液体饱和蒸汽压的测定(动态法)

实验报告

课程名称：大学化学实验（P）指导老师：____ 滕启文_ __

实验名称：液体饱和蒸汽压的测定实验类型：____ 同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）

)

二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）

四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

!

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液体饱和蒸气压的测定（动态法）

一、实验目的

二、1. 加深理解饱和蒸气压、活度系数和渗透系数等概念。

三、2. 学习测定液体饱和蒸汽压的方法，了解蒸汽压数据的应用。

四、3. 理解蒸气压降低、沸点升高等溶液性质及稀溶液的依数性。

五、4. 熟悉温度计的露茎校正法。

六、5. 了解数字式真空测压仪，熟悉福廷式气压计的使用方法及校正方法，初步掌握真空

试验技术。

七、

二、实验原理

在某一温度下，封闭系统中的液体，有动能较大的分子从液相跑到气相，也有动能较小的分子从气相回到液相，当二者的速率相等时，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汽压。当液体的饱和蒸汽压与液体上方的压力相等时液体就会沸腾，此时温度就是沸点。

纯液体和定组成溶液的饱和蒸汽压是温度的单值函数，蒸汽压p随温度T的变化可用Clausius-Clapeyron方程表示：

dln p dT =∆vap H m

RT2

（式1）

式中：△vapH m是液体的摩尔气化焓；R是摩尔气体常量。

假定△vapH m与温度无关，积分式1，有

ln p=−∆vap H m

RT

+C

（式2）

式中：C为积分常数，与压力p的单位有关。若以ln p对于1/T作图得到一直线，由直线的斜率可以求出该液体的气化摩尔焓，实现由易测量数据求算南侧量数据的目的。

在应用中常用Antoine方程描述饱和蒸汽压与温度的关系：

ln p=p−p

p−p

(式3)

式中：A、B、C均为Antoine常量。

此时可以估算不同温度时的摩尔气化焓和气化熵

∆vap H m=BRT2

（T−C）

2（式4）

∆vap S m=∆vap H m

T =BRT

（T−C）

2（式5）

测量蒸汽压的方法可分为动态法和静态法两大类，静态法（等压计法）直接测定待测液体在指定温度时的蒸汽压，即固定T测定P得到蒸汽压方程；动态法（沸点计法）是指测定

待测液体在指定压力下的沸点，即固定P 测定T 得到蒸汽压方程。选择何种方法主要取决于测定对象和测压范围。本次试验采用动态法。

三、实验仪器及试剂

仪器：沸点计；数字式真空测压仪；真空泵及其附件；气压计；温度计（分度值℃和1各一

支）；放大镜 (

试剂：去离子水

四、实验步骤

动态法测定液体蒸汽压的装置如图1所示。

>

—

具体步骤为：

1.装样：在沸点计中加入适量去离子水（实验前已完成）。

2.检漏：检查活塞和气路，开启真空泵，抽气至系统达到一定真空度（本次试验至-60左右），关闭活塞11，停止抽气。观察数字式压力测量仪的读书，若读数在一段时间内

基本保持不变则说明系统不漏气。若漏气，

就须分段分段检查，并用真空油脂堵住漏口为止。

3.测量：先通冷却水入回流冷凝器，慢慢调节变压器使沸点仪中的加热丝变红，至液体试样沸腾。若沸腾时测量温度计上的读数还在系统内，则应慢慢调节活塞12，是少许

空气进入，知道温度计的水银柱读数露出沸点计外并可以准确读数为

1 2

3 4

5

6

7

8

9

10 11

13

12

止。待温度稳定后记录下测量温度计、辅助温度计和压力计读数。

4.调节活塞12使系统内压力适度增加，同理测定温度和压力数据，连续测定10~12组

数据，直至与大气完全相通。记录当时大气压。

五、数据记录与数据处理

表1. 动态法测量液态水饱和蒸汽压数据

~

室温：℃，大气压：，测量温度计露茎读数：℃

查文献得水在各温度时的饱和蒸汽压理论值见下表

表2. 水各温度时的饱和蒸汽压

在同一张图上作实验数据的P-T图和理论数据的P-T图如下：

图2. 实验数据及理论数据P-T 图

ln p 对1/T 作图如下：

l n p

1/T(10-3

K -1

)

