纯液体饱和蒸汽压的测定(学生)

1、实验126 液体饱和蒸气压的测定 年级：化学2011级 教师：王 琼 目的要求 1 1、明确纯液体饱和蒸汽压的定义和气液两相平衡的、明确纯液体饱和蒸汽压的定义和气液两相平衡的 概念，深入了解纯液体饱和蒸汽压和温度的关系：概念，深入了解纯液体饱和蒸汽压和温度的关系： 克劳修斯克劳修斯克拉贝龙方程；克拉贝龙方程； 2 2、用数字式压力计测定不同温度下乙醇的饱和蒸汽、用数字式压力计测定不同温度下乙醇的饱和蒸汽 压，初步掌握低真空实验技术；压，初步掌握低真空实验技术； 3 3、学会用图解法求被测液体在实验范围内的平均摩、学会用图解法求被测液体在实验范围内的平均摩 尔汽化热和正常沸点。尔汽化热和正常沸点

2、。 压力是体系的一个重要参数，许多物质的物理压力是体系的一个重要参数，许多物质的物理 化化学性质，如熔点、沸点，以及吸附、溶解、扩学性质，如熔点、沸点，以及吸附、溶解、扩 散、化学平衡移动等物理化学过程都与压力有着散、化学平衡移动等物理化学过程都与压力有着 密切的关系。压力测量是物理化学实验的主要操密切的关系。压力测量是物理化学实验的主要操 作技术之一，因此，体系压力的测量具有实用价作技术之一，因此，体系压力的测量具有实用价 值。在一定温度下，与液体处于平衡状态时的蒸值。在一定温度下，与液体处于平衡状态时的蒸 气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。这里的平气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。这里的平

3、 衡状态是指动态平衡。衡状态是指动态平衡。液体的沸点随外压的变化液体的沸点随外压的变化 而变化，若外压为标准压力（取而变化，若外压为标准压力（取100KPa100KPa），则液），则液 体沸点就称为正常沸点。体沸点就称为正常沸点。 基本介绍 在某一温度下，被测液体处于密闭真空容器中，液在某一温度下，被测液体处于密闭真空容器中，液 体分子从表面逃速成蒸气，同时蒸气分子因碰撞而凝结体分子从表面逃速成蒸气，同时蒸气分子因碰撞而凝结 成浓相。当两者的速率相等时成浓相。当两者的速率相等时，就达到了动态平衡，此就达到了动态平衡，此 时气相中蒸气密度不再改变时气相中蒸气密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸气因

4、而具有一定的饱和蒸气 压。测定液体饱和蒸气压，可深入了解纯液体饱和压。测定液体饱和蒸气压，可深入了解纯液体饱和蒸气蒸气 压和温度的关系压和温度的关系克劳修斯克劳修斯克拉贝龙方程式，求算克拉贝龙方程式，求算 被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸 点。点。 基本介绍 实验原理 饱和蒸汽压：在一定温度下，与纯液体处于平衡状态饱和蒸汽压：在一定温度下，与纯液体处于平衡状态 时的蒸汽压力，称为该温度下的饱和蒸汽压。时的蒸汽压力，称为该温度下的饱和蒸汽压。 由实验测定液体的一系列不同温度下的饱和蒸汽压由实验测定液体的一系列不同温度下的饱和蒸汽压

5、数据，然后用数据，然后用lnplnp对对1/T1/T作图，求出斜率，再由斜率求出作图，求出斜率，再由斜率求出 。 * 2 ln/ vapm H dpp dTRT * 2 ln/ vapm H ppC RT 温度范围变化不大时 vapm H 实验原理 测定饱和蒸气压的方法有动测定饱和蒸气压的方法有动 态法、比较法、饱和气流法、态法、比较法、饱和气流法、 静态法等。静态法等。本实验采用静态法。本实验采用静态法。 即在一定的温度下，直接测定即在一定的温度下，直接测定 体系的压力，测定时要求体系体系的压力，测定时要求体系 内无杂质气体。为此用一个球内无杂质气体。为此用一个球 管与一个管与一个U U型管

6、相连，构成了型管相连，构成了 实验测定的装置，其外形如右实验测定的装置，其外形如右 图所示。图所示。 球球a中盛有被测液体，中盛有被测液体，U 形管形管bc部分以被测部分以被测 液体作为封闭液。测定时先将液体作为封闭液。测定时先将a与与b之间的之间的 空气抽净，然后从空气抽净，然后从c的上方缓慢放入空气，的上方缓慢放入空气， 使等压计使等压计b、c两端的液面平齐，且不再发生两端的液面平齐，且不再发生 变化时，则变化时，则ab之间的蒸气压即为此温度下之间的蒸气压即为此温度下 被测液体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压被测液体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压 与与c上方的压力相等，而上方的压力相等，而c

