乙醇饱和蒸汽压的测定.doc

化学实验报告纸 液体饱和蒸气压的测定1. 实验目的（要求）(1) 掌握等压管测定液体饱和蒸气压的原理和方法。(2) 了解蒸气压的概念和影响因素。(3) 学会应用克克方程，求得乙醇的摩尔气化热。(4) 学会温度计露出校正方法。2. 实验原理（概要）在一定温度下，纯液体与其蒸气达到相平衡状态时的压力，称为该液体在此温度下的饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压与液体的本性及温度等因素有关，纯液体饱和蒸气压随温度上升而增加。根据热力学理论可以导出饱和蒸气压与温度的关系式，此式称克拉贝龙克劳修斯方程，简称克克方程。其微分式如下：（S20-1）式中p为纯液体饱和蒸气压，T为绝对温度，vapHm为液体的摩尔气化热，R为通用气体常数。当上述各物理量用SI制单位时，R 8.314 Jmol1K1。在一定外压下，纯液体与其蒸气达到气液平衡时的温度称为沸点。因此，克-克方程也表示纯液体的外压p与沸点T的关系。在101325 Pa的外压下，纯液体的沸点称为正常沸点。纯液体的气化热随温度上升而降低。通常温度下，气化热随温度变化较小，在临界温度附近，气化热急剧下降。在临界温度时，纯物质气化热为零。当远离临界温度，而且温度变化较小时，气化热vapHm可视为常数。对式（S201）不定积分，得：（S20-2）式中，C为不定积分常数。由此式可知，ln p与1/T成直线关系。以1n p与1/T的实验值作图，应得直线，若直线斜率为m，则：vapHm - mR（S20-3）此vapHm为实验温度范围内的平均摩尔气化热。根据热力学推导，液体气化热与温度的关系式为：（S20-4）式中，Cp,m（g）及Cp,m（l） 分别为纯物质饱和蒸气及饱和液体的恒压摩尔热容。如果此热容差与温度成直线关系，Cp,m（g）Cp,m（l） a bT ，则代入式（S20-4），可积分得气化热与温度的关系式如下：（S205）式中H0，a及b均为常数。将式（S205）代入式（S201）进行不定积分，得：（S206）式中A为不定积分常数，合并常数得：1n p A BT 1 C1nT DT（S207）根据实验测得不同温度T时的饱和蒸气压p，按最小二乘法可求出式（S207）中各常数A、B、C、D。根据式（S206）中各常数与式（S207）中各常数的对应关系可求得气化热与温度关系式为：vapHm BR CRT DRT2（S208）热容差与温度的关系式为：Cp,m(g) Cp,m(l) CR 2DRT（S209）本实验采用等压管法测定乙醇的蒸气压。等压管如图S201所示。在管a处装有乙醇，其上方为乙醇蒸气和空气。如在管b中气相为纯乙醇蒸气，具有实验温度下的饱和蒸气压，液体乙醇与管a相通。当改变图S201中P外，使管a、b中的液面相平时，乙醇的饱和蒸气压p* 和等压管外的压力P外 相等，p* P外。如用水银压差计测量P外 ，则P外 P大气 - Ph式中Ph为压差计上左右水银柱的高度差所代表的压力差， P大气为外界的大气压力。所以：p*P大气Ph（S20-10）3. 实验操作过程概述1. 将洗净烘干的等压管a、b处各装入适量的无水乙醇。将管b放入管a中，注意勿使空气进入管b。2. 装好等压管，打开通入冷凝器3的冷却水。检查好管线后启动真空泵，转动考克10，使真空泵接通装置。当U型压差计上汞高差达600 mm左右时，转动考克10，使真空泵接通大气并隔绝装置，停止真空泵。检查系统真空度是否稳定。若一分钟内水银面变化小于1 mm，可认为系统不漏气，可进行实验。如果真空度下降较快，说明系统漏气。要检查系统的漏气位置，进行处理后，重新试漏。3. 启动真空泵，接通装置，使等压管a内不断有气泡冒出（此时压差计上水银柱差为700 mm左右）。转动考克10，切断系统，把真空泵通大气，然后停泵。管b内乙醇仍不断气化，乙醇蒸气带着b管中的空气冒出。排气35分钟，管b处的空气基本排净。上述赶空气过程需在水浴温度为25左右时进行。温度太低，可先升温至此温度。4. 启动恒温槽搅拌器、电子继电器及电加热器，调节恒温槽温度至30.0。此步可与上步试漏同时进行。把手指堵在进气口上，打开考克9，慢慢放入空气，使管b液面逐渐下降，当等压管b和a内液面相平时，记下精密温度计读数T和辅助温度计读数Ts及压差计读数，同时记下精密温度计水银柱露出水面部分温度示值n（不作温度计露出校正时，可不记Ts及n）。5. 升高恒温槽温度，每隔5重复步骤4，测定蒸气压。