實(shí)驗(yàn)二--純液體飽和蒸氣壓的測(cè)定

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上深 圳 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 課程名稱： 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（ 1） 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： 實(shí)驗(yàn)四 燃燒熱的測(cè)定 學(xué)院： 化學(xué)與化工學(xué)院 專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 報(bào)告人： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2012.03.20 實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交時(shí)間： 2012.04.01 教務(wù)部制、目的要求一、 明確純液體飽和蒸氣壓的定義和汽液兩相平衡的概念，深入了解純液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系公式克勞修斯克拉貝龍方程式。二、 用數(shù)字式真空計(jì)測(cè)量不同溫度下環(huán)己烷的飽和蒸氣壓。初步掌握真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)。三、 學(xué)會(huì)用圖解法求被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點(diǎn)。、實(shí)驗(yàn)原理通常溫度下(距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí)

2、)，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱為蒸氣壓。蒸發(fā)1mol液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。液體的蒸氣壓隨溫度而變化，溫度升高時(shí)，蒸氣壓增大；溫度降低時(shí)，蒸氣壓降低；這主要與分子的動(dòng)能有關(guān)。當(dāng)蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，液體便沸騰，此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)，外壓不同時(shí)，液體沸點(diǎn)將相應(yīng)改變。當(dāng)外壓為101.325kPa時(shí)，液體的沸點(diǎn)稱為該液體的正常沸點(diǎn)。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示：             

3、0;          (1) 式中，R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度；vapHm為在溫度T時(shí)純液體的摩爾氣化熱。假定vapHm與溫度無(wú)關(guān)，或因溫度范圍較小，vapHm可以近似作為常數(shù)，積分上式，得： (2) 其中C為積分常數(shù)。由此式可以看出，以lnp對(duì)1/T作圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率為 ，由斜率可求算液體的vapHm。靜態(tài)法測(cè)定液體飽和蒸氣壓，是指在某一溫度下，直接測(cè)量飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。靜態(tài)法測(cè)量不同溫度下純液體飽和蒸氣壓，有升溫法和降溫法二種。本次實(shí)驗(yàn)采用升溫法測(cè)定不同溫

4、度下純液體的飽和蒸氣壓，所用儀器是純液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置，如圖1所示： 平衡管由A球和U型管B、C組成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管與壓力計(jì)相連。A內(nèi)裝待測(cè)液體，當(dāng)A球的液面上純粹是待測(cè)液體的蒸氣，而B管與C管的液面處于同一水平時(shí)，則表示B管液面上的(即A球液面上的蒸氣壓)與加在C管液面上的外壓相等。此時(shí)，體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點(diǎn)。1.恒溫槽； 2.冷凝管； 3.壓力計(jì)； 4.緩沖瓶平衡閥； 5. 平衡閥2(通大氣用)； 6. 平衡閥1（抽真空用）； 8平衡管圖1 液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置圖、儀器與試劑DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)，SYP-玻璃恒溫水浴，液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置，

5、旋片式真空泵，環(huán)己烷。、實(shí)驗(yàn)步驟1、準(zhǔn)備工作 開(kāi)通小流量的冷卻水。開(kāi)通DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)的電源，預(yù)熱。認(rèn)識(shí)系統(tǒng)中各旋塞的作用。開(kāi)啟進(jìn)氣旋塞（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)“平衡閥2”）使系統(tǒng)與大氣相通。讀取大氣壓力p0，以后每半小時(shí)讀一次。2、打開(kāi)玻璃恒溫浴“加熱器”開(kāi)關(guān)，置于“強(qiáng)加熱”、“慢攪拌”，同時(shí)接通SWQP型數(shù)字控溫儀的電源，顯示屏的右下部得“置數(shù)”紅燈亮，按動(dòng)×10和×1按鈕，使“設(shè)定溫度”至40.00按動(dòng)“工作/置數(shù)”使水浴升溫。3、按動(dòng)DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)的“采零”按鍵，使讀數(shù)為0。系統(tǒng)檢漏：開(kāi)啟真空泵，2分鐘后開(kāi)啟抽氣旋塞（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)“平衡閥門1”），關(guān)閉進(jìn)氣旋塞(平衡

6、閥門2)，使系統(tǒng)減壓至壓力計(jì)讀數(shù)約為80 kPa，關(guān)閉抽氣旋塞（平衡閥門1），關(guān)閉真空泵電源。系統(tǒng)若在5分鐘之內(nèi)壓力計(jì)讀數(shù)基本不變，則說(shuō)明系統(tǒng)不漏氣。4、水浴溫度升至40.00后加熱方式改為“弱”，穩(wěn)定3分鐘。緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣旋塞（平衡閥門2），使平衡管中二液面等高。讀取DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)和水浴的溫度，記錄。5、分別測(cè)定45、50、53、56、58、60、62時(shí)液體的飽和蒸氣壓。記錄數(shù)據(jù)。6、實(shí)驗(yàn)完畢，斷開(kāi)電源、水源。 、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時(shí)達(dá)不到本實(shí)驗(yàn)要求的真空度。2、抽氣速度要合適，必須防止平衡管內(nèi)液體沸騰過(guò)劇，致使B管內(nèi)液體快速蒸發(fā)。3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須充分排除凈

