液体饱和蒸气压的测定
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 ∆。
实验三纯液体饱和蒸气压的测定
&实验 纯液体饱和蒸气压的测定一、 实验目的 1、 掌握静态法测定不同温度下纯液体饱和蒸气压的方法 2、 根据克-克方程计算被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热和正常沸点 3、 加深对纯液体饱和蒸气压、正常沸点、气液平衡概念的理解 4、初步掌握真空实验技术二、 实验原理1、 基本概念（1） 液体饱和蒸气压：在一定温度下，纯液体与其蒸气达到两相平衡时，气相的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压。
（2） 正常沸点：当液体饱和蒸气压等于一个标准大气压的外压时的气液平衡温度称为该液体的正常沸点。
2、 基本原理（1） 液体饱和蒸气压与温度的关系：克-克方程2ln RTH dT p d mv ∆= （2） 利用克-克方程的不定积分式计算m v H ∆c RTH p mv +∆-=ln 图解法、最小二乘拟合法求直线斜率R H m v /∆- （3） 图解求出正常沸点当p=760mmHg 时，从图中查出1/T 值，推算出T 正常 动态法：又叫沸点法，测定待测液体在指定外压下的沸点。
静态法：又叫等压计法，测定待测液体在指定温度下的蒸气压。
三、 仪器装置（略）四、 实验步骤 1、 检漏 2、 赶空气3、 读取大气压值4、 测定正常沸点（平行测定三次）5、 测定不同温度下饱和蒸气压6、 再次读取大气压值五、 数据处理2、 作图：lnp ~ 1/T3、 计算斜率：RH tg mv ∆-=θ 4、 求出正常沸点T 正常5、验证楚顿规则（Trouton’s Rule ）：1188--⋅⋅≈∆mol K J T H mv 正常六、 误差分析 1、系统误差：克-克方程推导过程中引入了假设条件 克拉贝龙方程：mv mv V T H dT dp ∆∆= （气液平衡） 假设：（1） 液相的体积跟气相比可以忽略不计 （2） 气相可视为理想气体则pRTg V l V g V V m m m m v =≈-=∆)()()( 2ln RTH dT p d mv ∆= 2、随机误差：压力和温度的测量都有随机误差，误差传递表达式为))ln (()(ln ln p c p pT T H H pRT cRT H c RTHp -∆+∆±=∆∆∆∴-=∆+∆-=3、图解法求斜率θtg m =的误差)22()()()22(11ln ln 1212121212122212h h h L L L m m H H m dmH H d m R H h h hL L L m m L L h h T T p p m -∆+-∆±=∆=∆∆∆=∆∆∴=∆-∆+-∆±=∆∴--=--=则4、 最小二乘法拟合的误差mmH H Rm H x x n y x y x n m RH m T x py cm x y i i ii i i ∆=∆∆∆-=∆--=∆-===+=∑∑∑∑∑)()(1ln 22。
液体饱和蒸气压的测定
液体饱和蒸气压的测定物理化学实验教案(王素娜)2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法。
学会由图解法求其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使用及注意事项。
【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1mol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。
当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，物理化学实验教案(王素娜) 3 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1atm （101.325kPa ）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： 2mvap d ln dRT H T p ∆= (1)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：C T R H p +⋅∆-=1ln mvap (2)其中C 为积分常数。
由此式可以看出，以ln p 对1/T 作图，应为一直线，直线的斜率为R H m vap ∆-，由斜率可求算液体的Δvap H m 。
测定通常有静态法和动态法，静态法：把待测物质放在一个封闭体系中，在不同的温度下，物理化学实验教案(王素娜)4蒸气压与外压相等时直接测定外压；或在不同外压下测定液体的沸点。
动态法：常用的有饱和气流法，即通过一定体积的已被待测物质所饱和的气流，用某物质完全吸收。
液体饱和蒸气压的测定静态法