7、上方的压力可由压上方的压力可由压 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，因饱和蒸气压增气压数据。当升高温度时，因饱和蒸气压增 大，故等压计内大，故等压计内b液面逐渐下降，液面逐渐下降，c液面逐渐液面逐渐 上升。同样从上升。同样从c的上方再缓慢放入空气，以的上方再缓慢放入空气，以 保持保持bc两液面的平齐，当恒温槽达到设定的两液面的平齐，当恒温槽达到设定的 温度且在温度且在bc 两液面平齐时，即可读出该温两液面平齐时，即可读出该温 度下的饱和蒸气压。用同样

8、的方法可测定其度下的饱和蒸气压。用同样的方法可测定其 它温度下的饱和蒸气压它温度下的饱和蒸气压。 实验原理 实验仪器与试剂 蒸气压测定装置蒸气压测定装置 1 1套套 循环水真空泵循环水真空泵 1 1台台 DP-AFDP-AF型型数字气压计数字气压计 1 1台台 SYP-SYP-B B型型玻璃恒温水浴玻璃恒温水浴 1 1套套 无水乙醇（无水乙醇（A.RA.R） 实验步骤 1、实验装置如下 图1.液体饱和蒸气压测定装置图 2 2、按图、按图1 1连接好实验装置，并检查系统的气密连接好实验装置，并检查系统的气密 性：性： a.a.将进气阀、平衡阀将进气阀、平衡阀2 2打开，平衡阀打开，平衡阀1 1关

9、闭关闭( (三三 阀均为顺时针关闭，逆时针开启阀均为顺时针关闭，逆时针开启) )。启动压力泵。启动压力泵 加压至加压至100KPa200KPa100KPa200KPa，数字压力表的显示值即，数字压力表的显示值即 为压力罐中的压力值。为压力罐中的压力值。 b.b.停止压力泵工作，关闭进气阀，并检查平停止压力泵工作，关闭进气阀，并检查平 衡阀衡阀2 2是否开启，平衡阀是否开启，平衡阀1 1是否完全关闭。观察数是否完全关闭。观察数 字压力表，若显示数字下降值在标准范围内字压力表，若显示数字下降值在标准范围内( (小小 于于0.01KPa/s)0.01KPa/s)，说明整体气密性良好。否则需查，说明整

10、体气密性良好。否则需查 找并清除漏气原因，直至合格。找并清除漏气原因，直至合格。 实验步骤 c c微调部分的气密性检查：关闭平衡阀微调部分的气密性检查：关闭平衡阀2 2，用，用 平衡阀平衡阀1 1调整微调部分的压力，使之低于压力罐调整微调部分的压力，使之低于压力罐 中压力的中压力的1/21/2，观察数字压力表，其显示数字变，观察数字压力表，其显示数字变 化值在标准范围内化值在标准范围内( (小于小于 0.02KPa/m)0.02KPa/m)，说明气密，说明气密 性良好。若显示压力值上升超过标准，说明平衡性良好。若显示压力值上升超过标准，说明平衡 阀阀2 2泄漏；若显示压力值下降超过标准，说明平

11、泄漏；若显示压力值下降超过标准，说明平 衡阀衡阀1 1泄漏。泄漏。 实验步骤 3 3、装样、装样 从加样口注入乙醇，关闭进气活塞，从加样口注入乙醇，关闭进气活塞， 旋转抽气活塞使真空泵与稳压瓶相通，启动循环旋转抽气活塞使真空泵与稳压瓶相通，启动循环 真空泵，抽至气泡成串上窜，然后关闭抽气活塞，真空泵，抽至气泡成串上窜，然后关闭抽气活塞， 打开进气活塞漏入空气，使乙醇充满试样球体积打开进气活塞漏入空气，使乙醇充满试样球体积 的的2/32/3和和U U型管双臂的少部分。型管双臂的少部分。 4 4、玻璃恒温水浴的使用、玻璃恒温水浴的使用 打开玻璃恒温浴打开玻璃恒温浴“加热器加热器” 开关，置于开关，

12、置于“强加热强加热”、“慢搅拌慢搅拌”，显示屏的右，显示屏的右 下部的下部的“置数置数”红灯亮，按动红灯亮，按动1010和和1 1按钮，使按钮，使 “设定温度设定温度”至至25.0025.00按动按动“工作工作/ /置数置数”使水浴使水浴 升温。当水浴温度升至升温。当水浴温度升至25.0025.00后加热方式改为后加热方式改为 “弱弱”，恒温，恒温1010分钟。分钟。 实验步骤 实验步骤 5 5、测定、测定 开启真空泵缓缓抽气，使试样与开启真空泵缓缓抽气，使试样与U U型型 管之间空间内的空气呈气泡状通过管之间空间内的空气呈气泡状通过U U型管中的液面型管中的液面 而逐出。如发现气泡成串上窜，

