純液體的飽和蒸汽壓的測(cè)量

1、純液體的飽和蒸汽壓的測(cè)量純液體飽和蒸汽壓的測(cè)量一、目的要求1.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。2.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)。3.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)。二、實(shí)驗(yàn)原理通常溫度下(距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí))，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱(chēng)為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱(chēng)為蒸氣壓。蒸發(fā)1mol液體所吸收的熱量稱(chēng)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

2、氣壓等于外界壓力時(shí)，液體便沸騰，此時(shí)的溫度稱(chēng)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1atm(101.325kPa)時(shí)，液體的沸點(diǎn)稱(chēng)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,Hdlnpvapm示:(1),2dTRT式中，R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度；AH為在溫度T時(shí)純液體的摩爾vapm氣化熱。假定AH與溫度無(wú)關(guān)，或因溫度范圍較小，AH可以近似作為常數(shù)，vapmvapm,H1vapm積分上式，得：lnp,CRT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H,vapm斜率為，由斜率可求算液體的AH。vapm,R靜態(tài)法測(cè)定

3、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RC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(niǎo)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(chēng)為液體在此外壓下的沸點(diǎn)。圖1.液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置圖1.恒溫槽;2.冷凝管;3.壓力計(jì);4.

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平衡管三、儀器與試劑DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)，SYP-被璃恒溫水浴，液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置，旋片式真空泵，環(huán)己烷。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 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. 按動(dòng)DP-A精密數(shù)字壓力計(jì)的“采零”按鍵，使讀數(shù)為00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(mén)1”），關(guān)閉進(jìn)氣旋塞（平衡閥門(mén)2），使系統(tǒng)減壓至壓力計(jì)讀數(shù)約為,85kPa，關(guān)閉抽氣旋塞（平衡閥門(mén)1

5、）。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。3. 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SWQ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)X10和XI按鈕，使“設(shè)定溫度”至40.00?按動(dòng)“工作/置數(shù)”使水浴升溫。4. 水浴溫度升至40.00?后加熱方式改為“弱”，穩(wěn)定5分鐘。緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣旋塞（平衡閥門(mén)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、64?時(shí)液體的飽和蒸氣壓。6. 實(shí)驗(yàn)完畢，斷開(kāi)電源、水源?！咀⒁馐马?xiàng)】,減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時(shí)達(dá)不到本實(shí)

6、驗(yàn)要求的真空度。,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)。,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須充分排除凈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。,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。3五、數(shù)據(jù)記錄及其處理實(shí)驗(yàn)者梁美瑤梁漢秋實(shí)驗(yàn)時(shí)間室溫?29.930.130.130.130.4大氣壓/kpa101.61101.65101.69101.7101.73平均大氣壓/kPa101.67序號(hào)123456789水浴溫度?41.9845.0248.0

7、251.0154.0157.0260.0263.0163.19壓力差/kPa-73.60-70.89-67.27-63.36-59.07-54.29-49.07-43.42-43.05蒸汽壓P/kPa28.130.834.438.342.647.452.658.358.6lnP3.33473.42693.53813.64573.75193.85823.96274.06474.07111/T*10003.1733.1423.1133.0843.0563.0283.0012.9742.973直線斜率-3.7205直線截距15.13相關(guān)系數(shù)-1.000蒸發(fā)熱kJ/mol30.93正常沸點(diǎn)?80.88

8、lnP1/T圖Lnp4.804.60y=-3.7319x+=4.003.803.603.403.203.001/T數(shù)據(jù)分析:本次實(shí)驗(yàn)得出環(huán)己烷的平均摩爾汽化熱AvapHm=30.93kJ/mol正常沸點(diǎn)為b.p.=80.88?理論值為:AH=32.76kJ/mol;b.p.=80.75?vapm相對(duì)誤差分別為：E(AH)=-5.59%;E(b.p.)=0.16%vapm本次實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差很小，實(shí)驗(yàn)挺成功。主要是進(jìn)氣旋塞控制得好，沒(méi)有出現(xiàn)回氣的情況，特別是在溫度較高的時(shí)候，還沒(méi)有達(dá)到飽和就沸騰了，這時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)調(diào)節(jié)進(jìn)氣旋塞，使里面的純液體平穩(wěn)地加熱。不過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還存在一些影響因素，主要有讀數(shù)時(shí)

9、會(huì)有稍微的誤差，因?yàn)樵谧x數(shù)的時(shí)候需要在一瞬間保證液面相平的同時(shí)記錄兩個(gè)數(shù)據(jù)，另外恒溫水浴裝置也有一定的誤差，存在靈敏度不高等問(wèn)題。六、思考與討論1(等壓計(jì)U型管中的液體起什么作用,冷凝器起什么作用,為什么可用液體本身作U型管封液,U型管的作用是封閉氣體，防止空氣進(jìn)入AB管內(nèi)，保證液面上的壓力答：為液體的蒸汽壓，同時(shí)用于觀察U型管兩端液面是否相平，以判斷兩端壓力是否相等。冷凝器的作用是冷凝U型管內(nèi)的蒸汽，防止蒸干。若用其他液體做封閉液，則平衡時(shí)a球上方的氣體為封閉液蒸汽和乙醇蒸汽的混合氣體，而不是純液體，測(cè)定結(jié)果偏高，故用液體本身作U型管封液。2(開(kāi)啟旋塞放空氣入體系內(nèi)時(shí)，放得過(guò)多應(yīng)如何辦,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為什么要防止空氣倒灌,答：必須重新排凈AB管內(nèi)的空氣。因?yàn)闇y(cè)定前必須將其