液体饱和蒸气压的测定

实验报告课程名称： 大学化学实验（P） 指导老师:成绩：-实验名称： 液体饱和蒸气压的测定 实验类型: 测量型实验同组学生姓名: 无【实验目的】学习测定液体饱和蒸气压的方法，了解蒸气压数据的应用。熟悉温度计的露茎校正方法。用动态法测量不同温度下水的饱和蒸气压。【实验原理】在某一温度下，封闭系统中的液体，有动能较大的分子从液相跑到气相，也有动能较小的分子由气相回到液相，当二者速率相等时，就达到了动态平衡。此时，气相中的蒸气密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸气压。当液体饱和蒸气压与液体上方的压力相等时，液体就会沸腾，此时的温度就是沸点。纯液体和定组成溶液的饱和蒸气压是温度的单值函数（自由度f=1），蒸气压p随温度T的变化可用Clausius-Clapeyron方程表示dlnp二XHdT—RT2式中：AvapHm是液体的摩尔气化焓；R是摩尔气体常量。假定AapHm与温度无关，积分式有Inp=vap—m+CRT式中：C是积分常数，与压力p的单位选择有关。若以lnp对1/T作图得一直线，由直线的斜率可以求出该液体的摩尔气化焓，实现由易测数据求算难测量数据（蒸发焓和蒸发熵）的目的，这正是热力学原理起作用的重要方面。相平衡计算和工业应用中常用Antoine方程描述饱和蒸气压与温度的关系I4Blnp=A T-C式中：A，B，C均为Antoine常量。此时可以估算不同温度时的摩尔气化焓和气化熵BRT2vapmA"vap'mvapmA"vap'm=~(T-C)2TBRT

(T-C)2【试剂与仪器】仪器沸点计1台；数字式真空测压仪1台；真空泵及附件1套；气压计1套；放大镜1只；温度计（分度值。C和1°C）各一支。试剂蒸馏水【实验步骤】检漏：检查旋塞位置并使系统与真空泵相连接，开动真空泵，抽气至系统达到一定的真空度后，关闭旋塞停止抽气，检查系统是否漏气。几分钟后，若数字式低真空测压仪读数基本不变，则表示系统不漏气。若有漏气，则应从泵至系统分段检查，并用真空油脂封住漏口，直至不漏为止。测量。检漏后，通冷却水至回流冷凝器。慢慢调节变压器使沸点仪中的加热丝变红，至液体沸腾。沸腾时若测量温度计上水银柱读数还在系统内，应缓慢放入少许空气，系统内压力增加，直到水银柱读数露出沸点仪外适宜读数为止。待温度恒定后，记下测量温度计、辅助温度计及压力计读数。再次测量。调节旋塞放入空气少许，使系统内温度增加若干。同理测定温度和压力数据，连续测量10~12组数据，直至与大气完全相通。（温度均匀分布）调节气压计，读取当时大气压。【数据记录与处理】1.实验数据校正。室温：。C；大气压：。（1） 室内大气压力校正（室温C，杭州纬度30°，海拔10m）。大气压力p’=（--）kpa=（2） 温度计露茎校正（测量温度计至C以上部分露出）。校正公式t=J+h（t「t2）匚为测量温度计读数；t2为辅助温度计读数；h为测量温度计露出部分高度（以C表示）h=t1-C； 水银相对玻璃的膨胀系数。表1纯水在不同温度下的饱和蒸气压测量数据测压仪 蒸气压~测量温度辅助温度校正温度校正温度1/ I"读数/kpap/kpa t/C t2/C t/C T/KT ⑭2.测量值与文献值的比较。表2水在不同温度下的饱和蒸气压文献值①温度/C 7779 81 83 85 87 89蒸气压/kpa表2水在不同温度下的饱和蒸气压文献值： 温度/C 9193 95 97 99 101蒸气压/kpa图1水在不同温度下的饱和蒸气压测量值与文献值的p-T曲线比较75100温度邱域3.Inp图1水在不同温度下的饱和蒸气压测量值与文献值的p-T曲线比较75100温度邱域3.Inp—1/T的图线。水在实验温度范围内的摩尔气化焓△冲丑由的计算。根据lnp—1/T的关系图，该直线的斜率为X103则-AH/R=X103AH=X103XJ/mol=X103J/molvap=mol

查阅资料知水在80°C~100°C的摩尔气化焓AH约为+/2kJ/mol=kJ/mol②相对误差=|一|/=%根据AH计算水在不同温度下的气化熵AS。(AS=AvapHm)vapm vapmvapmT表3水在不同温度下的气化熵计算值温度t/C768084889296100温度T/K气化熵/J•mol-1Trouton规则：即对于多数非极性液体，摩尔蒸发焓与常压下沸点之间有如下近似的定量关系—a~ma85J-mol-iTb显然，本次实验所测得的100C水的气化熵为j・mol-i，与Trouton规则存在较大偏差，所以我们可以猜想水是极性液体。6.用Antoine方程描述饱和蒸气压与温度的关系装7.装7.将lnp-T曲线进行拟合得到Antoine常量A=； B=3050；C=由此可以通lnp—1/(T-C)图线体现其线性关系图4lnp—1/(T-C)的Antoine方程拟合图线

8.3.3D33& D.D334 D.D顽5 D.DD3S D.D8.3.3D33& D.D334 D.D顽5 D.DD3S D.D叫55 D.DD非D.53365D.DD171/(「匚】Antoine常量A=；B=3050；C=AH=^^ AS=—=-^vapm (T-C)2 vapmT(T-C)2表4水在不同实验温度下的饱和蒸气压、气化焓与气化嫡(Antoine方程值)序号 实验温度t/°C 实验温度T/°C 蒸气压/kpa 气化焓/ 气化熵kJ・mol-i /J・mol-i1234567891011121314【分析与讨论】数据及误差分析根据图1水在不同温度下的饱和蒸气压测量值与文献值的p—T曲线十分吻合，蒸气压随温度升高而增大的趋势基本相同根据图2lnp—1/T的关系图线，实验中lnp—1/T的线性关系十分明显，相关程度很高，求得的水的摩尔气化焓与文献数值相比，误差较小仅为%，误差产生的原因可能有：实验过程中，室内温度和气压的波动变化比较明显。即使对室内大气压和水银温度计露茎温度进行校正，仍然不能排除影响。较好的方法是，对实验开始和结束时的温度和气压分别进行测量，求取平均值可以减小实验误差。Clausius-Clapeyron方程实际是Clapeyron方程的简化，其假设条件是所研究体系为纯物质的气-液两相平衡体系，忽略液体体积并假设水蒸气为理想气体；而在本实验中，为了简化成线性方程来处理又将摩尔气