液体饱和蒸气压的测定-静态法液体饱和蒸气压的测定是化学和物理领域中非常重要的实验方法之一，其对于工业生产、气体吸收和分离等领域具有至关重要的意义。
静态法是一种常用的测定液体饱和蒸气压的方法，其主要原理是通过测量液体在不同压力下的沸点来计算其蒸气压。
以下是关于静态法测定液体饱和蒸气压的详细介绍。
一、实验原理静态法是一种通过对比液体在不同压力下的沸点来计算其饱和蒸气压的方法。
在一定的温度下，液体会产生蒸气，随着压力的增加，液体的沸点会升高，而蒸气压则会降低。
因此，通过测量液体在不同压力下的沸点，可以确定其饱和蒸气压。
二、实验步骤1.准备实验器材和试剂。
需要准备的器材包括恒温水浴、压力计、温度计、接收瓶、搅拌器、胶管、注射器等。
试剂需要根据实验的需要而定，一般需要使用待测液体、惰性溶剂（如苯）以及连接胶管和注射器的硅酮橡胶密封件。
2.将恒温水浴加热到待测液体预计的沸点以上，同时将压力计和温度计连接到接收瓶上，并将其放置在恒温水浴中。
3.使用注射器抽取待测液体，并将其注入到惰性溶剂中。
在注入过程中，需要控制注射器的速度，以便使液体能够缓慢地释放到溶剂中。
4.将硅酮橡胶密封件安装在连接胶管和注射器的接口上，然后将接口连接到接收瓶上。
此时，需要确保接口处不漏气。
5.开启搅拌器，使待测液体和溶剂充分混合。
然后，将压力调整到预定值，并开始记录温度。
6.当温度达到预定值时，记录压力计和温度计的读数。
然后，将温度调整到下一个预定值，并重复上述步骤，直到获得足够的数据点。
7.将获得的数据点绘制成沸点与压力的关系图。
该图可以用来确定液体的饱和蒸气压。
三、实验注意事项1.在实验过程中，需要确保恒温水浴的温度稳定，并且压力计和温度计的读数准确可靠。
2.在注入待测液体的过程中，需要注意控制注射器的速度，以便使液体能够缓慢地释放到溶剂中。
3.在连接硅酮橡胶密封件时，需要确保其安装正确，并且接口处不漏气。
4.在绘制沸点与压力的关系图时，需要使用正确的数学模型来拟合数据点，并确定液体的饱和蒸气压。
实验二液体饱和蒸气压的测定（PDF-10）
实验二 液体饱和蒸气压的测定一、目的测定水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气化热。
二、基本原理在一定温度下,纯液体与其蒸气达到相平衡状态时, 其蒸气的压力称为该液体在此温度下的饱和蒸气压。
液体的饱和蒸气压与液体的本性及温度等因素有关。
纯液体饱和蒸气压随温度上升而增加, 两者的关系遵守克拉贝龙—克劳修斯方程, 其微分式如下:()d p Pa dTHRTl g m ln /=∆2 (1)式中p 为纯液体饱和蒸气压, T 为绝对温度, 为液体的摩尔气化热, R 为气体常数。
∆l gm H 当远离临界温度,且温度变化范围不大时,气化热可视为常数。
对式(1)不定积分,得∆l gm H ()ln /p Pa H R TC l g m =−⋅+∆1(2)由此式可知,以()ln /p Pa 对1T作图, 应得直线, 若直线斜率为m, 则:∆l g m H m =−R (3)从而求得该纯液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热。
如果液体被升温到沸腾，其饱和蒸气压就与外压相等了，所以克—克方程也表示纯液体的沸点T 和外压p 的关系。
本实验正是在沸腾时的相平衡状态下进行蒸气压的测量: 先调节外压到某一数值, 测量液体的沸点, 那么事先调好的外压就是沸点温度下的饱和蒸气压。
这种测定饱和蒸气压的方法称为动态法。
实验必须在密闭装置内进行。
装置内的压力(也就是液体所受的外压p )是通过真空泵抽气和人为控制进气来调节的,它与大气压力的差值等于与装置连通的U 型压差计上左右水银柱高度差所代表的压力p h ,于是有p =p 大气-p h (4)三、仪器及药品二次蒸馏水,无水氯化钙干燥剂。
实验装置见图3-1。
图中辅助温度计用于精密温度计的露出部分校正,校正方法见附录3-1。
塔式干燥器内装有无水氯化钙,使吸入真空泵的气体干燥,保护泵内机件。
三通活塞可与装置、大气和真空泵连通,实验前须弄清其构造,以免使用时旋错方向。
实验4液体饱和蒸气压测定
实验4 液体饱和蒸气压的测定一、目的要求1．用动态法测定不同温度下乙醇的饱和蒸气压，进一步掌握克劳修斯-克拉贝龙方程式。
2．了解真空体系的设计、安装和操作的基本方法。
二、原理在一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快与其蒸气建立动态平衡，即蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面上逃逸的速度相等，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。
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 ∆= (4-1) 式中m vap H ∆是该液体的摩尔蒸发热，在温度变化范围不大时，它可以作为常数。
