纯液体饱和蒸气压的测定

.,化学化工实验中心,物理化学实验课件,制作：张跃华张其平,.,纯液体饱和蒸气压的测量,1、明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系-克劳修斯克拉贝龙方程式。测定的实验原理;2、用等压管法测定不同温度下乙醇的饱和蒸气压，初步掌握真空实验技术;3、学会用图解法求被测液体在所测温度范围内的平均摩尔汽化焓及正常沸点。,一、实验目的,.,纯液体饱和蒸气压的测量,二、实验原理,液体的饱和蒸气压是指在一定温度下，气液两相平衡时蒸气的压力。处于一定温度下的纯液体，其中动能较大的分子，要不断地从液体表面逸出变成蒸气，此过程称为蒸发；与此同时，也会有蒸气分子回到液体中，此过程称为凝聚。当蒸发与凝聚的速率相等时，就达到了动态平衡，此时的蒸气压力就是该温度下液体的饱和蒸气压。温度越高，能逸出液面的分子数越多，因此，达到动态平衡时，液面上的饱和蒸气压就越高。当液体的饱和蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，此时的温度称为液体的沸点。液体的沸点随外压的变化而变化，若外压为标准压力（取100KPa），则液体沸点就称为正常沸点。单位物质的量的液体蒸发过程的焓变，即为该液体的摩尔气化焓。,.,二、实验原理,纯液体饱和蒸气压的测量,由热力学理论，液体饱和蒸气压随温度变化的定量关系，可由克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程给出：,式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压，R为气体常数，R8.314JK-1mol-1,在温度较小的变化范围内，可视为与温度无关，积分上式可得：,由上式可知，若以对作图应得一直线，直线的斜率由此得到,.,二、实验原理,纯液体饱和蒸气压的测量,由实验测定几个不同温度下饱和蒸气压，用图解法求得直线的斜率k，根据上式即可求出,测定饱和蒸气压的方法有动态法、比较法、饱和气流法、静态法等。本实验采用静态法。即在一定的温度下，直接测定体系的压力，测定时要求体系内无杂质气体。为此用一个球管与一个U型管相连，构成了实验测定的装置，其外形如右图所示。,等压管示意图,.,二、实验原理,纯液体饱和蒸气压的测量,球a中盛有被测液体，U形管bc部分以被测液体作为封闭液。测定时先将a与b之间的空气抽净，然后从c的上方缓慢放入空气，使等压计b、c两端的液面平齐，且不再发生变化时，则ab之间的蒸气压即为此温度下被测液体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压与c上方的压力相等，而c上方的压力可由压力计直接读出。温度则由恒温槽内的温度计直接读出，这样可得到一个温度下的饱和蒸气压数据。当升高温度时，因饱和蒸气压增大，故等压计内b液面逐渐下降，c液面逐渐上升。同样从c的上方再缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当恒温槽达到设定的温度且在bc两液面平齐时，即可读出该温度下的饱和蒸气压。用同样的方法可测定其它温度下的饱和蒸气压。,.,纯液体饱和蒸气压的测量,三、实验仪器与药品,纯液体饱和蒸气压测定装置1套;循环水真空泵；数字式压力计；无水乙醇；,.,纯液体饱和蒸气压的测量,四、实验装置图,纯液体饱和蒸气压测定装置图,1、恒温水浴2、温度计3、搅拌4、平衡管5、冷凝管6、水银压力计7、缓冲瓶8、进气活塞9、三通活塞10、安全瓶,.,纯液体饱和蒸气压的测量,五、实验步骤,采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压,1、装置仪器将待测液体装入平衡管中，A球约体积，B和C球各体积，然后按图连接好各部分。2、系统气密性检查关闭活塞8，旋转三通活塞9使系统与真空泵连通，开动真空泵，抽气减压至压力计显示压差为500mmHg时，关闭活塞9，使系统与真空泵、大气皆不通。观察压力计读数，如读数能在2分钟内几乎维持不变，则表明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。,.,纯液体饱和蒸气压的测量,五、实验步骤,3、排除AB弯管空间内的空气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。排除方法为:先将恒温槽温度调至第一个温度值(一般比室温高2左右)接通冷凝水，抽气降压至液体轻微沸腾，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管逸出，如此沸腾数分钟，可认为空气被排除干净。,.,纯液体饱和蒸气压的测量,五、实验步骤,4、饱和蒸气压的测定排净空气，且体系温度恒定后，打开活塞8缓缓放入空气（切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管中，如果发生空气倒灌，则须重新排除空气)，直至B管、C管中液面平齐，关闭活塞8，记录温度与压力计读数（如果放入空气过多，C管中液面低于B管的液面，须抽气，再调平齐）。然后，将恒温槽温度升高35，因温度升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免B、C管中液体大量蒸发，应随时打开活塞8缓缓放入少量空气，使C管中气泡缓慢冒出。体系温度恒定后，放入空气使B、C管液面平齐，记录温度和压差。然后依次每升高35，测定一次压差，总共测78个值。,.,纯液体饱和蒸气压的测量,六、数据记录及处理,（一）数据记录,实验者实验时间室温大气压：实验前实验后,不同温度下乙醇饱和蒸气压的测定,.,六、数据记录及处理,（二）数据处理,1、由上表数据绘制蒸气压p对温度T的曲线（p-T图）2、从p-T曲线图中均匀读取10个点，列出相应的数据表，绘制出lnp-1/T直线图，求出直线的斜率，由斜率算出乙醇在此温度下的平均摩尔汽化焓，由曲线求得乙醇的正常沸点，与文献相比较。,纯液体饱和蒸气压的测量,.,七、注意事项,1、减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。2、必须充分排除净AB弯管空间中全部空气，使B管液面上空只含液体的蒸气分子。AB管必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。3、在操作过程中要防止空气倒灌，一旦倒灌必须重新排气。,纯液体饱和蒸气压的测量,.,七、思考题,1、为什么AB弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎样防止空气倒