物理化学-实验三：液体饱和蒸气压的测定.docx

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1、物理化学-实验三：液体饱和蒸气压的测定实验三液体饱和蒸气压的测定一、实验目的及要求1了解用静态法测定乙醇在不同温度下蒸气压的原理，并学会用图解法求其在所测温度范围内的平均摩尔蒸发热。2了解真空泵、恒温槽及气压计的构造并把握其使用方法。二、实验原理在一定的温度下，当液体与其蒸气达平衡时蒸气的压力，称为这种液体在该温度下的饱和蒸气压简称蒸气压。液体蒸气压的大小与液体的种类及温度有关，它与温度的关系可用克劳修斯克拉贝龙Clausius-Clapeyron方程来表示dlnpvapHm=1dTRT2式中：p为液体在温度T时的饱和蒸气压；T为热力学温度；vapHm为温度T时液体的摩尔蒸发热；R为摩尔气体常

2、数。在温度变化区间不大时，vapHm可视为常数，称为平均摩尔蒸发热。将1式积分得vapHmlgp=+C(2)2.303RT式中：C为积分常数。由2式可知，以lgp对1/T作图得一直线，由直线斜率能够求得所测温度范围内的平均摩尔蒸发热vapHm。测定蒸气压的方法有静态法、动态法、饱和气流法等。本实验采用静态法测定乙醇在不同温度下的蒸气压。静态法是在一定的温度下，调节外压以平衡液体的蒸气压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸气压。实验装置如图1所示。图1测定液体饱和蒸气压装置1.等压计；2.搅拌器；3.温度计；4.冷阱；5.低真空测压仪；6.稳压瓶；7.接真空泵图2等位计构造实验时等压计1的A球

3、中盛有被测样品乙醇，U形部分B中也装有乙醇液体，作为封闭液。实验初始时，A球液面上方充满混合气体空气与乙醇蒸气，当对系统抽气时，A球液面上方的混合气体通过封闭液被不断抽走，而A球内液态乙醇不断蒸发补充，使得液面上方混合气体中空气的相对含量越来越少，直至其中的空气被全部驱尽，A球液面上的气体压力就是乙醇的蒸气压力。当B的两管液面处于同一水平面时，记下压力测量仪上的压差值E，则用大气压力p减去E值就等于该温度下乙醇的蒸气压p,即p=p-E。调节等压计的水浴温度及减压系统的压力，能够测得不同温度时乙醇的蒸气压。三、仪器与药品恒温装置1套；真空泵及附件1套；气压计1台；等压计1支；数字式低真空测压仪1

4、台。乙醇A.R.。四、实验步骤1按图31装置仪器2装样品从等压计的加液口R处注入乙醇液体，使A球内装有2/3的液体，并使适量的乙醇在B的两管间构成封闭液。3检查漏气将等压计装置好，在冷阱中参加适量冰水，接通冷凝水，再关闭进气活塞H，旋转三通活塞G，使真空泵只与大气相通，开动真空泵。待真空泵正常运转后，旋转三通活塞G，使真空泵只与系统相通，抽出系统中的气体。当压力测量仪上显示压差值为4000053000Pa(300mmHg400mmHg)时，旋转三通活塞G，使真空泵只与大气相通，关闭真空泵。注意观察压力测量仪的数字变化，若5分钟内无变化，则表明系统的气密性已到达本实验的要求。若有变化，讲明漏气，

5、应仔细逐段检查，设法消除,直至不漏气为止。4测定不同温度下乙醇的蒸气压调节恒温槽的温度为200.05(若室温高于20,则可调节恒温槽温度为250.05)。开动真空泵，缓慢旋转三通活塞G至适当位置，使真空泵与系统相通，缓缓抽气，使A、B间气体呈气泡状一个一个地通过封闭液切忌抽气太快，否则封闭液将急剧蒸发而使实验无法进行。随着系统真空度越来越高，A球内及封闭液的乙醇蒸发速度越来越快，应当及时调整三通活塞减慢真空泵对系统的抽气速度。至压力测量仪上显示压差值为94000Pa左右时停止抽气。微微调节进气活塞H，使B两管内液面等高谨防空气倒灌入A球，记下压力测量仪上压力值。旋转活塞G继续抽气数分钟，同上法

