实验一氯化钠溶液饱和蒸气压测定实验1

1北京化工大学实验一氯化钠溶液饱和蒸气压测定实验班级：化工1206姓名：刘亚茹学号：2012011164实验时间：2015年10月30日2一、实验目的测定不同温度下氯化钠溶液的饱和蒸气压数据，采用Antonie方程进行关联，得出模型参数。测定体系：NaCl-H2O(15%、20%、25%)质量分数二、实验原理本实验是采用动态沸点法，当液体的蒸气压与外界压力相等时，液体就会沸腾。沸腾时的温度就是液体的沸点，对应的外界压力就是液体的蒸气压。在不同的外压下，测定液体的沸点，从而得到液体在不同温度下的饱和蒸气压。动态法的测压范围多为常压以下，适用于高沸点液体蒸气压的测定。实验系统简单，安装方便，测量简单、迅速。实验时，先将体系抽气至一定的真空度，测定此压力下液体的沸点，然后逐次往系统放入空气，增加外界压力，并测定相应的沸点。三、仪器该装置采用动态沸点法测定水溶液饱和蒸气压，具有快速、准确等优点。装置如图1所示。该装置由两口烧瓶（500ml）、恒温油浴槽、强磁力搅拌器、回流冷凝器、低温箱、隔膜真空泵（东京理化器械株式会社）、U型水银压差计、温度数据采集器、大气压力表等部分组成。图1溶液饱和蒸气压测定实验装置示意图实验时，烧瓶中放入待测溶液约250ml，装置中所有玻璃管和玻璃管的连接处均涂有真空硅脂，玻璃管和橡皮管之间均涂有真空泥，以保证系统的密封性。四、药品氯化钠（99.5%），去离子水五、操作步骤3[1]将待测溶液约250ml置入烧瓶中，搭建好测定装置。[2]开启低温箱，在冷凝器中通入-3℃的冷却水（低温箱控制水温）。[3]开启磁力搅拌器。[4]开启真空泵，调节真空调节阀器使系统稳定于某一较高真空度（例如绝压3kPa）。[5]开启恒温槽加热，将恒温加热槽设定到一定温度，开始加热。[6]观察烧瓶中的溶液，当溶液沸腾时，温度读数不变，记下此时压力数据采集器、温度数据采集器的读数。[7]调节真空调节阀，使系统稳定于另一较低真空度，继续实验步骤[5]和[6]，直到实验结束。[8]结束实验，对实验后的装置和试剂进行处理。六、实验数据记录与处理1、（1）原始数据记录：温度/℃压力/kPa22.463.7732.844.9238.415.9540.96.8243.987.7146.338.9648.6210.0952.911.2（2）初步数据处理结果：温度/℃压力/kPa温度T/K1000/(T-43.15)/K-1lgP22.463.77295.613.96100.576332.844.92305.993.80460.692038.415.95311.563.72560.774540.96.82314.053.69140.833843.987.71317.133.64990.887146.338.96319.483.61890.952348.6210.09321.773.58911.003952.911.2326.053.53481.049242、用Antonie方程拟合饱和蒸气压数据Antoine方程是最基础的蒸气压关联方程。其适用范围在3～200kPa，超出此范围所得的压力值一般偏低。对于混合物而言，Antoine方程的具体形式如下iniiiwCTBAp1001000lg0..............................(1)式中，p溶液的饱和蒸气压，单位kPa；T温度，单位K；w溶质NaCl的质量分数；Ai、Bi方程(1)中的参数，利用溶液的蒸气压数据回归得到。已知当溶剂为水时，C=43.15。关联数据时要求i=3。用Matlab的fittype函数求解Antoine方程各参数的初值。令x=1000/(T-43.15)，y=lgp。Matlab命令为：clc;clear;x=[3.9613.80463.72563.69143.64993.61893.58913.5348]y=[0.57630.69200.77450.83380.88710.95231.00391.0942]A0=[]A1=[]A2=[]A3=[]B0=[]B1=[]B2=[]B3=[]y1=fittype('(A0+(x*B0))+(A1+(x*B1))*15+(A2+(x*B2))*15^2+(A3+(x*B3))*15^3','independent','x')cfun=fit(x',y',y1)运行后，得到：A0=0.4216(-3.023e+044,3.023e+044)A1=0.9132(-2.541e+029,2.541e+029)A2=0.7423(-2.149e+043,2.149e+043)A3=-0.0388(-1.343e+042,1.343e+042)5B0=3.282(-8.906e+004,8.906e+004)B1=9.464(-6.77e+004,6.77e+004)B2=-1.156(-5.155e+004,5.155e+004)B3=0.0336(-3526,3526)lgP=(A0+(1000*B0/(T-43.15)))*15^0+(A1+(1000*B1/(T-43.15)))*15^1+(A2+(1000*B2/(T-43.15)))*15^2+(A3+(1000*B3/(T-43.15)))*15^3数据处理：将以上结果作为初值，代入excel表格中进行规划求解。以p偏差的平均值设为目标单元格，将8个参数设为可变单元格，求出使p偏差最小的一系列参数Ai，Bi（i=0,1,2,3），规划求解后的表格如下：TT-43.15P（实验）lgP（实验）lgP（计算）二乘法P计算P偏差T计算T偏差295.61252.463.770.57630.57032.21E-073.74280.0272295.62870.0187305.99262.844.920.69200.68501.77E-053.83031.0897263.03370.1937311.56268.415.950.77450.76954.76E-054.27661.6734268.63250.2225314.05270.96.820.83380.82882.95E-055.56751.2525271.14130.2413317.13273.987.710.88710.88113.78E-056.53651.1735274.2730.293319.48276.338.960.95230.95033.82E-068.29220.6678276.56340.2334321.77278.6210.091.00390.95322.05E-059.04491.0451278.83230.2123326.05282.911.21.04921.00222.85E-0710.3440.856283.10340.2034以第一组数据为例：使用matlab拟合数据可求出：A0=0.8145A1=0.9017A2=0.06566A3=-0.006532B0=0.6322B1=0.09503B2=0.2409B3=-0.01717当溶剂为水时，C=43.15i=iiiwCTB+A=p100/1000lg30=0.5732P计算=10^0.55732=3.7428压力偏差∆P=|(P实验−P计算)|/P实验×100%=(3.77−3.7428)/3.77×100%=0.721%根据iniiiwCTBAp1001000lg0可以反解出T计算，T计算=295.8134K同时求出温度偏差∆T=295.6287-295.61=0.0187七、实验结果分析与讨论1、实验结果分析（1）在氯化钠溶液组成不变的情况下，随温度的升高，其饱和蒸汽压升高。（2）在氯化钠溶液组成不变的情况下，在升温过程中饱和蒸汽压增加幅度越来越大。2、实验结果讨论分析本次实验及数据处理的误差可能存在以下几个方面：6（1）测定物系，即NaCl溶液的质量分数配制时并不一定严格为指定分数，并且在测定过程中，由于回流时会有一定量的水留在冷凝管壁上，溶液的质量分数又会有一定偏差。（2）由于实验操作中为了加快速度，油浴的温度设定比较高，所以不容易把握溶液沸腾的准确时间、准确温度。