乙醇饱和蒸汽压地测定Word文档格式.docx
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△vapHm=-mR(S20-3)
此△vapHm为实验温度范围内的平均摩尔气化热。
根据热力学推导,液体气化热与温度的关系式为:
(S20-4)
式中,Cp,m(g)及Cp,m(l)分别为纯物质饱和蒸气及饱和液体的恒压摩尔热容。
如果此热容差与温度成直线关系,Cp,m(g)-Cp,m(l)=△a+△bT,则代入式(S20-4),可积分得气化热与温度的关系式如下:
(S20-5)
式中△H0,△a及△b均为常数。
将式(S20-5)代入式(S20-1)进行不定积分,得:
(S20-6)
式中A为不定积分常数,合并常数得:
1np=A+BT-1+C1nT+DT(S20-7)
根据实验测得不同温度T时的饱和蒸气压p,按最小二乘法可求出式(S20-7)中各常数A、B、C、D。
根据式(S20-6)中各常数与式(S20-7)中各常数的对应关系可求得气化热与温度关系式为:
△vapHm=-BR+CRT+DRT2(S20-8)
热容差与温度的关系式为:
Cp,m(g)-Cp,m(l)=CR+2DRT(S20-9)
本实验采用等压管法测定乙醇的蒸气压。
等压管如图S20-1所示。
在管a处装有乙醇,其上方为乙醇蒸气和空气。
如在管b中气相为纯乙醇蒸气,具有实验温度下的饱和蒸气压,液体乙醇与管a相通。
当改变图S20-1中P外,使管a、b中的液面相平时,乙醇的饱和蒸气压p*和等压管外的压力P外相等,p*=P外。
如用水银压差计测量P外,则
P外=P大气-Ph
式中Ph为压差计上左右水银柱的高度差所代表的压力差,P大气为外界的大气压力。
所以:
p*=P大气-Ph(S20-10)
3.实验操作过程概述
1.将洗净烘干的等压管a、b处各装入适量的无水乙醇。
将管b放入管a中,注意勿使空气进入管b。
2.装好等压管,打开通入冷凝器3的冷却水。
检查好管线后启动真空泵,转动考克10,使真空泵接通装置。
当U型压差计上汞高差达600mm左右时,转动考克10,使真空泵接通大气并隔绝装置,停止真空泵。
检查系统真空度是否稳定。
若一分钟内水银面变化小于1mm,可认为系统不漏气,可进行实验。
如果真空度下降较快,说明系统漏气。
要检查系统的漏气位置,进行处理后,重新试漏。
3.启动真空泵,接通装置,使等压管a内不断有气泡冒出(此时压差计上水银柱差为700mm左右)。
转动考克10,切断系统,把真空泵通大气,然后停泵。
管b内乙醇仍不断气化,乙醇蒸气带着b管中的空气冒出。
排气3—5分钟,管b处的空气基本排净。
上述赶空气过程需在水浴温度为25℃左右时进行。
温度太低,可先升温至此温度。
4.启动恒温槽搅拌器、电子继电器及电加热器,调节恒温槽温度至30.0℃。
此步可与上步试漏同时进行。
把手指堵在进气口上,打开考克9,慢慢放入空气,使管b液面逐渐下降,当等压管b和a内液面相平时,记下精密温度计读数T和辅助温度计读数Ts及压差计读数,同时记下精密温度计水银柱露出水面部分温度示值n(不作温度计露出校正时,可不记Ts及n)。
5.升高恒温槽温度,每隔5℃重复步骤4,测定蒸气压。
测完70.0℃蒸气压后,再测乙醇在常压下的沸点(即饱和蒸气压等于实验时大气压力的温度)。
在实验过程中,随水浴温度升高,要移动辅助温度计,使其水银球位于精密温度计露出水面的水银柱中部。
实验过程中要保持等压管全部浸没于水浴中。
实验开始和结束时各读取大气压一次(大气压力计使用方法见第三章大气压力计部分),取平均值。
实验完毕,切断电源,关闭冷却水。
实验过程记录
1.实验仪器及试剂(包括试剂等级,仪器、装置型号及编号)
仪器:
饱和蒸汽压测定装置
药品:
无水乙醇(AR)。
2.实验过程记录及处理结果
室温
21℃
大气压
101.63kPa
温度计浸入部分温度读数
0~50:
-4.2
50~100:
46
实验结果记录:
实验结果
处理
作图
T/C
Ts/C
DP/kPa
DT/C
T+DT
p*/kPa
1/(T/C)
1/((T+DT)/C)
lnp*/kPa
21.10
20.00