6、再测量一次。若连续两次测得的压差值相等，则可以为A、B之间管内的空气已驱尽。记下此时压力测量仪上的压差值E,同时从气压计上读取并记下室温和大气压力p,则可得到20时乙醇的蒸气压p,即p=pE。不需抽气,调节恒温槽温度为250.05，A球液面上方的乙醇蒸气因温度升高而体积增大，不断有气泡通过封闭液溢出，由于A球内液体不断蒸发成气体溢出，A球内液体逐渐减少，溢出的乙醇蒸气又被冷凝回流，封闭液逐步增加。此时，能够微微调节缓冲瓶进气活塞H，使部分封闭液重新进入A球内，以保证明验顺利进行。调节系统压力使B部分两管内液面等高，记下25时压力测量仪上的压差值E。用上述方法沿温度升高方向测定30、35、40、

7、45、50时的压差值E。实验完毕，再记下室内大气压p。五、注意事项1.测定系统不漏气是本实验成功的前提条件之一，实验装置所有玻璃活塞均要用真空脂密封旋紧，用于连接的橡胶管都应完好不漏气，无老化现象。2.等压计装乙醇液体时，A球必须装至其容积的2/3，或略多于2/3，否则，可能不够实验经过中的蒸发需要；等压计U型管间的封闭液要尽量多装些，否则，液体太少极有可能因迅速蒸发不够需要而导致实验难以进行。3.抽气的速度要适宜，必须防止等压计内液体沸腾过剧，致使B管内液体被抽尽。4.开动真空泵前必须先接通冷凝水，以保证已蒸发的乙醇冷凝回流至封闭液处。5.实验前要在冷阱内放足冰水，检查石蜡油吸收瓶，以防止和

8、减少乙醇蒸气被抽入真空泵和排放到空气中。六、数据记录与处理1.自行设计表格用于记录大气压值p及不同温度时压力测量仪上的压差值E，并根据公式p=pE计算不同温度时乙醇的饱和蒸气压p。2以lgp对103/T作图,求出直线斜率,计算乙醇在此温度区间的平均摩尔蒸发热。已知乙醇在20-50区间内vapHom=40475.6J/mol，计算其相对误差。3在以lgp对103/T作的图中，用外推法求乙醇的正常沸点。七、考虑和讨论1.假如等压计的A、B管内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？2.本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压？为什么？3.测定液体饱和蒸气压的其它方法简介：1动态法。测定水及其它沸点低于1

9、00的液体的饱和蒸气压的简易装置如图3所示，先打开真空泵抽气并使U型压力计汞柱高差达一定的高度。检查漏气，接通冷凝水，通电加热待测液体。当液体沸腾时，同时记下沸腾温度和压力计汞柱高度差。同上法通过调节不断降低系统压力，可测得不同温度下液体沸点时的汞柱高度差。根据实验时大气压力与汞柱高度差，即可计算出不同温度时液体的饱和蒸气压1。2比拟法。简易装置如图44所示,左盛液管内为待测液,右盛液管内为水可查表得知其不同温度时蒸气压的准确值。先敞开左、右盛液管，调节好恒温槽温度，让液体中所溶解的气体逸出，以保证在测定时不再释放溶解性气体，热平衡后用橡皮塞密闭二盛液管上口，在汞柱高度差升降变化稳定时记下汞面

10、高度差。在保证两盛液管液面上方的气化空间远大于液体体积并使之等容时，空气与汞蒸气的分压在平衡管两臂汞面上对等相消，于是汞柱高度差等于两管中液体蒸气压的差值。根据该温度时水的饱和蒸气压与汞柱高度差，即可计算出该温度时待测液的饱和蒸气压2。(3)饱和气流法。在一定的温度和压力下，把载气缓慢地通过待测物质，使载气被待测物质的蒸气所饱和，然后用另外的一种物质吸收载气中待测物质的蒸气，测定一定体积的载气中待测物质蒸气的重量，即可计算其分压。此法一般适用于在常温下蒸气压较低的待测物质平衡压力的测量3。图3动态法测定液体饱和蒸气压装置图4比拟法测定液体饱和蒸气压装置1-U型压力计;2温度计;3三颈瓶;4-1-玻缸恒温槽;2-盛液管;-电恒温加热套;5冷凝管;6进气活塞;3-平衡管;4-乳胶管.7缓冲瓶;8枯燥器;9两通活塞.八、参考文献1李惠云、郭金福、栗鸿斌、郝存江，大学化学，1998，5，P4243。当前位置：文档视界物理化学-实验三：液体饱和蒸气压的测定物理化学-实验三：液体饱和蒸气压的测定