实验4液体饱和蒸汽压的测定.doc

实验4 液体饱和蒸汽压的测定1. 引言1.1 实验目的 运用克劳修斯-克拉伯龙方程，求出所测定温度范围内的饿平均摩尔汽化焓及正常沸点 掌握测定饱和蒸汽压的方法1.2 实验原理 蒸汽压：在通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大;温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。 摩尔汽化热：蒸发一摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。 沸点：当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为p(101.325kPa）时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。 克劳修斯-克拉珀龙方程：液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示:：式中，R为摩尔气体常数;T为热力学温度;vapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定vapHm与温度无关，或因温度范围较小，vapHm可以近似作为常数，积分上式，得: 或 式中：B积分常数。从上式可知：若将对1/T作图应得一条直线，斜率m=由此可得 同时从图上可求出标准压力时的正常沸点。2. 实验操作2.1 实验仪器D8401-ZH型电动搅拌器，自耦调压变压器（北京精树电器厂），LZ-P1压力计，温度计，真空泵（电机：温岭市速力电机厂，浙江黄岩求精真空泵厂），等压管，稳压瓶，负压瓶，恒温槽，乙醇2.2 实验装置图4.12.3 实验条件室温：19.8，气压101.98kPa2.4 实验步骤2.4.1 连接装置并装入药品（实验前已完成）。2.4.2 检漏。将H活塞关上，打开活塞I、F（接干燥瓶）和G，用真空泵抽气到压力计显示的气压为2530kPa时，关上I、F和G。等片刻后，利用压力计分段检查系统是否漏气。（此时关闭活塞F,G）2.4.3 升温。开动搅拌器，调节加热器电压在180V左右。2.4.4 排气。当水浴温度超过50时，等压管内液体开始沸腾，即大量气泡通过液栅由C管排出。沸腾3-5分钟（每秒钟约排出3-4个气泡）就可以除去AB间的空气及溶在液体中的空气。注意调节加热器电压，控制恒温槽温度在52附件。2.4.5 蒸汽压的测定。排气完后，打开活塞H，使体系通过毛细管缓慢吸入空气逐渐升高压力，直到稳压瓶中的压力快接近蒸气压时为止。然后调节调压器，改变加热电压，直到BC液面相对位置不变，此时表示温度己恒定。最后将BC液面基本调平，稳定一分钟左右，迅速记下温度t，压力计P的读数。继续用加热器加热水浴，加热过程中适当调节活塞H，使液体不激烈沸腾，当温度升高34时再重复上述步骤。直升温到75附近。总共测67个点即可。2.4.6 结束。实验完后，将系统与大气相通，关闭调压器，整理实验台。最后，将实验数据输入计算器进行计算并打印结果。2.5 注意事项 调节BC中液面时如果C液面过低可以打开G。 AB液面间的空气必须排净 注意加热时不能让B中乙醇蒸汽跑入C管中。否则要重新排气 调节H要缓慢3. 结果与讨论3.1 原始实验数据组别P/kPaT/1/T/10-3K-1lnP132.8152.113.074510.398237.2355.043.047010.525342.7058.083.019110.662449.0751.092.991910.801555.3163.982.966210.921663.8367.002.939911.064772.5169.992.914311.1913.2 处理结果解析式：y=-4.96896x+25.66801摩尔汽化焓：理论值：42.60kJ/mol相对误差3.03%气压：101.98kPalnP0=-4.96896T+25.66801测量沸点：351.52K理论值：351.54K相对误差：0.057%3.3 讨论分析 实验摩尔汽化焓测量值41.31kJ/mol,相对误差3.03%，沸点测量值351.52，相对误差0.057%。 可以增加自动控温装置 温度升高时，B中液面下降，C中液面升高，温度下降时相反。4. 结论实验数据在误差范围内，验证了克-克方程5. 参考文献贺德华 麻英 张连庆。基础物理实验化学。北京：清华大学出版社。2008年6. 附录思考题 说明饱和蒸气压、正常沸点、沸腾温度的含义。答：饱和蒸汽压：液体表面液体分子汽化和气体分子液化达平衡时气体所具有的分压。正常沸点：外界大气压为一个标准大气压时液体的沸腾温度。沸腾温度：使液体的饱和蒸气压等于外界大气压的温度。 克劳修斯-克拉伯龙在什么条件下才能应用？为什么本实验测得的只是平均蒸发焓？答：适用条件：固体和液体的体积忽略不计，而且气体为理想气体。蒸发焓实际上与温度相关，而本实验中未考虑温度对蒸发焓的影响，故所测得的只是平均蒸发焓。 稳压瓶、负压瓶的作用是什么？什么时候需用活塞H与G？答：稳压瓶的作用：维持一定“外界大气压”，通过压强相等的关系反映液体的饱和蒸气压。负压瓶的作用：当稳压瓶中吸入气过多，压强高于饱和蒸气压是可利用负压瓶适当降低稳压瓶内的压强。当稳压瓶内压强低于饱和蒸气压即C中液面高于B中液面时使用H；当稳压瓶内压强高于饱和蒸气压即C中液面低于B中液面时使用G。 计算证明赶气35分钟