物理化学实验报告讲义液体饱和蒸气压的测定

实验26液体饱和蒸气压的测定预习要求1．纯液体的饱和蒸气压与温度的对应关系。2．真空泵在使用过程中的注意事项。（参阅附录1.16）实验目的1、掌握用静态法测定纯液体在不同温度下的饱和蒸气压并计算平均摩尔蒸发焓。2、掌握数字式低真空测压仪及真空泵的使用方法和注意事项；3、了解低真空管线中各部件的作用。实验原理封闭系统内一定量的纯液体若在给定温度下建立气-液平衡，则该液体的饱和蒸气压为定值。反之，若将外压给定，则该液体的沸点必为定值。定量描述纯液体的蒸气压和沸点关系的公式即克劳修斯-克拉佩龙方程（简称克-克方程）。BRTHpmvap)kPa/ln(－（3-9）克-克方程提供了一种不用量热技术测定液体蒸发焓的方法。测定一系列温度下的饱和蒸气压，作ln（p/kPa）1/T图，应得到一条直线，其斜率m=vapHm/R。由斜率就可求出待测液体在测量温度范围内的平均摩尔蒸发焓。本实验用静态法测定给定液体在不同温度下的饱和蒸气压。实验装置如图3-6所示。仪器与药品仪器：真空装置一套；等压计；恒温槽；数字式气压表；数字式低真空测压仪。药品：无水乙醇（A.R.）。实验步骤1.用移液管取8mL无水乙醇至干燥的等压计中，调整大部分液体至球体A中，其余液体在U型管中，且液体体积约为U型管容积的一半。将等压计与冷凝管连接。图3-6静态法测定液体饱和蒸气压装置图1.数字式低真空压差仪；2.等压计；3.液体瓶；4.真空泵；5.恒温槽；6.缓冲罐；7.搅拌器；8.温度计；9.调节温度计；10.加热器；a三通活塞；b抽气阀；c压力调节阀2.打开数字式低真空测压仪，打开c活塞使系统压力与大气压相等，此时示值应为0；若不为0，按“置零”钮。打开恒温水浴的温度控制器，设定实验温度，回差为0.1；开启恒温水浴的加热器和搅拌器，控制和显示系统温度。3．检查系统是否漏气，方法如下：旋转三通活塞a使真空泵与系统相通而与大气隔绝；关闭活塞b和c，启动真空泵抽气；使系统与大气压差达50kPa左右。然后关闭活塞b，再旋转三通活塞a使真空泵与大气相通并与系统隔绝后，停泵。此时观察数字式低真空测压仪的读数变化情况，如果在5min之内压差变化不超过150Pa，则可认为系统不漏气；否则，找出漏气点，并解决之。4．调节冷凝管内水流适中。水浴温度恒定后，旋转三通活塞a使真空泵与系统相通而与大气隔绝，开泵并缓慢打开活塞b，使等压计中的空气通过U型管的液封缓慢抽出。起初气泡较小，当气泡成长柱状时（20oC时测压仪示值在94kPa左右）关闭活塞b，旋转活塞a使真空泵与系统隔绝而与大气相通，关泵，停止抽气。5.调节活塞c向系统内缓慢放气，直至U型管中双臂液面等高，并保持3~5min不变。记录测压仪示值。为检查等压计内空气是否抽净，重做本步骤，两次测压仪示值相差较小时（如低于0.5kPa），可认为空气基本抽净，记录测压仪读数，大气压和平衡温度。6．调节恒温水浴，使温度升高2或3oC，随之调节活塞c向系统内缓慢放气，直至U型管中双臂液面等高，并保持3~5min不变。如上记录各数据。7．用上述方法进行6个不同温度下的测定，温度间隔2或3oC，最高不超过45oC。8．实验结束后，关闭恒温水浴温度控制器、冷却水、关闭测压仪。注意事项1、测定数据之前，应将等压计A球液面上方的空气抽净。2、抽气速率要合适，防止等压计内液体沸腾过剧，致使U型管内液体被抽出。3、液体的蒸气压与温度有关，故测定过程中恒温水浴的温度波动最好控制在0.1K.4、严格控制由活塞c向系统内的放气速度，以防止空气通过U型管内液体进入A球内。数据处理1．将实验中记录的原始数据填入表3-1中。2．用Excel或Oringin程序处理数据，作ln（p/kPa）~1/T图；由直线的斜率求出乙醇的平均摩尔蒸发焓。表3-1液体饱和蒸气压测定数据表No.1234567数字式低真空测压仪读数Δp/kPa大气压patm/kPa蒸气压p/kPa平衡温度t/℃T/Kln(p/kPa)K1013T思考题1．为什么必须先使真空泵与大气相通后才可以给真空泵断电？2．温度越高，测出的蒸气压误差越大，为什么？3．为什么一定要将等压计A球液面上方的空气抽净？4．本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？知识拓展测定液体饱和蒸气压的方法除本实验的静态法外，还有动态法和饱和气流法三种。动态法是在不同外界压力下测定液体的沸点，此法适用于沸点较低的液体。实验装置示于图3-7。饱和气流法是将干燥的与待测液体不发生化学反应的气体以一定的流速（应保证气体被液体蒸气所饱和）通过待测液体，然后测定所通过的气体中被测液体的量，再根据道尔顿分压定律求出待测液体的饱和蒸气压。此法的缺点是不易达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。图3-7动态法测定液体饱和蒸气压装置图1.数字式低真空测压仪;2.蒸馏瓶;3.温度传感器;4.缓冲罐;5.真空泵;6.调压器;7.真空胶管;8.蒸馏瓶底座;a三通阀，b、c二通阀