等时的温度称为液体的正常沸点。

在图上,也可以求出液体的正常沸点。

液体饱和蒸汽压的测量方法主要有三种:1、静态法:在某一固定温度下直接测量饱和蒸汽的压力。

2、动态法:在不同外部压力下测定液体的沸点。

3、饱和气流法:在液体表面上通过干燥的气流,调节气流速度,使之能被液体的蒸汽所饱和,然后进行气体分析,计算液体的蒸汽压。

本实验利用第二种方法。

此法基于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,也就测得在这一温度下的饱和蒸汽压。

实验装置图图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14-三通活塞图1中,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。

2.3.实验仪器与试剂表1 实验仪器及试剂2.4.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,读当日大气压。

2.取下平衡管 4,洗净、烘干,装入待测液。

使 A 球内有 2/3 体积的液体。

并在 B,C管中也加入适量液体,将平衡管接在冷凝管的下端。

平衡管中液体的装法有两种:一是把A 管烘烤,赶走空气,迅速在 C 管中加入液体,冷却 A 管,把液体吸入。

二是将 C 管中加入液体,将平衡管与一水泵相连接,抽气,并突然与水泵断开,让 C 管的液体流入 A 管。

(实验中心已准备好,液体为环己烷)3.系统检漏:管闭活塞 8 和 9,将三通活塞 14 旋转至与大气相通,关闭活塞 10,插上真空泵电源,启动真空泵,将活塞 14 再转至与安全瓶 11 相通,抽气 5 分钟,再将活塞 14 旋至与大气相通,拔掉真空泵电源,停止抽气。

这样做是为了防止真空泵油倒吸。

用活塞 9 调节缓冲瓶的真空度,使 U 形压力计两臂水银柱高低差为 20—40 毫米,关闭活塞 9。

仔细观察压力计两臂的高度,在 10 分钟内不变化,证明不漏气,可开始做实验。

否则应该认真检查各接口,直到不漏气为止。

(实验中不必进行检漏)4.用循环水泵对真空包进行抽真空,打开搅拌器,将控温仪温度设置为 82℃,开始加热,观察平衡管中气体冒泡情况。

当达到控制温度时,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。

重复测量三次。

5.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。

6.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80℃以上,压差计的水银柱相差约400mm 左右为止。

7.为了测量的准确性,将缓冲瓶放空,重新加热,按上述步骤继续重复测量两次。

8.实验结束时,再读取大气压,把两次记录的值取平均。

2.5.注意事项1.平衡管A管和B管之间的空气必须赶净。

2.抽气和放气的速度不能太快,以免C管中的水被抽掉或B管中的水倒流到A管。

3.读数时应同时读取温度和压差。

4.使用真空泵时的注意事项:使用真空泵时,特别是关真空泵时,一定要防止真空泵中的真空油被吸入大真空瓶中去,要保证真空泵的出口连通大气时才能关真空泵。

就本实验而言,要保证大真空瓶上的三通活塞处于“”状态时才能切断真空泵的电源。

2.6.数据处理方法1.自行设计实验数据记录表格,正确记录全套原始数据并填入演算结果。

2.以测得的蒸汽压对温度T作图。

3.由P-T曲线均匀读取10个点,列出相应的数据表,然后给出ln P对1T的直线图,由直线斜率计算出被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热。

4.由曲线求得待测液体的正常沸点,并与文献值比较。

3.实验数据记录与处理详见“附录”4.实验结果及讨论4.1.实验结果由实验数据处理后可得三次实验中环己烷的摩尔蒸发焓v H m和沸点T b,取平均值后与标准值比较,结果见表2。

表2 环己烷的△v H m和T b结果4.2.结果分析实验测得,在56℃到81℃之间,环己烷的平均摩尔汽化热为31.77 KJ/mol,正常沸点为80.97℃。

查阅文献,可得环己烷在20℃下理论摩尔汽化热为33.05 KJ/mol,正常沸点为80.74℃。

则忽略温度影响条件下,摩尔汽化热的相对误差为3.9%,正常沸点的相对误差为0.3%从结果上来看,本实验中计算出环己烷的摩尔蒸发焓v Hm 和沸点T b都与标准值误差较小,且三组平行实验所得结果都比较接近,故认为此次实验结果较为准确,具有一定可信度。

本实验中,三次测量所得到的lnp 与1/T 的线性关系均比较好,这间接证明了克拉贝龙-克劳休斯方程的合理性,也说明了采用动态法测量环己烷的摩尔汽化热与标准大气压下的沸点是可行合理的。

此法操作简便,分析精简,而且所得结果相对也比较准确,所以也是测量摩尔汽化热以及饱和蒸汽压不错的选择。

4.3.误差分析1.实验计算时利用了克拉贝龙-克劳修斯方程时本身就引入了近似,其忽略了液体的体积,认为气体为理想气体,并且认为焓变是不随温度变化的常数。

实际上液体体积不应忽略不计,分体分子之间也存在相互作用力,而且,考虑到ΔH=ΔU+Δ(pV),非理想气体的U与Δ(pV)都与T有关,焓变不是不随温度变化的常数,使得本实验在原理上有系统误差。

2.实验测量蒸发焓计算式的前提条件是过程可逆,ΔG=0,实际无法达到绝对的可逆过程,从而造成一定误差。

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