实验二--纯液体饱和蒸气压的测定

1、精选优质文档-倾情为你奉上深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 物理化学实验（ 1） 实验项目名称： 实验四 燃烧热的测定 学院： 化学与化工学院 专业： 指导教师： 报告人： 学号： 班级： 实验时间： 2012.03.20 实验报告提交时间： 2012.04.01 教务部制、目的要求一、 明确纯液体饱和蒸气压的定义和汽液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系公式克劳修斯克拉贝龙方程式。二、 用数字式真空计测量不同温度下环己烷的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术。三、 学会用图解法求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。、实验原理通常温度下(距离临界温度较远时

2、)，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1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。液体的蒸气压随温度而变化，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-克拉贝龙方程式表示：             

3、0;          (1) 式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；vapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定vapHm与温度无关，或因温度范围较小，vapHm可以近似作为常数，积分上式，得： (2) 其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为 ，由斜率可求算液体的vapHm。静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温

4、度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图1所示： 平衡管由A球和U型管B、C组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压力计相连。A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。1.恒温槽； 2.冷凝管； 3.压力计； 4.缓冲瓶平衡阀； 5. 平衡阀2(通大气用)； 6. 平衡阀1（抽真空用）； 8平衡管图1 液体饱和蒸气压测定装置图、仪器与试剂DP-A精密数字压力计，SYP-玻璃恒温水浴，液体饱和蒸气压测定装置，

5、旋片式真空泵，环己烷。、实验步骤1、准备工作 开通小流量的冷却水。开通DP-A精密数字压力计的电源，预热。认识系统中各旋塞的作用。开启进气旋塞（逆时针旋转“平衡阀2”）使系统与大气相通。读取大气压力p0，以后每半小时读一次。2、打开玻璃恒温浴“加热器”开关，置于“强加热”、“慢搅拌”，同时接通SWQP型数字控温仪的电源，显示屏的右下部得“置数”红灯亮，按动×10和×1按钮，使“设定温度”至40.00按动“工作/置数”使水浴升温。3、按动DP-A精密数字压力计的“采零”按键，使读数为0。系统检漏：开启真空泵，2分钟后开启抽气旋塞（逆时针旋转“平衡阀门1”），关闭进气旋塞(平衡

6、阀门2)，使系统减压至压力计读数约为80 kPa，关闭抽气旋塞（平衡阀门1），关闭真空泵电源。系统若在5分钟之内压力计读数基本不变，则说明系统不漏气。4、水浴温度升至40.00后加热方式改为“弱”，稳定3分钟。缓慢旋转进气旋塞（平衡阀门2），使平衡管中二液面等高。读取DP-A精密数字压力计和水浴的温度，记录。5、分别测定45、50、53、56、58、60、62时液体的饱和蒸气压。记录数据。6、实验完毕，断开电源、水源。 、实验注意事项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、抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧，致使B管内液体快速蒸发。3、实验过程中，必须充分排除净

7、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。4、测定中，打开进空气活塞时，切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管的空间中。如果发生倒灌，则必须重新排除空气。、数据记录和处理室 温: 24.9、25.9、26.0、26.5 大气压: 102.06kPa、102.08 kPa 、102.09 kPa 、102.08 kPa 序号123456789水浴温度/40.00 45.00 50.01 53.02 56.02 58.01 60.02 61.98 压力差/kPa-68.21 -63.00 -56.34 -49.20 -43

8、.10 -40.14 -36.18 -34.42 、调用实验数据处理器处理实验结果图表：蒸汽压P/kPa33.939.145.752.959.061.965.967.7ln P3.52223.66543.82283.96784.07704.12604.18804.21431/T*10003.1933.1433.0943.0653.0373.0193.0012.983直线斜率-3.5014直线截距14.69蒸发热 kJ/mol29.11正常沸点74.55平均大气压/kPa102.07、实验数据绘制的直线图：、调用物理化学实验数据处理程序，计算环己烷的平均摩尔气化热和正常沸点。解：液体的饱和蒸气压

9、与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：，式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；vapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定vapHm与温度无关，或因温度范围较小，vapHm可以近似作为常数，积分上式，得： ，其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率K= ，则有=-3.5014，则得vapHm=29.1106 kJ/mol，而实验文献值为vapHm=29.98kJ/mol，则有绝对误差为： = ×100=×100=29.110629.9829.98×100=2.90。实验的平均大气压为102.07. kPa，实验的正常

10、沸点为74.55，即为T=347.70k，而实际上标准大气压下环己烷的沸点为80.7，即为T=353.85k，则实验的沸点的=×100=347.70353.85÷353.85×100.= 1.74因此，环己烷的平均摩尔气化热为29.1106 kJ/mol，相对误差为2.90，正常沸点为74.55，相对误差为1.74。、实验思考题1. 试分析引起本实验误差的因素有哪些？答：实验中实验前要将平衡管a、b、c中的空气驱干净，使b管的液面上只含液体的蒸汽部分，假如空气没有驱净，沸点读数会降低引起误差；常压下水浴加热被测液体升温数度不可以太快，实验加热装置存在温度滞后效应，

11、加热太快测的温度将偏离平衡温度，引起误差；实验中要防止空气倒灌，否则也是带进空气引起误差；ab管必须放置于恒温水浴水面以下，否则温度与水温不同也是会引起误差的；实验过程中不能晃动平衡管，进气过程中不能使b管液面超过c管，未达平衡状态不可以进气，否则都是会带进空气引起误差的。2. 为什么AB弯管中的空气要排干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？答:因为测定纯液体的饱和蒸汽压要求平衡共存的气体为纯蒸汽，因此要把空气干赶净，因为对纯液体，外压一定，沸点一定，可通过沸点的差异判断，若系统混有空气，则沸点读数会降低，若两次沸点测定结果在误差允许范围内，可以认定空气已经被赶净，在整个实验过程中防止空气倒灌同样是由于要保证纯蒸汽的原因。实验结论：本次实验利用纯液体的饱和蒸汽压的定义和两相平衡概念，测定环己烷的饱和蒸汽压，测的环己烷的平均摩尔气化热为29.1106 kJ/mol，相对误差为2.90，其正常沸点为74.55，相对误差为1.74。实验测的结果偏小，误差比较大，造成该结果的原因可能有实验前