7、AB彎管空間中全部空氣，使B管液面上空只含液體的蒸氣分子。AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，否則其溫度與水浴溫度不同。4、測(cè)定中，打開(kāi)進(jìn)空氣活塞時(shí)，切不可太快，以免空氣倒灌入AB彎管的空間中。如果發(fā)生倒灌，則必須重新排除空氣。、數(shù)據(jù)記錄和處理室 溫: 24.9、25.9、26.0、26.5 大氣壓: 102.06kPa、102.08 kPa 、102.09 kPa 、102.08 kPa 序號(hào)123456789水浴溫度/40.00 45.00 50.01 53.02 56.02 58.01 60.02 61.98 壓力差/kPa-68.21 -63.00 -56.34 -49.20 -43

8、.10 -40.14 -36.18 -34.42 、調(diào)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理器處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖表：蒸汽壓P/kPa33.939.145.752.959.061.965.967.7ln P3.52223.66543.82283.96784.07704.12604.18804.21431/T*10003.1933.1433.0943.0653.0373.0193.0012.983直線斜率-3.5014直線截距14.69蒸發(fā)熱 kJ/mol29.11正常沸點(diǎn)74.55平均大氣壓/kPa102.07、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的直線圖：、調(diào)用物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理程序，計(jì)算環(huán)己烷的平均摩爾氣化熱和正常沸點(diǎn)。解：液體的飽和蒸氣壓

9、與溫度的關(guān)系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示：，式中，R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度；vapHm為在溫度T時(shí)純液體的摩爾氣化熱。假定vapHm與溫度無(wú)關(guān)，或因溫度范圍較小，vapHm可以近似作為常數(shù)，積分上式，得： ，其中C為積分常數(shù)。由此式可以看出，以lnp對(duì)1/T作圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率K= ，則有=-3.5014，則得vapHm=29.1106 kJ/mol，而實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)值為vapHm=29.98kJ/mol，則有絕對(duì)誤差為： = ×100=×100=29.110629.9829.98×100=2.90。實(shí)驗(yàn)的平均大氣壓為102.07. kPa，實(shí)驗(yàn)的正常

10、沸點(diǎn)為74.55，即為T=347.70k，而實(shí)際上標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下環(huán)己烷的沸點(diǎn)為80.7，即為T=353.85k，則實(shí)驗(yàn)的沸點(diǎn)的=×100=347.70353.85÷353.85×100.= 1.74因此，環(huán)己烷的平均摩爾氣化熱為29.1106 kJ/mol，相對(duì)誤差為2.90，正常沸點(diǎn)為74.55，相對(duì)誤差為1.74。、實(shí)驗(yàn)思考題1. 試分析引起本實(shí)驗(yàn)誤差的因素有哪些？答：實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)前要將平衡管a、b、c中的空氣驅(qū)干凈，使b管的液面上只含液體的蒸汽部分，假如空氣沒(méi)有驅(qū)凈，沸點(diǎn)讀數(shù)會(huì)降低引起誤差；常壓下水浴加熱被測(cè)液體升溫?cái)?shù)度不可以太快，實(shí)驗(yàn)加熱裝置存在溫度滯后效應(yīng)，

11、加熱太快測(cè)的溫度將偏離平衡溫度，引起誤差；實(shí)驗(yàn)中要防止空氣倒灌，否則也是帶進(jìn)空氣引起誤差；ab管必須放置于恒溫水浴水面以下，否則溫度與水溫不同也是會(huì)引起誤差的；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能晃動(dòng)平衡管，進(jìn)氣過(guò)程中不能使b管液面超過(guò)c管，未達(dá)平衡狀態(tài)不可以進(jìn)氣，否則都是會(huì)帶進(jìn)空氣引起誤差的。2. 為什么AB彎管中的空氣要排干凈？怎樣操作？怎樣防止空氣倒灌？答:因?yàn)闇y(cè)定純液體的飽和蒸汽壓要求平衡共存的氣體為純蒸汽，因此要把空氣干趕凈，因?yàn)閷?duì)純液體，外壓一定，沸點(diǎn)一定，可通過(guò)沸點(diǎn)的差異判斷，若系統(tǒng)混有空氣，則沸點(diǎn)讀數(shù)會(huì)降低，若兩次沸點(diǎn)測(cè)定結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)定空氣已經(jīng)被趕凈，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中防止空氣倒灌同樣是由于要保證純蒸汽的原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：本次實(shí)驗(yàn)利用純液體的飽和蒸汽壓的定義和兩相平衡概念，測(cè)定環(huán)己烷的飽和蒸汽壓，測(cè)的環(huán)己烷的平均摩爾氣化熱為29.1106 kJ/mol，相對(duì)誤差為2.90，其正常沸點(diǎn)為74.55，相對(duì)誤差為1.74。實(shí)驗(yàn)測(cè)的結(jié)果偏小，誤差比較大，造成該結(jié)果的原因可能有實(shí)驗(yàn)前