实验三液体饱和蒸汽压的测定.pptx
一、实验目的1.深入了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系-克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义，并学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。2.用平衡管及数字式真空计测定乙醇在不同温度下的饱和蒸气压，初步掌握低真空实验技术。3.了解旋片式真空泵、缓冲储气罐、数字式气压计的使用及注意事项。第1页/共24页二、实验原理 在一定温度下与液体处于平衡状态时蒸气的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压。密闭于真空容器中的液体，在某一温度下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碰回液相。当二者的速率相等时，就达到了动态平衡，气相中的蒸气密度不再改变，因而有一定的饱和蒸气。第2页/共24页 液体的蒸气压是随温度而改变的，当温度升高时有更多的高动能的分子能够由液面逸出，因而蒸气压增大。当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾。外压不同时液体的沸点也就不同。我们把外压为1个标准压力时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。第3页/共24页 液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯一克拉贝龙方程式表示式中：p为液体在温度T时的饱和蒸气压；T为绝对温度；H气为液体摩尔气化热（J.mol-1）；（1）第4页/共24页（3）（2）或：在温度较小的变化范围内，H气可视为常数，积分（1）式可得：第5页/共24页由（3）式可知，若用lgP对1/T作图,应得一直线，斜率为或用lnP对1/T作图,得一直线，斜率为由斜率可求算液体的平均摩尔汽化热H气（4）（5）第6页/共24页测定液体饱和蒸气压的方法主要有以下三种：1饱和气流法 在一定温度和压力下通过一定体积已被待测液体所饱和的气流，用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的重量，便可计算蒸气的分压，这个分压就是该温度下被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较小的液体。第7页/共24页2静态法 在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。3动态法 利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，测定液体在不同外压时的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。第8页/共24页 这些方法中以静态法准确性较高，即使蒸气压只有1333Pa(10mmHg)左右也可测定。静态法以等位计的两臂液面等高来观察平衡，较灵敏。对较高温度下的蒸气压测定，由于温度难以控制而准确度较差。动态法的优点是对温度的控制要求不高，对于沸点低于100的液体，如四氯化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸等亦可达到一定的精确度。饱和气流法不仅可测液体的饱和蒸气压，亦可测定固态易挥发物质，如碘的蒸气压。它的缺点是通常不易达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。故这种方法通常只用来求溶液蒸气压的相对降低。第9页/共24页三、仪器药品1.仪器：纯液体饱和蒸气压测定装置1套;DP-AF精密数字压力计（-1000 KPa）SYP玻璃恒温水浴装置1套(包括SWQ/P数字控温仪)；旋片式真空泵(公用)1个，缓冲储气罐，乳胶管 橡皮管2.药品：无水乙醇第10页/共24页实验装置图图1 静态法测定饱和蒸汽压实验装置图第11页/共24页第12页/共24页纯液体饱和蒸气压测定装置图第13页/共24页精密数字压力计表的使用 预热：将开关置于标有“ON”的位置，通电预热30min后，方可进行实验测定，否则将影响实验精度。调零：按“采零”键，调节零点的读数为“0.00”，重复23次。关机：关机前，应使测量体系与大气相连通后方可关机。压力计是以实验室的大气压作为“0”基准点进行测压。例如：实验室的大气压为99.65KPa，仪器在完全连通实验室大气压的状态下“采零”,实验过程中，如果压力计的示数为-20KPa，则体系的真实压力比实验室的大气压小20 KPa，为79.65KPa 第14页/共24页四、实验步骤 -升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压 1.装置仪器:按图装各部分(不接冷阱部分)装样：吹热A球（排空气）将蒸馏水放入等压计B、C间的形管中自然冷却 蒸馏水吸入A球重复几次蒸馏水装入A球的2/3。2.系统气密性检查:接通冷凝水打开平衡阀1、平衡阀2及抽气阀调节恒温槽温度为实验温度并恒温10min压力计“采零”（按“采零”键）关闭平衡阀1打开抽气水泵抽气减压压力计读数为5367 KPa关闭平衡阀2观察是否漏气。第15页/共24页3.排除AB弯管空间内的空气:将平衡管安装到装置上，将恒温槽温度调至第一个温度值(一般比室温高2左右)通冷凝水，打开平衡阀2,降压至液体轻微沸腾，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管逸出，如此沸腾数分钟，可认为空气被排除干净。(体系减压至真空度达-90kPa以上)第16页/共24页4.饱和蒸气压的测定:当空气被排除干净，且体系温度恒定后（2025恒温，比室温高2左右），慢慢打开平衡阀1，当b、c球之间的U形管内两液面相平时，立即关闭平衡阀1 ，读取数字压力计的真空度示数。（如果放入空气过多，C管中液面低于B管的液面，须重新抽气，再调平齐）此后，依次将恒温槽温度升高35，恒温至25、30、35、40、45、50，分别测其饱和蒸气压的真空度，总共测78个值。第17页/共24页4.饱和蒸气压的测定:注意:将恒温槽因温度升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免B、C管中液体大量蒸发，应随时打开平衡阀2 缓缓放入少量空气，保持 C管中液面平静，无气泡冒出。当体系温度恒定后，再次打开平衡阀1，放入空气使B、C管液面平齐，记录温度和压差。如升温过程中，U型管内的液体发生暴沸，可漏入少量空气，以防止管内液体大量挥发而影响实验进行。第18页/共24页6.实验结束 实验结束后，慢慢打开平衡阀1，使压力表恢复零位。关闭冷却水，将进气阀旋至与大气相通。拔去所有电源插头，整理好仪器装置，但不要拆装置。另外，也可以沿温度降低方向测定。温度降低，乙醇饱和蒸气压减小。为了防止空气倒灌，必须在测定过程中始终开启真空泵以使系统减压。降温的方法可用在水浴中加冷水的方法来达到。其它操作与上面相同。第19页/共24页五、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.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。3.升温法测定中，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。4.降温法测定中，当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即打开活塞9抽气减压，防止空气倒灌。若发生倒灌现象，必须重新排除净AB弯管内之空气。5.注意在停止抽气时，应先把真空泵与大气相通，打开平衡阀l通大气后方可关闭真空泵，否则可能使真空泵中的油倒灌入系统。第20页/共24页六、数据处理1.数据记录表：将温度、压力数据列表，算出不同温度的饱和蒸气压；大气压=kPa 室温 度 P（蒸汽压）=大气压+气压计的读数（负值）-真空度温度T水浴/K1/T（K-1）真空度/kPa蒸汽压P/kPalnp第21页/共24页2.绘出乙醇的蒸气压温度曲线，并求出指定温度下的温度系数。3.以lnp对 1/T作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度间隔内乙醇的平均摩尔气化热vapHm，通过图求算出乙醇的正常沸点 第22页/共24页七、思考题1、如何判断等位计中试样球与等位计间空气已全部排出？如未排尽空气，对实验有何影响？怎样防止空气倒灌?2、测定蒸气压时为何要严格控制温度？3、升温时如液体急剧气化，应作何处理？4、每次测定前是否需要重新抽气？第23页/共24页谢谢您的观看！第24页/共24页
