純液體的飽和蒸汽壓的測量

1、純液體的飽和蒸汽壓的測量純液體飽和蒸汽壓的測量一、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系公式克勞修斯,克拉貝龍方程式。2.用數(shù)字式真空計測量不同溫度下環(huán)己烷的飽和蒸氣壓。初步掌握真空實驗技術。3.學會用圖解法求被測液體在實驗溫度范圍內的平均摩爾氣化熱與正常沸點。二、實驗原理通常溫度下(距離臨界溫度較遠時)，純液體與其蒸氣達平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。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，蒸氣壓增大;溫度降低時，蒸氣壓降低，這主要與分子的動能有關。當蒸

2、氣壓等于外界壓力時，液體便沸騰，此時的溫度稱為沸點，外壓不同時，液體沸點將相應改變，當外壓為1atm(101.325kPa)時，液體的沸點稱為該液體的正常沸點。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表,Hdlnpvapm示:(1),2dTRT式中，R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學溫度；AH為在溫度T時純液體的摩爾vapm氣化熱。假定AH與溫度無關，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1/T作圖，應為一直線，直線的H,vapm斜率為，由斜率可求算液體的AH。vapm,R靜態(tài)法測定

3、液體飽和蒸氣壓，是指在某一溫度下，直接測量飽和蒸氣壓，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。本次實驗采用升溫法測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，以橡皮管與壓力計相連。A內裝待測液體，當A球的液面上純粹是待測液體的蒸氣，而B管與C管的液面處于同一水平時，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，體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點。圖1.液體飽和蒸氣壓測定裝置圖1.恒溫槽;2.冷凝管;3.壓力計;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，SYP-被璃恒溫水浴，液體飽和蒸氣壓測定裝置，旋片式真空泵，環(huán)己烷。四、實驗步驟1. 開通小流量的冷卻水。開通DP-A精密數(shù)字壓力計的電源，預熱。認識系統(tǒng)中各旋塞的作用。開啟進氣旋塞（逆時針旋轉“平衡閥2”）使系統(tǒng)與大氣相通。讀取大氣壓力p0,以后每半小時讀一次。2. 按動DP-A精密數(shù)字壓力計的“采零”按鍵，使讀數(shù)為00系統(tǒng)檢漏：開啟真空泵，2分鐘后開啟抽氣旋塞（逆時針旋轉“平衡閥門1”），關閉進氣旋塞（平衡閥門2），使系統(tǒng)減壓至壓力計讀數(shù)約為,85kPa，關閉抽氣旋塞（平衡閥門1

5、）。系統(tǒng)若在5分鐘之內壓力計讀數(shù)基本不變，則說明系統(tǒng)不漏氣。3. 打開玻璃恒溫浴“加熱器”開關，置于“強加熱”、“慢攪拌”，同時接通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X10和XI按鈕，使“設定溫度”至40.00?按動“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。緩慢旋轉進氣旋塞（平衡閥門2）,使平衡管中二液面等高，讀取DP-A精密數(shù)字壓力計和水浴的溫度，記錄。5. 分別測定45、50、53、56、58、60、62、64?時液體的飽和蒸氣壓。6. 實驗完畢，斷開電源、水源?！咀⒁馐马棥?減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時達不到本實

6、驗要求的真空度。,抽氣速度要合適，必須防止平衡管內液體沸騰過劇，致使B管內液體快速蒸發(fā)。,實驗過程中，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。,測定中，打開進空氣活塞時，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)記錄及其處理實驗者梁美瑤梁漢秋實驗時間室溫?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相關系數(shù)-1.000蒸發(fā)熱kJ/mol30.93正常沸點?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:本次實驗得出環(huán)己烷的平均摩爾汽化熱AvapHm=30.93kJ/mol正常沸點為b.p.=80.88?理論值為:AH=32.76kJ/mol;b.p.=80.75?vapm相對誤差分別為：E(AH)=-5.59%;E(b.p.)=0.16%vapm本次實驗的相對誤差很小，實驗挺成功。主要是進氣旋塞控制得好，沒有出現(xiàn)回氣的情況，特別是在溫度較高的時候，還沒有達到飽和就沸騰了，這時候應該適當調節(jié)進氣旋塞，使里面的純液體平穩(wěn)地加熱。不過實驗過程中還存在一些影響因素，主要有讀數(shù)時

9、會有稍微的誤差，因為在讀數(shù)的時候需要在一瞬間保證液面相平的同時記錄兩個數(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題。六、思考與討論1(等壓計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，防止空氣進入AB管內，保證液面上的壓力答：為液體的蒸汽壓，同時用于觀察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型管內的蒸汽，防止蒸干。若用其他液體做封閉液，則平衡時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，測定結果偏高，故用液體本身作U型管封液。2(開啟旋塞放空氣入體系內時，放得過多應如何辦,實驗過程中為什么要防止空氣倒灌,答：必須重新排凈AB管內的空氣。因為測定前必須將其