饱和蒸汽压实验报告.docx

北京理工大学物理化学实验报告液体饱和蒸气压测定班级：09111101实验日期：2013-5-21一、 实验目的1、测定乙酸乙酯在不同温度下的饱和蒸气压。2、求出所测温度范围内乙酸乙酯的平均摩尔气化焓。二、实验原理在一定温度下，纯物质语气气相达到平衡时的蒸气压为纯物质的饱和蒸气压。纯物质的饱和蒸气压与温度有关。将气相视为理想气体时，对有气相的两相平衡（气-液、气-固），可用Clausius-Clapeyron方程表示为：dln(p/Pa)dT=vapHmRT2如果温度范围变化小vapHm可近似看做常数，对上式积分得：ln(p/pa)=-vapHmRT+C由上式可知，ln（p/Pa）与1T为直线关系：由实验测出p、T值，以ln（p/Pa）对1/T作图得一直线，从直线斜率可求出所测温度范围内液体的平均摩尔气化焓。本实验使用等压计来直接测定液体在不同温度下的饱和蒸气压。图一 等压计等压计是由相互联通的三管组成。A管及B，C管下部为待测样品的液体，C管上部接冷凝管并与真空系统和压力计相通。将A，B管上部的空气驱除干净，使A，B管上部全部为待测样品的蒸气，则A，B管上部的蒸气压为待测样品的饱和蒸气压。当B，C两管的液面相平时，A，B管上部与C管上部压力相等。由压力计直接测出C管上部的压力，等于A，B管上部的压力，求得该温度下液体的饱和蒸气压。 三、实验仪器及药剂 数字式温差计、玻璃缸恒温槽、真空泵、缓冲罐、等压计、大气压计、乙酸乙酯（分析纯）图二 纯液体饱和蒸气压测量示意图四、实验步骤1、 熟悉实验仪器和装置，按上图所示组装仪器，水浴锅中去离子水不能低于刻度线，冷阱中加入冰水。2、 打开三通阀使得真空泵接大气，打开真空泵电源。3、 检漏：压力计上的冷凝管通冷却水。打开三通阀并通大气，打开真空泵。关阀1，开阀2、3，使系统同大气，待差压计示数稳定后按置零按钮，示数变为零。关阀3，真空泵与系统相通，缓慢开阀1，系统减压。当压力表读数为-40 -50kPa时，关阀1，封闭系统。观察压力表读数，如果压力表示数在5min中内基本不变或者变幅小于0,2kPa/min则可以判断系统没有漏气，否则系统漏气需要分段检查（此时不要打开恒温水浴锅的加热和搅拌装置，体系内气压对温度很敏感，这样很容易使得示数不稳定而不利于判断。）实验现象：关阀3，缓慢开阀1后，系统负压增大。完全关闭阀1，封闭系统，压力表示数基本不变，体统没有漏气。4、 往等压计C管中加入适量的乙酸乙酯液体，可以通过真空装置使得乙酸乙酯在A、B、C管中合适分布。等压计接口处涂抹真空脂，使之与球型冷凝管相接。等压计完全浸入水中。关闭阀3，打开阀1、2。一段时间后关闭阀1，打开阀3。现象：关闭阀3，打开阀1、2之前，C管中有气泡冒出，关闭阀3，打开阀1、2之后，乙酸乙酯迅速进入A和B管。5、 从大气压计读取此时大气压值为99.95kPa。调节数字式温差仪为35，开启搅拌器，使得玻璃缸中的水温均衡。6、 关闭阀3，打开阀2，观察等温计的同时缓慢打开阀1，使系统减压抽气。除去等压计A管中液体内溶解的空气和等压计AB管间的空气。继续缓慢减压，使等压计A管中的液体气化，随空气一起逸出。关闭阀1.实验现象：当阀1 开启过大时，液体剧烈，呈“沸腾”状，液体冲到球形冷凝管中。调节阀1 ，使A管中液体内溶解的空气和等压计AB管间的空气较平和的呈气泡状逸出。关闭阀1之后依然有气泡平和溢出。原因是缓冲罐与等压计之间存在稳定压差。7、 抽气几分钟后，缓慢打开阀3，使空气进入系统。多次调节阀1、阀3的开闭，使得BC管中液面在同一水平面，从压力表上读取压力值。同样的方法，再次抽气，再调节等压计BC管液面达同一水平，读取压力值。直至两次的压力值相同或者相差很小，则表示等压计AB管上面的空间完全被乙酸乙酯的蒸汽充满。记录此温度下的压力值和温度。实验现象：如果阀3打开过大，B液面上升，C页面下降，甚至C中空气进入B，这样需要重新抽真空。水浴温度在-0.030.13的温差范围内变动，温度增加压差减小。8、 调节恒温水浴升高至第二个温度，与上一个温度间隔为1。同样的方法测定第二个温度下的压力值。重读操作，取八组数据。9、 实验结束，再次读取大气压值为100.12kPa。使系统也大气相通，切断数字式温差仪，搅拌器，压力表电源，断开冷凝水。10、 整理试验台。