图3. ln p -T 图线

如图，直线的斜率为，则∆vap H m =mol ，

查的文献值为∆vap H m = kJ /mol ， 相对误差E=%

六、误差分析及讨论

此次试验的误差主要存在于以下几个方面： 1.试验仪器自身不够精确。在试验的过程中数字式真空测压仪的读数一直无法稳定，这表明系统存在轻微漏气现象或者测压仪有轻微漏气，致使读数存在误差；另外，由于测量温度计的温度在读数时也不稳定，故温度的读取也有误差。

2.在进行压力的校正时，福廷式压力计要求的是自身误差校正、温度校正、纬度及海拔校正等多项校正，而次试验中只进行了纬度的校正，因此会有误差存在。

—□— 实验数据 理论数据

在试验中需要注意以下几个问题：

&

1.测定系统不漏气是本实验成功的前提条件之一，实验装置所有玻璃活塞均要用真空脂密封旋紧。

2.在实验中应注意调节加热电压，每次测定完一个压力下的沸点温度时，必须先把电压调回至0，待压力改变稳定之后再进行下一次加热。

3.开真空泵钱必须先通冷凝水，以保证已蒸发的待测液冷凝回流至封闭液处。

4.实验结束后，应先将系统通大气，再使真空泵通大气，防止泵油倒灌。

5.实验中测量温度计的下段是插入到沸点计中去的，而上段则是露在大气中的，因此两段的温度是不一样的，因为在不同的温度下，温度计内水银的膨胀度也是不一样的，所以观测到的温度就会有误差，因此要进行温度的校正。温度的校正公式为t=t1+0.000156h(t1−t2).t1为测量温度计读数，单位℃；t2为辅助温度计读数，单位℃；h为测量温度计露出部分的汞柱高，单位℃；是水银对玻璃的相对膨胀系数。

6.福廷式气压计在使用之前应进行调节。气压计必须垂直放置，在常压下若与铅直方向相差1°，则汞柱高度的读数误差约为%。为此在气压计下端设定一固定环，在调节时，先拧松气压计底部圆环上的三个螺旋，令气压计铅直悬挂，在旋紧这三个旋钮，使其固定。而后慢慢旋转地步的汞面调节螺旋，使汞槽内的汞面升高，直到汞面恰好与象牙针尖接触。

7. 福廷式气压计的刻度是以温度为0℃，纬度为45°的海平面高度为标准的，故在一般的实验条件下刻度是不准确的，需进行校正。压力的校正需多个校正。首先为自身误差的校正，仪器出厂时会附有其校正卡片，据此来进行校正。然后为温度的校正，公式为∆t=p t−

p 0=p

t

(α−β)t/(1+αt). ∆t为温度校正值；p

t

为气压计读数；t为气压计为温度；α为

水银的体膨胀系数；β为刻度标尺黄铜的线膨胀系数。再次为纬度和海拔的校正，其方法是经温度校正后的气压值再乘以(1−2.6×10−3cos2λ−3.14×10−7H).λ为实验所在地的纬度；H为实验所在地的海拔。此外还有水银气压的校正、毛细管效应的校正等，因校正值极小，一般不予考虑。

通过查阅资料还获得如下与此次试验相关的信息：

液体饱和蒸汽压的测定除了动态法之外还有一些其他方法：

1.静态法。静态法是在一定温度下，调节外压以平衡液体的蒸汽压，求出外压就能得到该温度下的饱和蒸汽压。实验时等压计（图4）储液球和平衡柱中都装有待测液，平衡柱中的待测液作封闭液。实验初始时，储液球上方充满空气与待测液蒸气的混合气体，当对系统抽气时，混合气体通过封闭液被不断抽走，而储液球内的液体不断蒸发，使得混合气体中的空气含量越来越少，直至被全部除尽，这时储液球上方的气体压力就是待测液的饱和蒸汽压。当平衡柱两侧的液面同高时，记录下压差值E，则用大气压力减去E就是该温度下待测液的饱和蒸汽压。

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2.比较法。实验装置见图5。左边盛液管内位待测

液，右侧为蒸馏水（可查得其不同温度下的蒸汽压准确

值），平衡管内为汞。先敞开左右盛液管，调节好恒温

槽温度，让液体中溶解的气体逸出，待平衡管两侧的液

面稳定且等高后封闭两侧盛液管。在汞柱的高度差升降

变化稳定时记下汞面高度差就是两液体见蒸汽压的差

值，至此待测液的蒸汽压也可算。