纯液体饱和蒸汽压的测定Word文档下载推荐.doc

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（1）

式中，T为热力学温度，R为摩尔气体常数，P为纯液体在温度T时的饱和蒸气压；

ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。

假定ΔvapHm与温度无关，或因温度范围较小，ΔvapHm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ΔvapHm。

当蒸气压与外界压力相等时液体便沸腾。

因此在各沸腾温度下的外界压力就是相应温度下液体的饱和蒸气压。

外压为101.325kPa时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。

2．静态法、低压技术：

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。

图1.液体饱和蒸气压测定装置图

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

【仪器与试剂】

精密数字压力计，玻璃恒温水浴，液体饱和蒸气压测定装置，旋片式真空泵，纯水

【实验步骤】

1、装置仪器：

将待测液体装入平衡管A球约2/3体积，U形管中液面以平衡后接近B球和C球底部为佳，然后按装置图装妥各部分，所有接口处要严密。

将精密数字压力计的电源接通并打开，单位选择mmHg一档，并在大气压条件下置零。

2、系统气密性检查：

关闭直通活塞，旋转三通活塞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400mmHg时，关闭三通活塞停止抽气，观察压力计示数，如果压力计的示数在3-5min内保持不变，则表明系统不漏气。

否则应逐段检查，消除漏气原因。

3、排除空气：

检查不漏气后，接通冷凝水，开启搅拌装置，将恒温槽调至40℃左右，继续抽气降压接近730mmHg，此时AB弯管内的空气不断随蒸气从C管逸出，如此沸腾3-5min后，可认为空气被排除干净。

4、不同温度下水的饱和蒸汽压的测量：

当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋转直通活塞慢慢放入空气，直至BC管中液面平齐，关闭直通活塞，记录温度与压力。

然后用同样地方法，将恒温槽温度每升高5℃测量，记录各个温度和对应的压力。

从低温到高温依次测定，共测6-8组。

5、最后打开直通活塞，关闭回流水、真空泵、电源。

【数据记录与处理】

1、数据记录：

室温：

25.5℃气压计读数：

102.43kPa经温度校正后的大气压值（P大，校）：

102.005kPa

温度t/℃

温度T/K

1/T/K-1

测压仪的示数/mmHg

测压仪的示数/Pa

蒸气压p/Pa

lnp

40

313.13

0.003194

-710

-94657.2

7347.8

8.902156

45

318.13

0.003143

-694.9

-92644.1

9360.932

9.1443

50

323.13

0.003095

-674.3

-89897.7

12107.32

9.401566

54.99

328.12

0.003048

-649.1

-86538

15466.99

9.646463

60

333.13

0.003002

-618.5

-82458.4

19546.58

9.880556

65

338.13

0.002957

-581.2

-77485.6

24519.42

10.10722

69.89

343.02

0.002915

-536.7

-71552.8

30452.16

10.32391

2、作lnp-1/T图得：

当压力为1atm（101.325Pa时），lnp=4.618333，代入上述公式可得1/T=0.00268，可算得纯水的正常沸点为T正常=373.1302K。

3、△vapHm=-Rm=42667.4J/mol=42.667KJ/mol

4、计算相对误差：

查阅文献知纯水沸点为373.13K，水的摩尔汽化热为40.8KJ/mol

T正常相对误差Et=（373.1302-373.15）/373.15×

100%=-0.0053%

△vapHm相对误差Et=（42.667-40.8）/40.8×

100%=4.57%

【结果与讨论】

1、作lnp-1/T图直线相关性较高，线性较好，适宜用于进行平均摩尔汽化热△vapHm与正常沸点T正常的代入计算。

2、根据计算结果与文献值比较，纯水沸点的测定误差很小，为-0.0053%，主要是进气旋塞控制得好，没有出现回气的情况，且加热过程中也较为平稳。

但温度较高的时候较易出现误差，还没到达预设温度水就沸腾了，测得的水的摩尔汽化热比文献值略高，这也可能与恒温水浴装置灵敏度不高等问题相关。

【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。

【思考题】

1、什么是液体的饱和蒸汽压？

什么叫正常沸点？

液体的沸点与外压有何关系？

答：

液体沸点随外压增大而增大。

2、本实验方法能否用于测定其它溶液的蒸汽压？

为什么？

不可以。

因为溶液浓度随着溶剂的蒸发而增大，蒸汽压也因此变化，故难以测量准确。

3、等压计U形管液体有什么作用？

冷凝器有什么作用？

U型管的作用是封闭气体，防止空气进入AB管内，保证液面上的压力为液体的蒸汽压，同时用于观察U型管两端液面是否相平，以判断两端压力是否相等。

冷凝器的作用是冷凝U型管内的蒸汽，防止蒸干。

4、能否在加热情况下检查是否漏气？

不能。

加热过程中温度不能恒定，气－液两相不能达到平衡，压力也不恒定

5、实验中为什么要防止空气倒灌？

若发生倒灌则管内不再是纯液体的蒸汽，测量的将不是纯液体蒸汽压。

6、实验时抽气和漏入空气的速度应如何控制？

不论抽气还是漏入空气都应该尽可能地慢，防止气压变化过大在管中变化过于明显，导致出现倒灌或者爆沸的现象

7、实验时大烧杯中的水为什么一定要淹没等压计的U形管？

保证整个体系处于同一恒温状态，使得U形管左右两边温度相等，才能用外压等效处理为U形管内饱和蒸汽压强。

【参考文献】

[1]何广平南俊民等物理化学实验.北京：

化学工业出版社，2008

[2]付献彩、沈文霞、姚天扬，《物理化学》，第四版，上册

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