纯液体饱和蒸汽压的测定
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。
3纯液体饱和蒸汽压的测定
实验二液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的与要求：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。
二、预习要求：1、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。
2、了解真空泵、气压计的使用及注意事项。
3、了解如何检漏及实验操作时抽气、放气的控制。
三、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：(2－1)D 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，D H可视为为常数(实际上D H与温度有关)。
积分上式得：(2－2)或 (2－3)常数，。
(3)式表明与有线性关系。
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D H。
(2－4)当外压为101.325kPa(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。
四、仪器和药品：液体饱和蒸汽测定仪1套抽气泵1台福廷式压力计1支加热电炉1个搅拌马达1台1/10°C温度计2支五、装置简介：图2--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。
纯液体饱和蒸气压的测量
纯液体饱和蒸气压的测量一.目的要求1.明确纯液体饱和蒸气压定义和气液两相平衡概念,掌握克劳修斯-克拉贝龙方程。
2.用精密数字真空计测定不同温度下纯液体饱和蒸气压。
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和正常沸点。
二.基本原理一定温度下,与纯液体处于平衡态时的蒸气压力,称为该温度下的饱和蒸气压。
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,表面层的液体分子逃逸成蒸气,同时蒸气分子因碰撞而凝结成液相,当两者速率相等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。
纯液体的蒸气压是随温度变化而变化的,它们之间的关系可用克劳修斯-克拉贝龙方(Clausius-Clapeyron)方程表示：2Pa]RT H dT p d mvap ∆=/*ln[ …………… (2-1)式中*p 为纯液体在温度T 的饱和蒸气压(Pa);mvap H ∆为液体摩尔气化热(J/mol)；R 为气体常数(8.3145 11K mol J --⋅⋅)。
若温度变化的范围不大,m vap H∆可视为常数，可当作平均摩尔气化热。
将(2-1)式积分得：CRTH p mvap +-=∆Pa]/*ln[ …………… (2-2)式中C 为积分常数。
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,作T p /~]/*ln[1Pa 图可得一条直线。
由该直线的斜率可求得实验范围内液体的平均摩尔气化热。
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。
从图中也可以求正常沸点。
三.仪器与试剂饱和蒸气压实验装置 1套 数显恒温水浴 1套 DP-AF 精密数字压力计 1台 射流式真空泵 1台 无水乙醇 若干 精密控温仪 1套 小烧杯 1个 胶头滴管 1支四.实验步骤1.准备工作（主要为检查恒温水浴内各个部件是否可以正常工作）：（1）检查U 型管和试液球间是否存在如图所示一段气体A ，若不存在请找老师。
纯液体的饱和蒸汽压的测量
纯液体饱和蒸汽压的测量一、目的要求1.明确纯液体饱和蒸气压的定义和汽液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系公式——克劳修斯－克拉贝龙方程式。
2.用数字式真空计测量不同温度下环己烷的饱和蒸气压。
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，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： 2m v a p d ln d RT HT 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 mvap ∆-，由斜率可求算液体的Δvap H m 。
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。
本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图1所示：平衡管由A 球和U 型管B 、C 组成。
平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压力计相连。
A 内装待测液体，当A 球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B 管与C 管的液面处于同一水平时，则表示B 管液面上的(即A 球液面上的蒸气压)与加在C 管液面上的外压相等。
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，液体分子从外表逃逸而成蒸气，蒸气分子又会因碰撞而凝结成液相，当两者的速率相同时，就到达了动态平衡，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。
如果温度的变化范围不大，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范围内，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。
