纯液体饱和蒸气压的测定

1、1 化学化工实验中心化学化工实验中心 物理化学实验课件 制作：张跃华制作：张跃华 张其平张其平 PHYSICAL CHEMISTRY） 2 纯液体饱和蒸气压的测量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、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念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系-克劳修克劳修 斯斯克拉贝龙方程式。测定的实验原理克拉贝龙方程式。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，、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初步掌握真空实验技术; 3、学会用图解法求被测液体

2、在所测温度范围内的、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。平均摩尔汽化焓及正常沸点。 一、实验目的一、实验目的 PHYSICAL CHEMISTRY） 3 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 二、实验原理二、实验原理 PHYSICAL CHEMISTRY） 4 二、实验原理二、实验原理 c RT H p p mvap ln 纯液体饱和蒸气压的测量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，由热力学理论，液体饱和蒸气压随温度变化的定量关系， 可由克劳修斯可由克劳修斯-克拉贝龙（克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方

3、程给出：）方程给出： 2 /ln RT H dT ppd mvap 式中式中p为液体在温度为液体在温度T时的饱和蒸气压，时的饱和蒸气压，R为气体常数，为气体常数，R 8.314JK-1mol-1 在温度较小的变化范围内，在温度较小的变化范围内， 可视为与温度无关，积分可视为与温度无关，积分 上式可得：上式可得： mvapH 由上式可知，若以由上式可知，若以 对对 作图应得一直线，直线的斜率作图应得一直线，直线的斜率 由此得到由此得到 ln p p T 1 R H k mvap PHYSICAL CHEMISTRY） 5 二、实验原理二、实验原理 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 R

4、kH mvap 由实验测定几个不同温度下饱和蒸气压，用图解法求得直由实验测定几个不同温度下饱和蒸气压，用图解法求得直 线的斜率线的斜率k，根据上式即可求出，根据上式即可求出 mvapH 测定饱和蒸气压的方法有动态法、比较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质气体。为此用一个球管与一个U型管型管 相连，构成了实验测定的装置，其外形相连，构成了实验测定的装置，其外

5、形 如右图所示。如右图所示。 等压管示意图 PHYSICAL CHEMISTRY） 6 二、实验原理二、实验原理 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 球球a中盛有被测液体，中盛有被测液体，U 形管形管bc部分以被测液体作为封部分以被测液体作为封 闭液。测定时先将闭液。测定时先将a与与b之间的空气抽净，然后从之间的空气抽净，然后从c的上的上 方缓慢放入空气，使等压计方缓慢放入空气，使等压计b、c两端的液面平齐，且不两端的液面平齐，且不 再发生变化时，则再发生变化时，则ab之间的蒸气压即为此温度下被测液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体的饱和蒸气压，因为

6、此饱和蒸气压与c上方的压力相上方的压力相 等，而等，而c上方的压力可由压力计直接读出。温度则由恒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 等压计内等压计内b液面逐渐下降，液面逐渐下降，c液面逐渐上升。同样从液面逐渐上升。同样从c的的 上方再缓慢放入空气，以保持上方再缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当恒温两液面的平齐，当恒温 槽达到设定的温度且在槽达到设定的温度且在bc 两液面平齐时，即可读出该温

7、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 饱和蒸气压饱和蒸气压。 PHYSICAL CHEMISTRY） 7 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 三、实验仪器与药品三、实验仪器与药品 纯液体饱和蒸气压测定装置纯液体饱和蒸气压测定装置1套套; 循环水真空泵；循环水真空泵； 数字式压力计；数字式压力计； 无水乙醇；无水乙醇； PHYSICAL CHEMISTRY） 8 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 四、实验装置图四、实验装置图 纯液体饱和蒸气压测定装置图纯液体饱和蒸气压测定装置图 1、恒温

8、水浴、恒温水浴 2、温度计、温度计 3、搅拌、搅拌 4、平衡管、平衡管 5、冷凝管、冷凝管 6、水银压力计、水银压力计 7、缓冲瓶、缓冲瓶 8、进气活塞、进气活塞 9、三通活塞、三通活塞 10、安全瓶、安全瓶 PHYSICAL CHEMISTRY） 9 2 1 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 五、实验步骤五、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、装置仪器 将待测液体装入平衡管中，将待测液体装入平衡管中，A球约球约 体积，体积，B和和C球球 各各 体积，然后按图连接好各部分。体积，然后按图连接好各部分。 2、系