积分上式得：C TR H p mvap +⨯∆-=1ln (4-2) C 为积分常数，如果以lnp 为纵坐标，1/T 为横坐标作图可得一直线，此直线的斜率即为 Δvap H m /R 一项，由此斜率可求出乙醇的摩尔蒸发热。
测定饱和蒸气压的方法主要有三种：静态法：在某一温度下，直接测量饱和蒸气压。
测量方法是调节外压与液体蒸气压相等，此法一般用于蒸气压比较大的液体。
动态法：在不同外界压力下，测定液体的沸点。
饱和气流法：将已饱和的待测液体的蒸气通入某种物质中，使蒸气被完全吸收，测量吸收物质重量的增加，求出蒸气的分压。
本实验用动态法测定乙醇的饱和蒸气压与温度的关系，实验装置见图4-1。
通常一套真空体系装置由三部分构成：一是机械泵、安全瓶部分，用以产生真空；二是真空的测量，包括U形压力计部分；三是蒸馏瓶部分，被测液体处于真空瓶内，自身的蒸气压达饱和。
图4-1 动态法测蒸气压的装置三、仪器和试剂蒸气压测定装置一套；无水乙醇(分析纯)。
四、实验步骤1．于蒸馏瓶内装入约150ml的无水乙醇，加入几粒沸石。
2．检查体系是否漏气，旋开放空活塞A，使缓冲瓶与大气相通，分别旋转三通活塞B与C，使体系、安全瓶与机械泵相通，接通机械泵的电源，待机械泵正常运转后，关闭活塞使体系内抽空，此时压力计两臂水银面产生一高度差约30-40cm即可。
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。
液体饱和蒸气压测定
液体饱和蒸气压的测定姓名：学号：班级:（同组实验者：）实验日期：提交报告日期：实验助教：1引言1.1 实验目的1.运用Clausius-Clapeyron方程，求出所测温度范围内的平均摩尔气化焓及正常沸点。
2.掌握测定饱和蒸汽压的方法。
1.2 实验原理[1]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。
蒸发1 mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。
液体的蒸气压与液体的本性及温度等因素有关，随温度不同而变化。
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。
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。
当外压为大气压力pѳ(101.325kPa)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Clausius-Clapeyron方程式表示：d(ln p) d T =∆vap H mRT2式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；∆vap H m为在温度T时纯液体的摩尔气化热。
假定∆vap H m与温度无关，或因温度变化范围较小∆vap H m可以近似作为常数，积分上式，得：ln p=−∆vap H mRT+B或ln p=−AT+B∆vap H m=−Rm式中：A为∆vap H m/R；B为积分常数。
若将ln p对1/T作图应得一直线，斜率m=−A=−∆vap H m/R由此可得∆vap H m=−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 实验药品、仪器型号及测试装置示意图等压管1支、稳压瓶1个、负压瓶1个、恒温槽1套、真空泵1台、压力计1台、数显温度仪、D8401-ZH型电动搅拌器（天津华兴科学仪器厂）、调压器（北京椿树电器厂）。
乙醇（分析纯）。
2.2 实验条件实验室中为101.74 kPa，20.4℃。
2.3 实验操作步骤及方法要点1.装置与装样：按下图1安装好整套装置，并把乙醇装入等压管中，使液面在等压管的三分之二处，实验中乙醇已装好。
实验五 液体饱和蒸气压的测定
实验四 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与温度的关系。
2. 用数字真空计测不同温度下异丙醇的饱和蒸气压，初步掌握低真空实验技术。
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，称为该温度下的饱和蒸气压。
纯液体的蒸气压是随温度变化而改变的，它们之间的关系可用克劳修斯—克拉贝龙方程式来表示：(1) 式中p *为纯液体温度T 时的饱和蒸气压；T 为热力学温度；△vap H m 为该液体摩尔汽化热；R 为摩尔气体常数。
如果温度的变化范围不大，△vap H m 视为常数，当作平均摩尔汽化热。
将式(1)积分得：(2) 式中C 为常数，此数与压力p 的单位有关。
由式(2)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。
由该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。
当外压为101325时，液体的蒸气压与外压相等时的T 称为该液体的正常沸点。