实验一 液体饱和蒸气压的测定
液体饱和蒸气压的测定——静态法1.1实验目的及要求1.掌握用静态法(亦称等位法)测定纯液体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.学会测定不同温度下四绿化碳的饱和蒸汽压，并掌握真空泵、恒温槽及气压计的使用。
3.学会用图解法求所测温度范围异丙醇的平均摩尔汽化热及正常沸点。
1.2实验原理一定温度下，于一真空的密闭容器中放入纯液体，液体很快和它的蒸气建立动态平衡。
按气体分子运动论，动能较大的分子从液相逸出至气相，动能较小的分子会由气相撞击进入液相。
当两者速度相等时，便达气液平衡。
此时的气相压力称为饱和蒸汽压。
液体的饱和蒸汽压是温度的函数，且为正相关。
即温度升高，蒸气分子向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。
便把外压为101325Pa 时的沸腾温度称为液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯—克拉贝龙(Clauslus-Clapeyron)方程式来表示：2/ln RTvapH dT p p d m a ∆= （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 vapH ∆为液体摩尔汽化热（J.mol -1），R 为气体常数。
在温度变化较小的范围内，则可把m vapH ∆视为常数(当作平均摩尔汽化热)。
可将上式积分得：B RTvapH p m +∆-=lg （2） 式中B 为积分常数。
与压力p 的单位有关。
由(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lgp 对1/T 作图，可得一直线，而由直线的斜率（RvapH m m ∆-=）可以求出实验温度范围内液体平均摩尔汽化热m vapH ∆。
1.3实验装置图测定纯液体饱和蒸汽压有三种方法：静态法、动态法与气体饱和法。
静态法是将待测液体放在一封闭系统中，以等压管直接测量不同温度下液体的饱和蒸汽压。
纯液体饱和蒸汽压的测定
纯液体饱和蒸汽压的测定数据处理一、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。
这里的平衡状态是动态平衡。
纯液体的蒸气压是随温度变化而改变的，它们的关系可以用克劳修斯—克拉贝龙方程表示：dlnp*/dT=ΔvHm/RT2 （1）式中p*代表纯液体温度T时的饱和蒸气压；T为热力学温度；ΔvHm为液体摩尔气化热。
温度变化不大时，ΔvHm可视为为恒值。
将（1）式积分得：lnp*=-ΔvHm/RT+C （2）在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lnp*对1/T作图，可得一直线，由此直线的斜率可求出温度范围内ΔvHm的值。
当外压为标准大气压时，液体蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。
二．数据处理测量的数据如上表，先用P*对T作图。
具体方法是：用鼠标选定第一行和第二行数据，选“插入”中的“图表”，或单击工具栏中的“图表”符号。
出现一个对话框，选择“标准类型”中的“XY散点图”，在出现的对话框上单击“完成”。
出现一个图表。
在图中右击，选择“添加趋势线”。
再在趋势线上右击，选择“趋势线格式”，出现一个对话框，在“类型”中选择““图案”可以选择趋势线的样式，在“选项”中选择显示公式，此功能十分有用，程，减少人工处理的误差。
出现的方程字体可以调节大小。
在空白处右击，选择“图以标出图表名称以及坐标轴代表的含义和单位，还可以选择网格线的格式。
在两个右击，可以调节坐标轴的刻度，字体大小等。
在输入x轴单位时，可以通过调节字效果。
最后做出的图如下：图1 P*-T图由方程均匀取十组数T和P*的值，并求出对应的1/T和lnP*。
可以利用Excel的计方法是：在一行输入十个均匀的数据T，例如在第四行，在第五行输入公式=0.0238e0.0409为对应T值的位置，如B4，另外，指数幂需要用“插入”中的EXP函数。
最后公式“=0.0238*EXP(0.0409*B4)”用鼠标拖动，求出其他值。
物化实验——纯液体饱和蒸汽压的测定
实验四纯液体饱和蒸气压的测定一、目的要求1．明确液体饱和蒸气压的概念，了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系——克劳修斯-克拉佩龙方程式。
2．掌握用平衡管法测定不同温度下乙醇饱和蒸气压的方法，并利用图解法求其平均摩尔蒸发焓和正常沸点。
二、基本原理在一定温度下，气液平衡时的蒸气压叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。
纯液体的饱和蒸气压只是温度的函数，温度升高，其饱和蒸气压会增大。
当饱和蒸气压等于外压时，该液体开始沸腾。
本实验测定一系列不同温度下乙醇的饱和蒸气压。
在某一温度下，1摩尔液体转化为蒸汽的焓变为该液体在该温度下的摩尔蒸发焓Δv H m ，Δv H m 随温度而变化。
蒸气压随温度的变化率服从克拉佩龙方程：v m m,g m,L d d ()H p T T V V ∆=- (3-1) 式中：Δv H m 为摩尔蒸发焓，V m,g 为气体的摩尔体积，V m,L 为液体的摩尔体积。
和气体的体积相比较，液体的体积可以忽略，若再把气体看作理想气体，则（3-1）式可变换为：()v m2d ln Pa d p H T RT ∆= (3-2)上式称为克劳修斯-克拉佩龙方程式。
若在不大的温度间隔内，摩尔蒸发焓可以近似地看作常数，则上式积分可得：v m 212111ln()H p p R T T ∆=-- (3-3) 或()v mln Pa H p B RT∆=-+ (3-4) ()ln Pa Ap B T=-+ (3-5)式中R 为摩尔气体常数，B 为积分常数，A =Δv H m /R ，由（3-5）式可知，()ln Pa p 与1/T 是直线关系，直线的斜率为-A 。
