实验4液体饱与蒸气压测定

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1、实验4液体饱和蒸气压的测定一、目的要求1．用动态法测定不同温度下乙醇的饱和蒸气压，进一步掌握克劳修斯-克拉贝龙方程式。2．了解真空体系的设计、安装和操作的基本方法。二、原理在一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快与其蒸气建立动态平衡，即蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面上逃逸的速度相等，此时液面上的蒸气压力就是液体在此温度时的饱和蒸气压。饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯-克拉贝龙方程式来表示：(4-1)式中是该液体的摩尔蒸发热，在温度变化范围不大时，它可以作为常数。积分上式得：(4-2)C为积分常数，如果以lnp为纵坐标，1/T为

2、横坐标作图可得一直线，此直线的斜率即为ΔvapHm/R一项，由此斜率可求出乙醇的摩尔蒸发热。测定饱和蒸气压的方法主要有三种：静态法：在某一温度下，直接测量饱和蒸气压。测量方法是调节外压与液体蒸气压相等，此法一般用于蒸气压比较大的液体。动态法：在不同外界压力下，测定液体的沸点。饱和气流法：将已饱和的待测液体的蒸气通入某种物质中，使蒸气被完全吸收，测量吸收物质重量的增加，求出蒸气的分压。本实验用动态法测定乙醇的饱和蒸气压与温度的关系，实验装置见图4-1。通常一套真空体系装置由三部分构成：一是机械泵、安全瓶部分，用以产生真空；二是真空的测量，

3、包括U形压力计部分；三是蒸馏瓶部分，被测液体处于真空瓶内，自身的蒸气压达饱和。图4-1动态法测蒸气压的装置三、仪器和试剂蒸气压测定装置一套；无水乙醇(分析纯)。四、实验步骤1．于蒸馏瓶内装入约150ml的无水乙醇，加入几粒沸石。2．检查体系是否漏气，旋开放空活塞A，使缓冲瓶与大气相通，分别旋转三通活塞B与C，使体系、安全瓶与机械泵相通，接通机械泵的电源，待机械泵正常运转后，关闭活塞使体系内抽空，此时压力计两臂水银面产生一高度差约30-40cm即可。旋转三通活塞B，保持体系与缓冲瓶相通，断开缓冲瓶与机械泵的通路，观察U形管压力计，如果在5

4、分钟内两水银面高度差没有变化，则表明体系不漏气，此时旋转安全瓶上的活塞C与大气相通，断开机械泵的电源。3．加热液体使之沸腾，待沸腾温度已定，记录沸腾温度及辅助温度计的读数和压力计两臂水银的高度。4．缓缓旋开放空活塞A，使外界空气进入体系，增加体系内的压力约6cm，关闭活塞A与外界隔离。用上述方法测定乙醇在另一个压力下的沸点。以后每增加6cm的压力测定一次，直至达到一个大气压为止。5．记录大气压及室温。6．记下温度露茎校正公式中的起点，即蒸馏瓶外水银温度计的读数。五、实验注意事项1．旋转真空活塞一定要双手操作，以免使活塞处漏气。2．断开机

5、械泵的电源前，一定要先使安全瓶通大气，否则机械泵内的油会倒吸入安全瓶中。六、数据处理1．对所有的温度读数进行露茎校正，校正公式如下：Δt露茎=K×n×(t观-t环)（4-3）K=0.00016是水银对玻璃的相对膨胀系数，n为露在体系之外的汞柱长度（以温度差值表示）；t观表示测量温度计上的读数；t环表示环境温度，由辅助温度计读出。t真=t观+Δt露茎（4-4）2．对大气压读数的校正公式：Δh=0.000163t×ht（4-5）校正后的h=ht-Δh。t表示室温；ht表示室温时大气压的读数（单位是毫米汞柱）。3．将实验数据列表实验室里压力计

6、的读数以为mB单位，即毫巴。1巴=105帕，1标准大气压=101325帕斯卡（Pa）=101.325巴=760mmHg(0℃)。实验数据表格如下：大气压mBmm汞柱校正后的数据mm汞柱帕斯卡（Pa）温度U形压力计的读数/mmHg饱和蒸汽压Pat观t环t真Tk1/Tk左右压差P(汞柱)lnp4．由上表列出的数据绘制蒸汽压p对温度T之曲线。5．绘出lnp对1/T之图，计算乙醇的摩尔蒸发热。七、思考题1．停止抽气前为什么要使机械泵与大气相通？2．本实验产生系统误差的原因何在？如何消除？八、参考资料1．北京大学化学系物理化学教研室，物理化学实验

7、，修订本，北京，北京大学出版社，1985年，58～59。2．H.D.克罗克福特等著，赫润蓉等译，物理化学实验，北京，人民教育出版社，1980年，58～61。九、附录设计实验—静态法测定液体的饱和蒸气压静态法测定液体的饱和蒸气压其基本原理是调节外压与液体蒸气压相等，从而直接测出饱和蒸气压。它与动态法的差别主要在于使用平衡管，其构造如图4-2所示。图5-2平衡管平衡管是由三个相连的玻璃管a、b、c组成，其中都装有待测液体。通过加热平衡管可将a与c相连的空间中的空气全部赶尽，使其完全充满待测液体蒸气，当b与c中的液面在同一水平线时，说明b和c

8、两管液面的外压相等，此时液体的温度即为待测液体的气液平衡温度，即液体的沸点。根据上述原理，请查阅有关资料，设计实验装置，画出实验装置图，写出实验操作步骤。对同一液体分别用动态法和静态法测定饱和蒸气压，比较两