9、统气密性检查、系统气密性检查 关闭活塞关闭活塞8，旋转三通活塞，旋转三通活塞9使系统与真空泵连通，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开动真空泵，抽气减压至压力计显示压差为500 mmHg 时，关闭活塞时，关闭活塞9，使系统与真空泵、大气皆不通。观察，使系统与真空泵、大气皆不通。观察 压力计读数，如读数能在压力计读数，如读数能在2分钟内几乎维持不变，则表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。明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。 3 2 PHYSICAL CHEMISTRY） 10 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 五、

10、实验步骤五、实验步骤 3、排除、排除AB弯管空间内的空气弯管空间内的空气 AB弯管空间内的压力包括两部分弯管空间内的压力包括两部分:一是待测液的蒸气一是待测液的蒸气 压压;另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气 排除后，才能保证排除后，才能保证B管液面上的压力为液体的蒸气压。管液面上的压力为液体的蒸气压。 排除方法为排除方法为:先将恒温槽温度调至第一个温度值先将恒温槽温度调至第一个温度值(一一 般比室温高般比室温高2左右左右)接通冷凝水，抽气降压至液体轻微接通冷凝水，抽气降压至液体轻微 沸腾，此时沸腾，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经弯管内

11、的空气不断随蒸气经C管逸出，如管逸出，如 此沸腾数分钟，可认为空气被排除干净。此沸腾数分钟，可认为空气被排除干净。 PHYSICAL CHEMISTRY） 11 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 五、实验步骤五、实验步骤 4、饱和蒸气压的测定、饱和蒸气压的测定 排净空气，且体系温度恒定后，打开活塞排净空气，且体系温度恒定后，打开活塞8缓缓放入空缓缓放入空 气（气（切不可太快，以免空气倒灌入切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管中，如果发生空弯管中，如果发生空 气倒灌，则须重新排除空气气倒灌，则须重新排除空气)，直至，直至B管、管、C管中液面平齐，管中液面平齐， 关闭活塞关闭活塞8，记录

12、，记录温度与压力计读数温度与压力计读数（如果放入空气过多，（如果放入空气过多， C管中液面低于管中液面低于B管的液面，须抽气，再调平齐）。管的液面，须抽气，再调平齐）。 然后，然后， 将恒温槽温度升高将恒温槽温度升高35，因温度升高后，液体的饱和，因温度升高后，液体的饱和 蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免B、C管中液体大管中液体大 量蒸发，应随时打开活塞量蒸发，应随时打开活塞8缓缓放入少量空气，使缓缓放入少量空气，使 C管中气管中气 泡缓慢冒出。体系温度恒定后，放入空气使泡缓慢冒出。体系温度恒定后，放入空气使B、C管液面平管液面平 齐，记录温度和压差。然

13、后依次每升高齐，记录温度和压差。然后依次每升高35，测定一，测定一 次压差，总共测次压差，总共测78个值。个值。 PHYSICAL CHEMISTRY） 12 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 六、数据记录及处理六、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 温度/温度/K大气压/ mmHg表压/ mmHg蒸气压/ mmHg PHYSICAL CHEMISTRY） 13 六、数据记录及处理六、数据记录及处理 （二）数据处理 1、由上表数据绘制蒸气压、由上表数据绘制蒸气压p对温度对温度T的曲线（的曲线（p-T图）图

14、） 2、从、从p-T曲线图中均匀读取曲线图中均匀读取10个点，列出相应的数个点，列出相应的数 据表，绘制出据表，绘制出lnp-1/T直线图，求出直线的斜率，由直线图，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。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纯液体饱和蒸气压的测量 PHYSICAL CHEMISTRY） 14 七、注意事项七、注意事项 1、 减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实 验要求的真空度。验要求的真空度。 2、必须充分排

15、除净、必须充分排除净AB弯管空间中全部空气，使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。管液面上空只含液体的蒸气分子。AB管必须放置管必须放置 于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度 不同不同。 3、在操作过程中要防止空气倒灌，一旦倒灌必在操作过程中要防止空气倒灌，一旦倒灌必 须重新排气。须重新排气。 纯液体饱和蒸气压的测量纯液体饱和蒸气压的测量 PHYSICAL CHEMISTRY） 15 七、思考题七、思考题 1、为什么、为什么AB弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎 样防止空气倒灌样防止空气倒灌?如果空气未被抽净，所测定的蒸气