实验4液体饱和蒸气压的测定

1、实验4液体饱和蒸气压的测定化 53 卢巍 2005011871实验同组人：须丹丹实验日期：071030交实验报告日期：071113实验指导教师姓名：贾维杰1、引言：1.1实验目的：1. 运用克劳修斯-克拉贝龙方程，求出所测温度范围内的平均摩尔气化焓及正常沸点。2. 掌握测定饱和蒸汽压的方法。1.2实验原理在通常温度下(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。蒸发1摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔 气化热。液体的蒸气压与液体的本性及温度等因素有关。随温度不同而变化，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

2、能有关。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。液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯(Clausius)-克拉贝龙(Clapeyron)方程式表示：Hln p _ 碎用曲dT RT2式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；A/apHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定AvapHm与温度无关，或因温度变化范围较小，AzapHm可以近似作为常数，积分上式，得：,A丄rln pBT或,A丄rln pBTvapH m = -Rm式中：B积分常数。从上式可知：若将ln p对

3、1/T作图应得一直线，斜率 m= -A - J： vapHm / R。由此可得vapHm二-Rm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实验药品、仪器型号及测试装置示意图 实验药品及仪器：等压管1支、稳压瓶1个、负压瓶1个、恒温槽1套、真空泵1台、压力计1台。 乙醇（分析纯）图2-4-1纯液体饱和蒸气压测定装置：1、等压管，2、冷凝管，3、搅拌器，4、加热器,5、1/10 C温度计，6、辅助温度计，7、稳压瓶，8负压瓶，9、干燥管。2.2实验条件（实验温度、湿度、压力等）实验前：室温 T=15.6 C湿度47% 大气压 p=101.72kpa实验后：室温 T=16.1 C湿度

4、50%大气压 p=101.76kpa平均值：室温 T=15.9 C湿度49% 大气压 p=101.74kpa2.3实验操作步骤及方法要点：1、抽气:将H活塞关上，打开活塞I、F和G,用真空泵抽气到压力计显示的气压为2530kPa时，关上F和Go2、升温：开动搅拌器，调节加热器电压在160V左右。3、排气:当水浴温度超过 50C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 C附近。4、测定蒸汽压：排气完后，调节调压器，改变加热电压使温度基本恒定。打开活塞H

5、，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(BC液面基本相平)时为止。继续调节压力直到BC液面基本调平，稳定一分钟左右，迅速记下此时温度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3 4C时再重复上述步骤。 一直升温到75C附近。总共测67个点即可。记录数 据。5、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机进行计算。3、结果与讨论3.1原始实验数据:次数12345678温度t C52.7255.2958.0560.9463.7567.2670.3573.25蒸汽压k

6、pa34.0938.1043.4049.2255.5864.4873.3682.603.2计算的数据、结果：1将测得的数据列表，计算 lnP,1/T 值。次数12345678温度t/K325.87328.44331.2334.09336.9340.41343.5346.4蒸汽压kpa34.0938.1043.4049.2255.5864.4873.3682.60lnp10.4367610.5479710.6782110.8040610.9255811.0741111.2031311.321761/T0.0030690.0030450.0030190.0029930.0029680.002938

7、0.0029110.0028872.作InP/ Pa 1/T图，从直线斜率求平均摩尔蒸发焓。将直线延长到p=101 . 325kPa处，求无水乙醇的正常沸点。文献值礼apHm =42.6jLmoL , Tb= 351.54K(78.34 C )(摘自本实验文献3)乙醇饱和蒸汽压随温度的变化关系图示3. 计算:B设该直线方程为ln pA由拟合结果：A=25.39988 , B=4877.216 , R=1.000052即直线方程为ln p厂25.39988由公式厶vapHm二-Rm得vapHm 二-R* m =-8.314*(4877.216) = 40549.17( J / mol)令p =1

8、01.325KPa，代入上述直线方程得:T =351.54168K即乙醇的正常沸点Tb = 78.39168C，乙醇正常沸点的文献值为Tb= 351.54K(78.34 C )二者误差 U1= 0.065969 %文献值：二vapHm = 42.6KJ /molTb= 351.54K(78.34 C)4参考文献1傅献彩，沈文霞，姚天扬编。物理化学上册。第四版。北京：高等教育出版社，1990:1442清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验。北京：清华大学出版社.19913 Ed.by Robert C.Wcast Handbook of Chemistry and Physics,58

9、th ed Ohio CRC Press,19774朱文涛编著物理化学清5附录5.1思考题1. 说明饱和蒸气压、正常沸点、沸腾温度的含义。答：饱和蒸汽压：在一定温度下，液体与其自身的蒸气压达到气液平衡时蒸气的压力，称为该液体的饱和蒸气压。正常沸点：在一个标准大气压下，液体沸腾时的温度。沸腾温度：液体处在一定的外界压力环境下，其内部发生强烈的汽化现象时的液体的温度。2. 克一克方程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：克一克方程适用于纯物质汽液平衡时，忽略液体体积，并将蒸汽按理想气体处理时的情况。本实验中首先假设乙醇的摩尔蒸发焓不随温度变化，然后用克一克方程进行理论求解。忽

10、略了摩尔蒸发焓随温度的变化对计算结果造成的影响。因此，本实验测得的只是平均蒸发焓。3. 稳压瓶、负压瓶的作用是什么？什么时候需用活塞 H与G?答：稳压瓶的作用是减少操作时由于压力改变而造成体系内压力的波动，稳定C处气压与大气压平衡，从而有利于压力计准确的测出压力读数。负压瓶的作用是在实验前抽真空时减少稳压瓶下降至负压的速率，同时起到调节降低等压管与稳压瓶体系压力，以及避免操作中等压管内液体被吸入稳压瓶内。在本实验中，H , G用于调节BC液面平衡。当温度稳定时微调活塞 H , C液面下降使 BC相平。而当由于调节活塞 H不当时，致使 C管内的液面下降较多，低于 B管。此时应 该关闭活塞H而打开活塞G,降低稳压瓶内压力，使 C管内的液