饱和蒸汽压的测定.doc

学号：201114140213成绩： 基础物理化学实验报告实验名称：饱和蒸汽压的测定班级：药学二02组号：01 实验人姓名：蔡慧 同组人姓名：曾白霜，喻超文指导老师：王存嫦 实验日期：2013/5/21 湘南学院化学与生命科学系一、 实验目的：1、掌握液体沸点与蒸气压的测定方法。2、掌握初步的真空技术、数字压力计的正确用法。二、 实验原理、实验所用定律、公式饱和蒸气压：在封闭体系中，当液相的蒸发速度与相应气相的凝聚速度相等时，体系达到动态平衡，此时的蒸气压为该温度下的饱和蒸气压。正常沸点：液体的饱和蒸气压等于外压时的温度为液体的沸点，因此沸点是随外压变化的，当外压为101325Pa时，称之为正常沸点。摩尔汽化热：每蒸发1mol液体所需的热量称该温度下的摩尔汽化热。克拉贝龙-克劳修斯方程描述了饱和蒸气压，温度与摩尔汽化热之间的关系：它是克拉贝龙方程式的简化形式，可以根据该式测定液体的饱和蒸气压。饱和蒸汽压是液体工质最基本的物性参数之一, 是化工、生产、科研、设计过程中的重要基础数据，所以掌握通常测量饱和蒸气压的方法具有很大的实际意义。液体饱和蒸汽压的测量方法主要有三种：静态法，动态法和饱和气流法。动态法是指在不同外界压力下, 测定液体的沸点, 又称沸点法。动态法与其它两种方法相比具有操作简单，结果比较准确的优点，适用于蒸气压不太高的液体。本实验采用动态法来测量水的饱和蒸气压，并由此得到水的正常沸点和摩尔汽化热。在封闭体系中，液体很快和它的蒸气达到平衡。这时的蒸气的压力称为液体的饱和蒸气压。蒸収一摩尔液体需要吸收的热量，即为该温度下液体的摩尔汽化热。它们的关系可用克拉贝龙-克劳修斯方程表示： （1）若温度改变的区间不大，DH可视为为常数(实际上DH与温度有关)。积分上式得： 或 (3) 常数，。 (3)式表明与有线性关系。作图可得一直线，斜率为B。因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热DH。 当外压为101.325kPa(760mmHg)时，液体的蒸汽压与外压相等时的温度称为液体的正常沸点。在图上，也可以求出液体的正常沸点。、三、实验仪器及试剂ZP-B纯液体饱和蒸气压测定装置一套，包括数式压力计，真空泵、大气压表、气温计、U型压力计 蒸馏水，热得快四、实验装置图1中，平衡管由三个相连通的玻璃球构成，顶部与冷凝管相连。冷凝管与U形压力计6和缓冲瓶7相接。在缓冲瓶7和安全瓶11之间，接一活塞9，用来调节测量体系的压力。安全瓶中的负压通过真空泵抽真空来实现。安全瓶和真空泵之间有一三通阀，通过它可以正确地操作真空泵的启动和关闭。A球中装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸汽，并且当B管与C管的液面处于同一水平时，表示B管液面上的蒸汽压(即A球面上的蒸汽压)与加在C管液面上的外压相等。此时体系汽液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。用当时读得的大气压减去压差计两水银柱的高度差，即为该温度下液体的饱和蒸汽压。图1 纯液体饱和蒸汽压测定装置图1-盛水大烧杯;2-温度计(分度值为0.1);3-搅拌;4-平衡管;5-冷凝管;6-开口U形水银压力计;7-具有保护罩的缓冲瓶;8-进气活塞;9-抽气活塞;10-放空活塞;11-安全瓶;12、13-橡皮管14-三通活塞五、实验步骤 1抽气检漏 开始压力计电源并预热5-10min，开启真空汞电源开关，将其橡皮管与系统连接，缓慢打开两通活塞，将装置抽空至系统压力比外界低80KPa左右后，关闭两通活塞，记录压力值，10min后再记录压力值，两次数值基本不变，则可进行实验。然后缓缓打开排空活塞放入空气，至真空度为零。2打开冷凝水，同时电加热水浴至沸腾，维持5min，将空气赶净后停止加热。3关闭排空活塞，并开启真空泵，缓缓打开抽气活塞，使真空度达10KPa左右停止抽气。待平衡管中部的液体两端液面平齐时，准确记下温度和相应的压力值。4然后又及时缓缓打开抽气活塞抽气，使真空分别达到10KPa、20KPa、30KPa、40KPa、50KPa、60KPa重复步骤3，测量其相应的沸点及压力。即可终止实验。5实验开始及终了必须记录室温与大气压数值，室温取平均值。六、 实验数据及数据处理试剂：水 室温：24.5 大气压：98.66KPa温度 1/T压力计读数p/KPa液体的蒸汽压p/KPalgpt/T/K98.74371.890.002689-10.83887.8221.943695.96369.110.002709-20.21578.4451.894693.12366.270.00273-30.1468.521.835890.04363.190.002753-40.66757.9931.763484.47357.620.002796-50.3648.31.68477.67350.820.00285-60.10438.5561.5861以lg(p/kPa)对1/T作图，求其斜率，并计算出水在实验温度范围内的平均摩尔蒸发焓vapHm七、结论(1)、由lgp1/T直线图可得： Y=-2233.8x+7.9376即A= -vapHm/2.303R（2）、所以，vapHm =-A*R*2.203*10-3=2233.8*8.314*2.303*10-3=42.27kJ/mol 水在实验温度范围内的平均摩尔蒸发焓vapHm为42.58KJ.（3）、从上图求取外压为lg(101.325)(kpa)=2.0057时的水的沸点为 T=1/X=-2233.8/(2.0057-7.9376)=376.57K(4)计算T正常、vapHm的相对误差，并对实验结果进行讨论理论值(100、101325Pa)下纯水汽化热vapHm 40.70 kJ/mol沸点Tb = 373.15 K查文献得：T正常的相对误差：1=(376.57-373.15)/373.15=0.9176vapHm的相对误差：2=(42.27-40.70)/40.70=3.86思考题(1)为什么AB弯管中的空气要干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？答: AB弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气排除后，才能保证B管液面上的压力为液体的蒸气压；将水浴温度升高到85C沸腾3分钟即可；检漏之后要关闭阀1，防止外界空气进入缓冲气体罐内。(2)本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？答：溶液不是纯净物，其沸点不稳定，实验操作过程中很难判断是否已达到其沸点。(3) 为什么实验完毕以后必须使系统和真空泵与大气相通才能关闭真空泵？答：如果不与大气相通，球管内的液体可能会被吸入到缓冲储气罐(4) 产生误差的原因有哪些？答：当地大气压、判断液面是否相平的标准、液面相平时数据的采集都会对实验结果造成影响。(5) U型管B中封闭液体所起到的作用是什么？答：有以下三点作用： 起到一个液体活塞（或液封）的作用，用于分隔体系与环境;同时通过该液体活塞，可将