从图中或计算也可求得其正常沸点。
三、仪器 试剂蒸气压测定装置1套；真空泵1台；数字式气压计1台；电加热器1只；温度计2支；数字式真空计1台；磁力搅拌器1台；异丙醇（分析纯）。
四、实验步骤1. 按仪器装置图接好测量线路，所有接口须严密封闭，将液体装入平衡管。
2. 系统检漏缓慢旋转三通活塞，使系统通大气，开启冷却水，接通电源使真空泵正常运转后，2ln RT H dT p d mvap ∆=CRTH p mvap +∆-=ln调节活塞使系统减压至1104后关闭活塞，此时系统处于真空状态。
若漏气则分段检查直至不漏气才可进行实验。
3. 测不同温度下液体的饱和蒸气压转动三通活塞使系统与大气相通，开动搅拌机并水浴加热。
随温度逐渐上升平衡釜中有气泡逸出，后继续加热至五、实验注意事项1.整个实验过程中，应保持等位计A球液面上空的空气排净。
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实验报告不能打印,应该手写。
装置图也要画,实验数据的验算(公式)要详细哦！
实验一 液体饱与蒸气压的测定
一、目的要求
1、明确饱与蒸气压的定义,了解纯液体的饱与蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙方程式的意义。
2、掌握静态法测定液体饱与蒸气压的原理及操作方法。
3、了解真空泵、恒温槽及气压计的使用及注意事项。
4、学会由图解法求液体的平均摩尔气化热与正常沸点。
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、温度控制技术与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？作图就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、水与二氯乙烯等,这些液体中很多就是易燃的,在加热时应该注意什么问题？
三、实验原理
通常温度下(距离临界温度较远时),密闭真空容器中的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与蒸气压,简称为蒸气压。
恒压条件下蒸发1mol 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。
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101、325kPa 时,液体的沸点称为该液体的正常沸点。
液体的饱与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。
(1)
ln 2
RT H dT p d m
vap ∆=
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,即当作平均摩尔汽化热,将上式积分,得:
A RT
H p
m vap +∆-=
303.2lg
其中A 为积分常数,与压力p 的单位有关。
由此式可以瞧出,在一定稳定范围内,测定不同温度下的饱与蒸汽压,以lnp 对1/T 作图,应为一直线,而由直线的斜率可求出实验温度范围的液体平均摩尔汽化热m vap H ∆。
测定饱与蒸气压的方法:测定饱与蒸气压的方法主要有:
①饱与气流法:在一定温度与压力下,用干燥气体缓慢地通过被测纯液体,使气流为该液体的蒸气所饱与。
然后用某种物质将气流中该液体的蒸气吸收,已知一定体积的气流中蒸气的质量,便可计算出蒸气分压,这个分压即该温度下被测纯液体的饱与蒸气压。
该法适用于蒸气压 较小的液体。
②动态法:测量沸点随施加的外压力而变化的一种方法。
在不同外压下,测定液体的沸点。
③静态法:将待测液体放在一个封闭体系中,在不同温度下,直接测量饱与蒸气压。
此法准确性较高,一般适用于具有较大蒸气压的液体。
本实验采用静态法测定乙醇在不同温度下的饱与蒸气压。
图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
(2)
静态法测量不同温度下纯液体饱与蒸气压,有升温法与降温法二种。
本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱与蒸气压,所用仪器就是纯液体饱与蒸气压测定装置,如图1所示:
四、仪器与药品
恒温水浴1套;平衡管1只;气压计1台;等位计1支;真空泵及附件1套;数字式低真空测压仪1台等。
无水乙醇(A、R、)。
五、实验步骤
1 装样:从等位计加料口处加入一定量的液体乙醇(平衡器中已装好)。
使A球中装有2/3的液体,“U”形管B的双臂大部分有液体。
2 检漏:
将装有液体的等位计按图1接好,打开冷凝器上水开关(水流不要太大)。
关闭平衡阀1,打开精密数字真空测压仪,使单位调为kpa。
按调零键置零。
打开进气阀,缓慢打开平衡阀2使真空泵与系统连通,对系统缓慢抽气,使真空测压仪上显示压差为4、0-5、3kpa(300-400mmHg)。