若能得到直线的斜率，则由A =Δv H m /R 可求出平均摩尔蒸发焓Δv H m 。
本实验采用静态法测定乙醇的饱和蒸气压，即在不同温度下直接测量乙醇的蒸气压或在不同外压下测定乙醇的沸点。
具体的实验方法为平衡管法，装置如图1所示。
平衡管A 球内装待测液体，当A 球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，且B 管与C 管的液面处于同一水平面时，则表示C 管液面上的蒸气压（即A 球液面上的蒸气压）与加在B 管液面上的外压相等。
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纯液体饱和蒸气压的测定
一、实验目的
1．用平衡管测定不同温度下液体的饱和蒸气压。
2．了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系，即克劳修斯-克拉贝龙方程式的意义，并学会用由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。
3．掌握用静态法测定液体饱和蒸气压的操作方法，了解真空泵、恒温槽气压计的使用。
二、实验原理
本实验采用的静态法，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压。
平衡管A球和U型管B、C组成。
平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压力计相连。
A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的（即A球液面上的蒸气压）与加在C管液面上的外压相等。
此时体系气液两相平衡，该温度称为液体在此外压下的沸点。
用当时的大气压减去数字压力计的读数（压差△P），即为该温度下液体的饱和蒸气压。
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：
dlnp∕dT=△H∕RT2
式中R为摩尔气体常数；T为热力学温度,△H为在温度T时纯液体的摩尔气化热。
假定△H与温度无关，可近似为常数。
积分上式得：dlnp=-△H∕RT+C
式中C为积分常数，，由此式可以看出，lnp对 1∕T作图应为一直线，直线的斜率为-△H∕R,由斜率可求算液体的△H。
三、仪器和试剂
纯液体饱和蒸气压测定装置一套；真空泵一台；数字压力计一台；数字温度计；乙醇
四、实验步骤
装置仪器
将待测液体装入平衡管，A球约2/3体积，B和C球各1/2体积，如下图。
排除A、B弯管空间内的空气
将恒温槽温度调至45错误!未找到引用源。
，接通冷凝水，抽气减压至液体轻微沸腾观察温度槽上的实际温度与设定温度接近且稳定时，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管溢出，可认为空气被排除。
饱和蒸气压的测定：当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋
转上图中的阀1缓缓放入空气，直至B、C管中液面齐平，关闭阀1，记录温度与压力。
然后将恒温槽温度升高5错误!未找到引用源。
，当待测液体再次沸腾，体系温度稳定后，放入空气使B、C管液面再次齐平，记录温度和压力。
用上述方法，沿温度由低到高的方法，温度每间隔5错误!未找到引用源。
测定一次，连续测6个不同温度下的样品的蒸气压。
五、数据记录与处理
室温：24.4℃压力：100.86KPa
表1 不同温度下压力计示数与样品蒸汽压
T/K 压力计读数P/KPa 饱和蒸汽压P/KPa
323.16 -71.76 29.07
328.14 -62.62 38.21
333.14 -52.67 48.16
338.15 -41.23 59.60
343.14 -27.19 73.64
348.16 -9.98 90.85
图1 P-T曲线图
由软件运行记录得到：
此曲线方程为Y=0.04413X2-27.22388X+4219.84859
表2 lnp-T-1数据表
T/K T-1 /K-1P* lnP
323.16 0.00309 29.11 3.37
325.85 0.00307 33.33 3.51
328.55 0.00304 38.15 3.64
331.26 0.00302 43.31 3.77
333.97 0.00299 49.45 3.90
336.67 0.00297 55.83 4.02
339.36 0.00295 62.94 4.14
342.07 0.00292 70.67 4.26
344.76 0.00290 78.57 4.36
348.16 0.00287 90.45 4.50
图2 lnp-T-1曲线图
由运行记录得：此直线斜率K = -5105.84843
即：-Δvap H m /R= -5105.84843
求得-Δvap H m=-5105.84843*8.314=42.45KJ/mol。
查得文献值Δvap H m = 41.50KJ/mol ，相对偏差η1= 2.29% 。
当P=100.83KPa时，测得的沸点T=350.88K=77.72℃
查得文献值 T=78.37℃，相对偏差η2=-0.83%。
六、注意事项
在测定前，必须将平衡管中的空气排干净；减压系统不能漏气；降压时动作要敏捷，读数要求准确，抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧烈，致使管内液体快速蒸发；测定中，打开进气活
塞时，切不可太快，以免空气倒灌入弯管的空间中。
如果发生倒灌，则必须重新排除空气。
七、思考题
1.怎么判断球管液面上空的空气被排净？若未被驱逐干净，对实验结果有何影响？
当看到平衡管管中的弯管内的空气不断从管中逸出，如此沸腾3到5分钟，可认为空气被排净；使测得的读数偏高；
2.如何防止U形管中的液体倒灌入球管A中？若倒灌时带入空气，结果有何变化？
将水浴温度升高到85°C沸腾3分钟即可；如果进去空气则需要重做实验；。