13、可关闭抽气活塞，而逐出。如发现气泡成串上窜，可关闭抽气活塞， 缓缓打开进气活塞漏入空气使沸腾缓和。如此慢缓缓打开进气活塞漏入空气使沸腾缓和。如此慢 沸沸3-43-4分钟，试样中的空气排除后，分钟，试样中的空气排除后，且体系温度恒且体系温度恒 定后定后, ,关闭抽气活塞，小心开启进气活塞缓缓漏入关闭抽气活塞，小心开启进气活塞缓缓漏入 空气（空气（切不可太快，以免空气倒灌入切不可太快，以免空气倒灌入abab弯管中，弯管中， 如果发生空气倒灌，则须重新排除空气如果发生空气倒灌，则须重新排除空气) ) ，直至，直至U U 型管两臂的液面等高为止，在压力表上读出压力型管两臂的液面等高为止，在压力表上读出

14、压力 值。重复操作一次，压力表上的读数与前一次相值。重复操作一次，压力表上的读数与前一次相 比两者差值应不大于比两者差值应不大于 67Pa67Pa，此时即可认为试样球，此时即可认为试样球 与与U U型管液面上的空间已全部为乙醇的蒸气所充满。型管液面上的空间已全部为乙醇的蒸气所充满。 实验步骤 6 6、如上法分别测定如上法分别测定30.0030.00 、35.0035.00 、 40.0040.00 、 45.0045.00 、50.00 50.00 及及55.00 55.00 时时 乙醇的蒸气压。乙醇的蒸气压。 1 1、在开泵前，、在开泵前，先开启冷却水，然后才能抽气。先开启冷却水，然后才能抽

15、气。 抽气的速度以气泡一个个逸出为宜，这样可以避抽气的速度以气泡一个个逸出为宜，这样可以避 免等位计内液体沸腾过剧，致使免等位计内液体沸腾过剧，致使b b管内的液体抽尽管内的液体抽尽 ( (完完) )。 2 2、等位计中液面间的空气必须排除干净、等位计中液面间的空气必须排除干净 。 5 5、液体蒸气压与温度有关，故测定过程控温精度、液体蒸气压与温度有关，故测定过程控温精度 须在土须在土0.10.1一土一土0.20.2。 实验注意事项 3 3、必须让等位仪、必须让等位仪U U型管中的样品液沸腾型管中的样品液沸腾3 34 4分钟分钟 后方可进行测定。后方可进行测定。 4 4、升温时可预先漏入少量的

16、空气，以防止、升温时可预先漏入少量的空气，以防止U U型管型管 中的液体暴沸。中的液体暴沸。 6 6、在停止实验时，应缓缓地打开平衡阀、在停止实验时，应缓缓地打开平衡阀2 2，使，使 压力表恢复零位。关闭冷却水，将进气阀旋至与压力表恢复零位。关闭冷却水，将进气阀旋至与 大气相通，使真空泵通大气，然后切断电源，使大气相通，使真空泵通大气，然后切断电源，使 实验装置复原，但不要拆装置。实验装置复原，但不要拆装置。 7 7、整个实验过程中，要严防空气倒灌，否则，、整个实验过程中，要严防空气倒灌，否则， 实验要重做。为了防止空气倒灌，在每次读取平实验要重做。为了防止空气倒灌，在每次读取平 衡温度和平衡

17、压力数据后，应快速启动加热。衡温度和平衡压力数据后，应快速启动加热。 实验注意事项 1 1、不同温度下乙醇饱和蒸汽压的测定、不同温度下乙醇饱和蒸汽压的测定 t/t/ T/KT/K 大气压大气压/Kpa/Kpa 表压表压/Kpa/Kpa P P* */KPa/KPa（饱和蒸汽压）（饱和蒸汽压） lnPlnP* */Pa/Pa 1/T/K1/T/K 实验数据处理 * ()P蒸汽压大气压气压计的读数（负值）（真空度） 由上表数据绘制蒸气压由上表数据绘制蒸气压P P对温度对温度T T的曲线（的曲线（p-Tp-T 图）图） 从从p-Tp-T曲线图中均匀读取曲线图中均匀读取1010个点，列出相应的个点，列出相应的 数据表，绘制出数据表，绘制出lnp-1/Tlnp-1/T直线图，求出直线的斜率，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。由曲线求得乙醇的正常沸点，与文献相比较。 实验数