测完70.0蒸气压后，再测乙醇在常压下的沸点（即饱和蒸气压等于实验时大气压力的温度）。在实验过程中，随水浴温度升高，要移动辅助温度计，使其水银球位于精密温度计露出水面的水银柱中部。实验过程中要保持等压管全部浸没于水浴中。实验开始和结束时各读取大气压一次（大气压力计使用方法见第三章大气压力计部分），取平均值。实验完毕，切断电源，关闭冷却水。实验过程记录1. 实验仪器及试剂（包括试剂等级，仪器、装置型号及编号）仪器：饱和蒸汽压测定装置药品：无水乙醇（AR）。2. 实验过程记录及处理结果室温21大气压101.63kPa温度计浸入部分温度读数050:-4.250100:46实验结果记录：实验结果处理作图T/CTs/CDP/kPaDT/CT+DTp*/kPa1/(T/C)1/(T+DT)/C)lnp*/kPa21.10 20.00 -92.18 0.00445321.10 9.45 0.0033980.0033982.24601521.00 19.00 -94.31 0.00806421.01 7.32 0.00340.00341.9906125.00 19.50 -92.67 0.02569625.03 8.96 0.0033540.0033542.1927731.01 20.00 -89.23 0.06202631.07 12.40 0.0032880.0032872.51769634.30 20.00 -87.55 0.08808834.39 14.08 0.0032530.0032522.64475538.42 20.00 -84.41 0.1256138.55 17.22 0.003210.0032082.84607145.40 20.00 -77.60 0.20157445.60 24.03 0.0031390.0031373.17930348.35 20.00 -73.88 0.23836748.59 27.75 0.003110.0031083.32323654.40 27.00 -64.21 0.03682654.44 37.42 0.0030530.0030533.62220559.62 26.00 -55.06 0.07326559.69 46.57 0.0030050.0030043.84095762.50 25.00 -49.50 0.09962.60 52.13 0.0029790.0029783.95374166.75 24.50 -36.94 0.1402766.89 64.69 0.0029420.0029414.16960772.20 24.00 -20.12 0.20205472.40 81.51 0.0028960.0028944.40072673.70 24.00 -17.70 0.2202773.92 83.93 0.0028830.0028814.42998377.54 25.00 -2.73 0.26513877.81 98.90 0.0028520.0028494.59410977.95 24.50 0.00 0.27323678.22 101.63 0.0028480.0028464.621339实验结果：DH/Jmol-1DE/DH校正温度前39844.85-6.45%校正温度后39741.75-6.69%理论值42590思考题及建议1. 如果要判断等压管b处空气是否排净，应如何检查?在初次测量时，重复测量两次蒸汽压，两次相差较小可认为系统中无空气。2. 在实验过程中为什么要防止管b中进入空气? 若有空气进入则测得结果将有什么样的变化?在改造的系统中，已经解决了空气倒灌的问题。实验过程的任何操作不可能导致空气进入系统。3. 对恒温槽的温度涨落有什么要求? 在实验操作中放空气、读数据时应如何适应此涨落?液体在气化室吸热，会导致系统温度下降，放入空气后等待片刻可以保证系统达到平衡，在改造的系统中，实际上不必等待系统传热平衡，直接读取温度及平衡压力即可。4. 由于气候条件不同，在不同大气压力下测出的液体蒸气压数据相同吗? 实验过程中大气压力的变化对实验结果有影响吗?液体的饱和蒸汽压不会随着气候改变，若测量系统与环境压差，则环境压力改变会导致蒸汽压计算结果改变，若测定绝压（以真空定压力零点），则气压变化对结果无影响。5. 大气压力计铜标尺的零点在何处? 水银柱上方空间含有一定气体，将对大气压力测定产生怎样的误差?系统已经改变，不再采用水银压力计。6. 在本实验中大气压力计读数是否要