饱和蒸汽压的测定.ppt

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1、饱和蒸汽压的测定饱和蒸汽压的测定（静态法）（静态法）徐州师范大学化学化工学院徐州师范大学化学化工学院物理化学教研室物理化学教研室掌握静态法测定纯液体饱和蒸气压的实验原理；学会蒸气压的测量技术和福廷式气压计的使用；学会图解法求摩尔气化焓。实验目的实验目的液体的饱和蒸气压：在一定温度下，气液两相平衡时蒸气的压力。单位物质的量液体蒸发过程的焓变，为该液体的摩尔气化焓。处于一定温度下的纯液体，其中动能较大的分子，不断地从液体表面逸出变成蒸气，此过程为蒸发；同时，也有蒸气分子回到液体中，此过程为凝聚。当蒸发与凝聚的速率相等时，就达到了动态平衡，此时的蒸气压力就是该温度下液体的饱和蒸气压。实验原理实验原理

2、温度越高，能逸出液面的分子数越多，因此，达到动态平衡时，液面上的饱和蒸气压就越高。当液体的饱和蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，此时的温度称为液体的沸点。液体的沸点随外压的变化而变化，若外压为标准压力（取100KPa），则液体的沸点就称为正常沸点。由由热热力力学学理理论论我我们们知知道道，液液体体饱饱和和蒸蒸气气压压随随温温度度变变化化的的定定量量关关系系，可可由由克克劳劳修修斯斯-克克拉拉贝贝龙龙（Clausius-Clapeyron）方程）方程给出：给出：式中式中p为液体在温度为液体在温度T 时的饱和蒸气压，时的饱和蒸气压，R为气体常数，为气体常数，R8.314J/(Kmol)在温度较小

3、的变化范围内，可视为与温度无关，在温度较小的变化范围内，可视为与温度无关，积分上式可得：积分上式可得：由上式可知，若以由上式可知，若以 对对 作图应得一直线，作图应得一直线，直线的斜率直线的斜率所以 由由实实验验测测定定几几个个不不同同温温度度下下的的饱饱和和蒸蒸气气压压，用用图图解解法法求求得得直直线线的的斜斜率率m，根根据据上上式式即即可可求求出出 。测测定定饱饱和和蒸蒸气气压压的的常常用用方方法法有有动动态态法法和和静静态态法法两两种种，本本实实验验采采用用后后者者。即即在在一一定定的的温温度度下下，直直接接测测定定体体系系的的压压力力，测测定定时时要要求求体体系系内内无无杂杂质质气气体

4、体。为为此此用用一一个个球球管管与与一一个个U型型管管相相连连，构构成成了实验测定的装置，其外形如图了实验测定的装置，其外形如图1所示。所示。图1 等压计示意图 球球a中盛有被测液体，故中盛有被测液体，故a称称之为样品池，之为样品池，U 形管形管bc部分部分以被测液体作为封闭液，这以被测液体作为封闭液，这一部分称为等压计。一部分称为等压计。测测定定时时先先将将a与与b之之间间的的空空气气抽抽净净，然然后后从从c的的上上方方缓缓慢慢放放入入空空气气，使使等等压压计计b、c两两端端的的液液面面平平齐齐，且且不不再再发发生生变变化化时时，则则ab之之间间的的蒸蒸气气压压即即为为此此温温度度下下被被测

5、测液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压，因因为为此此饱饱和和蒸蒸气气压压与与c上上方方的的压压力力相相等等，而而c上上方方的的压压力力可可由由压压力力计计得得出出。温温度度则则由由恒恒温温槽槽内内的的温温度度计计直直接接读读出出，这这样样可可得得到到一一个个温温度度下下的饱和蒸气压数据。的饱和蒸气压数据。当升高温度时，因饱和蒸气压增大，故等压计内当升高温度时，因饱和蒸气压增大，故等压计内b液面逐渐下降，液面逐渐下降，c液面逐渐上升。同样从液面逐渐上升。同样从c的上的上方再缓慢放入空气，以保持方再缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当两液面的平齐，当恒温槽达到设定的温度且在恒温槽达到设定的温度且在

6、bc 两液面平齐时，即两液面平齐时，即可读出该温度下的饱和蒸气压。可读出该温度下的饱和蒸气压。用同样的方法可测定其它温度下的饱和蒸气压。用同样的方法可测定其它温度下的饱和蒸气压。饱和蒸气压测定组合装置（饱和蒸气压计、缓冲瓶、冷阱及管路连接盒）一套（图）恒温槽 一套（图）精密数字压力计（低真空压力计）一台（图）真空泵 一台（图）吸耳球一个 四氯化碳（A.R）实验测量装置如图2所示。仪器与药品仪器与药品静态法测定液体饱和蒸气压的装置1.恒温槽 2.等位计 3.冷凝管 5.冷阱 1.向冷阱的杜瓦瓶内加入冰水。取下磨口活塞，用滴管向等压计内加入四氯化碳，再用吸耳球挤压进样品池内，使其中的四氯化碳约为样