五、实验数据处理表一 实验数据室温：大气压1：99.95kPa 大气压2：:10.12kPa 平均大气压：100.04kPa序号设定温度/实际温度/实际温度/K压差/kPa饱和蒸汽压103/Pa135.00 34.98 308.13 -80.86 19.18 235.00 308.15 -80.85 19.19 335.10 308.25 -80.72 19.32 435.07 308.22 -80.76 19.28 536.00 36.04 309.19 -79.72 20.32 636.02 309.17 -79.84 20.20 736.14 309.29 -79.73 20.31 837.00 37.09 310.24 -78.80 21.24 937.01 310.16 -78.91 21.13 1037.12 310.27 -78.75 21.29 1137.05 310.20 -78.85 21.19 1238.00 38.02 311.17 -77.85 22.19 1337.99 311.14 -77.94 22.10 1438.05 311.20 -77.80 22.24 1538.00 311.15 -77.90 22.14 序号设定温度/实际温度/实际温度/K压差/kPa饱和蒸汽压103/Pa1639.00 39.10 312.25 -76.64 23.40 1738.98 312.13 -76.80 23.24 1839.09 312.24 -76.70 23.34 1938.98 312.13 -76.83 23.21 2040.00 40.10 313.25 -75.59 24.45 2140.07 313.22 -75.66 24.38 2240.04 313.19 -75.64 24.40 2340.08 313.23 -75.64 24.40 2441.00 40.97 314.12 -74.68 25.36 2541.06 314.21 -74.54 25.50 2641.10 314.25 -74.47 25.57 2742.00 42.00 315.15 -73.46 26.58 2842.06 315.21-73.31 26.73 2942.09 315.24-73.23 26.81 3041.97 315.12-73.53 26.51 3143.00 42.98 316.13-72.19 27.85 3243.10 316.25-72.06 27.98 从图像可以看出，饱和蒸汽压与温度呈现正相关。以ln(p/Pa)对1/(T/K)作图，从斜率求得乙酸乙酯平均摩尔气化焓及正常沸点。利用Oringin作图得到图像：图三 ln(pPa)1T/K图像由数据得到:-vapHmR=k= -4513解得:vap Hm= -45138.314 Jmol-1= 3.75104Jmol-1 = 37.5 kJmol-1即 实验得到的乙酸乙酯的平均摩尔气化焓为37.5 kJmol-1lnpPa=-45131T+24.51当饱和蒸气压p为一个大气压时，此实验条件温度即为纯物质乙酸乙酯正常沸点。令 p = 101.325103Pa 解得 T= 347.6K 即 实验测得乙酸乙酯的正常沸点为 347.6。理论数据值为350.4K。相对误差= 350.4-347.6350.4100%=0.7991% 六、实验误差分析 1、乙酸乙酯的平均摩尔气化焓与理论值存在偏差。首先，实验原理的近似处理引入误差。该实验本身就采用了近似的方法，假设在实验温度范围内乙酸乙酯的焓不随温度发生改变；但实际上，摩尔气化焓是随温度发生变化的。其次，水浴温度的不精确引入误差。实验采用恒温水浴缸，电热丝只是在水缸底部的外围上，即使是有搅拌器的搅拌也不能使得水缸中水的温度足够的均匀，从而引入误差。温度传感器所处的位置处温度和等压计处温度存在偏差。再者，调节B、C管液面相平时存在误差，不能保证100%相平。 2、乙酸乙酯的正常沸点与理论值存在偏差。沸点的温度比理论值稍小，可能的原因是乙酸乙酯中含有少量挥发性杂质。因为杂质蒸气压的存在，使得总压大于乙酸乙酯的饱和蒸气压。由蒸气压与温度的关系可知乙酸乙酯的沸点低于正常沸点。七、思考题1、实验装置中缓冲罐的作用是什么？答：缓冲作用，通过压缩压缩罐内的压缩空气，缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳，它还可以起到保护罐前系统的作用，防止意外停泵造成真空泵的倒吸。加入缓冲罐之后再调节B、C液面高度是也能起到缓冲作用，便于较快调节至平衡。2、为什么要将等压计