实验02液体饱和蒸气压的测定.ppt
实验02液体饱和蒸气压的测定 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望实验目的 1.明确液体饱和蒸气压的定义，了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系。2.掌握用静态法测定纯液体在不同温度下饱和蒸气压的方法，并通过实验求出所测温度范围的平均摩尔汽化热。3.熟悉和掌握真空泵和恒温槽的使用。实验原理 在一定的温度下，纯液体与其气相达成平衡时蒸气的压力，称为该温度下液体的饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压与液体的性质和温度等因素有关。纯液体的饱和蒸气压是随温度而改变，当温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，则蒸气压减小。当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾。我们把外压为101.325kPa的沸腾温度定义为液体的正常沸点。对于任何纯物质的气液两相平衡体系，体系的温度与饱和蒸气压的关系符合克拉贝龙方程式（Clapeyron equation)，即 式中：vapvapH H为该液体的蒸发热；为该液体的蒸发热；vapvapV V为（为（V Vg g-V-Vl l）即液相转化为气相的体积差；）即液相转化为气相的体积差；因为Vg大大于Vl，所以，Vl可忽略不计。并假设蒸气为理想气体，且当n=1mol时，那么 式中：P-液体饱和蒸气压，Pa；T-温度，K；R-气体常数，8.315J/Kmol；vapvapH Hm m-摩尔蒸发热，摩尔蒸发热，J/mol 作 关系直线,其斜率k为 截距为 平均摩尔蒸发热摩尔蒸发热vapvapH Hm m 即可求得。即可求得。当当P=101.324kPaP=101.324kPa、k k、C C代入上式，代入上式，即求得正常沸点温度即求得正常沸点温度T T。测定饱和蒸气压常用的方法：1.动态法：常用的有饱和气流法，即通过一定体积的已被待测溶液所饱和的气流，用某物质完全吸收。然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸气的分压力。2.静态法：把待测物质放在一个封闭体系中，在不同的温度下，直接测量蒸气压或在不同外压下测定流体的沸点。本实验采用静态法。药品仪器1.2XZ型旋片式真空泵；2.HLP03A型低真空计（含压力传感器）；3.磁力加热搅拌器；4.7403型电子继电器；5.接触温度计、玻璃温度计；6.平衡管、缓冲瓶；7.秒表；8.苯（AR）；9.等等。2XZ型旋片式真空泵HLP03 A型低真空计磁力加热搅拌器实验步骤1.熟悉实验装置及抽气流程2.检查平衡管中苯的量是否符合要求（1）平衡管A球中苯液面高于2/3，U形管中苯液面有1/2高，即能满足实验要求。（2）不满足上述要求，即需重新补加苯的量，至满足要求为止。（3）如果平衡管中有异物或有颜色（苯为无色），需倒出原液体，用苯清洗平衡管，然后装苯至满足要求为止。3.打开平衡管的冷凝水 实验前先打开平衡管的冷凝水，流量适量即可。（为什么实验前要先打开平衡管的（为什么实验前要先打开平衡管的冷凝水？）冷凝水？）4.检查系统是否漏气（1）首先熟悉抽气系统及活塞3（起始处关闭状态）的操作；（2）启动真空泵，缓慢调节活塞3（以形管中的气泡速度适中为准）抽气至60KPa左右，之后关闭活塞3；（3）打开秒表，5min后，观测前后压力变化是否超过100Pa，如果没有即可进入实验阶段，如果超过即检查各接口，然后重新抽气检查。5.确定温度，恒温后开始抽气（1）调节接触温度计，确定起始温度（比水温高1-2即可），同时启动磁力搅拌器；（2）恒温后，启动真空泵，调节活塞3，保持形管中的气泡速度适中即可（为什么？）；（3）气泡速度过快，却调节活塞3，缓慢放点空气抑制气泡速度过快（为什么？）；（4）连续抽气20min后，却调节活塞3，缓慢放点空气，使形管中的苯左右平衡，即记下压力和温度；6.放气平衡读取数据 连续抽气20min后，却可调节活塞3，缓慢放点空气，使形管中的苯左右平衡，同时记下压力和温度；7.调温，重复5-6步实验（1）调节接触温度计，温度调高2-3，加热至恒温（加热过程中，为什么不能同时抽（加热过程中，为什么不能同时抽气？）气？）；（2）重复5-6步，测8-10点数据；（3）实验结束，先关闭真空泵，调节活塞3缓慢放气，至常压后再关闭其它开关。实验数据记录实验日期：；室温：；气压：Pa 温度t()气压P(kPa)数据处理1.计算lnP、T-1，P单位为Pa,T=273.15+t,lnP取至小数点后第三位，T-1取四位有效数字（附表）。2.作lnP-T-1关系直线图，计算直线斜率k（附图）；3.计算苯的平均摩尔蒸发热摩尔蒸发热vapvapH Hm m；4.确定直线截距C；5.计算标准压力下苯的正常沸点Tb。附表：T(K)T-1lnPP单位为Pa，T=273.15+tx1x20y1y2ABT-1(1/K)lnP(Pa)lnP-T-1关系直线图苯的平均摩尔蒸发热摩尔蒸发热vapvapH Hm m确定直线截距C取任意一点（lnP和T-1），代入上式即求出C值。标准压力下苯的正常沸点Tb 取标准压力（P=101.325KPa）代入下式，即可求出苯的正常沸点Tb值。文献值：苯在标准压力下，正常沸点Tb=80.10 平均摩尔蒸发热平均摩尔蒸发热vapvapH Hm m=30.765KJ/mol=30.765KJ/mol 要求要求:logp logpT-1线性关系的相关系效线性关系的相关系效r r0.9990.999。在实验温度范围内得出平均摩尔蒸发热和在实验温度范围内得出平均摩尔蒸发热和正常沸点与文献值对照，其相对误差应在正常沸点与文献值对照，其相对误差应在2 2以内。以内。实验结果与讨论结果：实测值为T Tb b=vapvapH Hm m=计算实验偏差：分析产生偏差的原因：有何建议与想法？注意事项：1.检查球形、形管中苯的量是否符合要求；2.检查系统是否漏气：抽至压力小于60kPa以下；3.利用3阀控制形管中气泡上升的速度；4.加热时，请不要抽气；5.实验结束后，向平衡管通入大气时的速度也要缓慢。思考题1.静态法测蒸气压的原理是什么？2.能否在加热情况下检查是否漏气？3.如何判断等压计中试样球与等压计间空气已全部排出？如未排尽空气，对实验有何影响？4.实验时抽气和漏入空气的速度应如何控制？为什么？5.升温时如液体急剧汽化，应作何处理？6.每次测定前是否需要重新抽气？7.等压计的形管内所贮液体起到何作用？