-92.18
0.004453
9.45
0.003398
2.246015
21.00
19.00
-94.31
0.008064
21.01
7.32
0.0034
1.99061
25.00
19.50
-92.67
0.025696
25.03
8.96
0.003354
2.19277
31.01
-89.23
0.062026
31.07
12.40
0.003288
0.003287
2.517696
34.30
-87.55
0.088088
34.39
14.08
0.003253
0.003252
2.644755
38.42
-84.41
0.12561
38.55
17.22
0.00321
0.003208
2.846071
45.40
-77.60
0.201574
45.60
24.03
0.003139
0.003137
3.179303
48.35
-73.88
0.238367
48.59
27.75
0.00311
0.003108
3.323236
54.40
27.00
-64.21
0.036826
54.44
37.42
0.003053
3.622205
59.62
26.00
-55.06
0.073265
59.69
46.57
0.003005
0.003004
3.840957
62.50
-49.50
0.099
62.60
52.13
0.002979
0.002978
3.953741
66.75
24.50
-36.94
0.14027
66.89
64.69
0.002942
0.002941
4.169607
72.20
24.00
-20.12
0.202054
72.40
81.51
0.002896
0.002894
4.400726
73.70
-17.70
0.22027
73.92
83.93
0.002883
0.002881
4.429983
77.54
-2.73
0.265138
77.81
98.90
0.002852
0.002849
4.594109
77.95
0.00
0.273236
78.22
101.63
0.002848
0.002846
4.621339
实验结果:
DH/Jmol^-1
DE/DH
校正温度前
39844.85
-6.45%
校正温度后
39741.75
-6.69%
理论值
42590
思考题及建议
1.如果要判断等压管b处空气是否排净,应如何检查?
在初次测量时,重复测量两次蒸汽压,两次相差较小可认为系统中无空气。
2.在实验过程中为什么要防止管b中进入空气?
若有空气进入则测得结果将有什么样的变化?
在改造的系统中,已经解决了空气倒灌的问题。
实验过程的任何操作不可能导致空气进入系统。
3.对恒温槽的温度涨落有什么要求?
在实验操作中放空气、读数据时应如何适应此涨落?
液体在气化室吸热,会导致系统温度下降,放入空气后等待片刻可以保证系统达到平衡,在改造的系统中,实际上不必等待系统传热平衡,直接读取温度及平衡压力即可。
4.由于气候条件不同,在不同大气压力下测出的液体蒸气压数据相同吗?
实验过程中大气压力的变化对实验结果有影响吗?
液体的饱和蒸汽压不会随着气候改变,若测量系统与环境压差,则环境压力改变会导致蒸汽压计算结果改变,若测定绝压(以真空定压力零点),则气压变化对结果无影响。
5.大气压力计铜标尺的零点在何处?
水银柱上方空间含有一定气体,将对大气压力测定产生怎样的误差?
系统已经改变,不再采用水银压力计。
6.在本实验中大气压力计读数是否要作温度校正?
水银压差计的压差读数是否也要进行温度校正?
本实验采用电子压力计,无需作温度校正。
7.结合溶液、相平衡知识,试分析当乙醇不纯,若含有甲醇、凡士林或水时,对测得蒸气压数据会引入正的还是负的误差?
根据Henry定律,甲醇将对蒸汽压产生正偏差,凡士林或水对蒸汽压产生负偏差。
试做说明
1、实验装置泄漏严重,实验时真空泵处于开启状态。
2、温度计及压力计均未作定值校正,结果可靠性不高。
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- 乙醇 饱和 蒸汽 测定