关闭进气阀与平衡阀2,并使真空泵与大气连通,停止抽气。
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。
这时应逐段检查,寻找漏气部分,予以消除。
3 饱与蒸气压的测定:
打开恒温水浴开关,打开搅拌开关,调节水浴温度至实验设定温度,对系统缓慢抽气,使A球液体内溶解的空气与A、B管空间内的空气呈气泡状逐个通过B 管中的液体排出。
如发现气泡成串冒出,关闭平衡阀2,(此时液体已沸腾)缓慢打开平衡阀1,漏人空气,使沸腾缓与。
如此抽气3-4分钟,使A球中的空气排除后,关闭进气阀与平衡阀2,并使真空泵与大气连通,停止抽气。
调节平衡阀1,使空气缓慢进入测量系统,观察U型管两端液面等高,从压力测量仪上读出压力差。
同法再抽气,再调节U型管两端液面等高,重读压力差,直至两次的压力差读数基本相同,则表示使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)。
当六个数测完后,打开平衡阀1,打开平衡阀2,打开进气阀,关闭冷凝水,关闭恒温槽电源,实验结束。
六、实验注意事项
1、减压系统不能漏气,否则抽气时达不到本实验要求的真空度。
2.整个实验过程中,应保持等压计A球液面上空的空气排净。
3、抽气速度要合适,必须防止平衡管内液体沸腾过剧,致使B管内液体快速蒸发而被抽尽。
4、实验过程中,必须充分排除净弯管空间中全部空气,使B管液面上空只含液体的蒸气分子。
A球B弯管必须放置于恒温水浴中的水面以下,否则其温度与水浴温度不同。
5、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。
6、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。
七、数据记录与结果处理
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。
被测液体:无水乙醇室温:14、7℃实验压力:102、38kPa
表1室温、大气压、实验温度及对应的压力差。
2、 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。
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2。
、 表2蒸气
压p 对温度T 关系图上所取
8个点。
3.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。
l g p /P a
T -1/K
-1
图2 lg p 与1/T 作图
P /k P a
T/K
m vap H ∆=2、303R ×2048、94=39、23KJ/mol 、 将压力值代入乙醇蒸气压与温度关系
式lg p=10、 83-2048、94/T,求出对应的正常沸点就是78、88℃。
5.以最小二乘法求出乙醇蒸气压与温度关系式lg B
p A T
=-
+中的A 、B 值。
根据最小二乘法公式,将数值代入以下两式分别求出A 、B
A=10、798,B=2039、代入乙醇蒸气
65,
压与温度关系式得lg p=10、798-2039、65/T,计算其平均摩尔汽化热为m vap H ∆=2、303R ×2039、65=39、05KJ/mol 、 八、实验结果与分析
实验值与文献值比较,实验测得的结果乙醇在30-50℃范围的平均摩尔汽化热为39、23KJ/mol,文献值乙醇的平均摩尔汽化热为41、9KJ/mol,相对误差为6%(列式子哦);实验测得的正常沸点就是78、88℃,文献值为78、4℃(与大气压有关),相对误差为0、6%(列式子哦)。
八、问题与讨论
1.本实验方法能否用于测定溶液的饱与蒸气压,为什么？
不可以。
因为随着实验的进行,A 球溶液中的溶剂可能蒸发并在B 管冷凝,从而改变了A 中溶液的浓度,即随着实验的进行溶液的浓度可能在不断的改变,因此该方法无法准确测定溶液的饱与蒸汽压。
2.按误差传递估算m vap H ∆的相对误差;本实验的系统误差就是什么？
3.为什么温度愈高测出的蒸气压误差愈大？
根据克-克方程A RT
H p m vap +∆-=
303.2lg 可知,温度越高,测得的饱与蒸汽压越高,测定
系统的真空度数越低,由误差传递公式可知测得的数据越小,相对误差越大。
∑∑∑∑∑∑=====--=
n
i i
n
i i n i n i n
i i
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i i x n x x
y x y x A 1
2
21
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)(∑∑∑∑∑=====---
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2
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