7、品池的2/3即可，盖好磨口活塞。2、接通等压计上部的冷凝水，将恒温槽的水温调节到20，打开低压真空压力计6的开关，由“福廷式气压计”读取当天的大气压。3、将将真真空空泵泵接接到到活活塞塞8上上，关关闭闭二二通通活活塞塞10，打打开开活活塞塞9（在在整整个个实实验验过过程程中中活活塞塞9始始终终处处于于打打开开状状态态，无无需需再再动动）。启启动动真真空空泵泵，打打开开活活塞塞8使使体体系系中中的的空空气气被被抽出，同时将看到抽出，同时将看到低压真空压力计低压真空压力计6的读数发生变化。的读数发生变化。当当等等压压计计内内的的四四氯氯化化碳碳沸沸腾腾35分分钟钟后后，关关闭闭活活塞塞8和和真真空

8、空泵泵，旋旋转转二二通通活活塞塞10使使空空气气缓缓慢慢进进入入体体系系中中，当当等等压压计计U型型管管两两臂臂液液面面平平齐齐时时关关闭闭活活塞塞10。若若等等压压计计液液柱柱再再变变化化，再再旋旋转转二二通通活活塞塞10使使液液面面平平齐齐，待待液液柱柱不再变化时，记下恒温槽温度和低压真空压力计不再变化时，记下恒温槽温度和低压真空压力计6读数。读数。若液柱始终变化，说明空气未被抽干净，应重新抽气。若液柱始终变化，说明空气未被抽干净，应重新抽气。4、由由上上面面的的操操作作，得得到到了了20时时四四氯氯化化碳碳的的饱饱和和蒸蒸气气压压。在在该该温温度度下下，重重复复操操作作步步骤骤3，再再进

9、进行行一一次次测测定定，若若两两次次测测定定的的结结果果相相差差不不小小于于0.27 Kpa（即即2 mmHg），即即可可进进行行下下一一步步测测定定。注注意意：在在第第二二次次测测定定时时，等等压压计计内内的的四四氯氯化化碳碳可可能能被被抽抽干干，可可以以在在抽抽气气结结束束后后，松松开开夹夹在在冷冷凝凝管管上上的的夹夹子子，轻轻轻轻摇摇晃晃等等压压计计，使使样样品品池池内内的的四四氯氯化化碳碳溅溅入入等等压压计计内内，以以保保持持等等压压计计内有足够量的四氯化碳。内有足够量的四氯化碳。5、调调节节恒恒温温槽槽使使水水温温升升高高5，在在温温度度升升高高过过程程中中，等等压压计计内内的的液液

10、柱柱将将发发生生变变化化，应应经经常常旋旋转转二二通通活活塞塞10，缓缓慢慢放放入入空空气气，使使等等压压计计的的液液面面始始终终保保持持平平齐齐。当当温温度度达达到到25时时，在在液液面面平平齐齐且且不不再再发发生生变变化化的的情情况下，记下此时的温度和压力计况下，记下此时的温度和压力计6的读数。的读数。6、重复操作步骤、重复操作步骤5，测定，测定30、35、40的饱的饱和蒸气压。和蒸气压。7、实验结束后，打开二通活塞、实验结束后，打开二通活塞10，使体系内外压，使体系内外压力一致，将冷肼内的四氯化碳倒掉。力一致，将冷肼内的四氯化碳倒掉。8、将上述的实验数据记录于下表中：、将上述的实验数据记

11、录于下表中：9、作9、作、作 图图，由，由图图中直中直线线的斜率求出的斜率求出样样品在品在实验实验温度范温度范围围内的摩内的摩尔尔气化气化焓焓和正常沸点和正常沸点。本本实实验验共共测测定定五五个个温温度度下下的的四四氯氯化化碳碳的的饱饱和和蒸蒸气气压压。人人为为因因素素造造成成的的测测定定误误差差是是影影响响和和结结果果的的主主要原因。因此，在实验操作过程中应注意以下几点：要原因。因此，在实验操作过程中应注意以下几点：1、使恒温槽在恒温时具有较高的灵敏度。、使恒温槽在恒温时具有较高的灵敏度。注意事项注意事项 2、要获得准确的饱和蒸气压数值，关键是要将等压计和样品池之间的空气彻底抽净。在抽气即将

12、结束之前，可松开夹在冷凝管上的夹子，轻轻摇晃压力计，以加速空气的排出。而空气的排净与否，只能根据经验和从实验数据上判断。从经验上讲，20时四氯化碳的气液两相很快达到平衡，不应该总发生变化，若发生变化，则表明空气没有被除净。从实验数据判断，20的数据应测定两次，两次相差0.27 kPa（2 mmHg）应在实验误差内，至少说明后一次测定时空气已被抽净。20 时四氯化碳的饱和蒸气压的标准值为5.95 kPa(44.60 mmHg)，可供参考。3、在升温过程中，要及时向体系中放入空气，以保持等压计两液面平齐，不要等温度升高4 后再放气，以免使等压计内的四氯化碳沸腾，使封闭液减少。4、最初将样品加入样品池后，残留在等压计U型管内的四氯化碳要适量，以U型管体积的三分之二左右为宜。过多时会影响抽气，过少时四氯化碳很快被抽尽。另外，抽气速率要适中，避免抽气速率过快，等压计液体沸腾剧烈，四氯化碳很快被抽尽。1、如如果果测测定定乙乙醇醇水水溶溶液液的的蒸蒸气气压压，本本实实验验的的方方法法是是否适用？否适用？2、在在本本实实验验中中，如如果果空空气气未未被被抽抽净净，所所测测定定的的蒸蒸气气压与标准值相比，是偏大还偏是小？压与标准值相比，是偏大还偏是小？思考题思考题