液体饱和蒸气压和摩尔汽化热的测定

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1、实验二液体饱和蒸气压和摩尔汽化热的测定一、实验目的1.明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，掌握纯液体饱和蒸气压和温度关系的克劳修斯—克拉贝龙方程及物质摩尔气化热的求算方法。2.学习真空的获得与检漏技术，学会用等压计测定不同温度下液体饱和蒸气压的方法.二．实验原理在一定的温度下，真空密闭容器内的液体能很快和它的蒸汽相建立动态平衡，即蒸汽分子向液面凝结和液体中分子从表面逃逸的速率相等。此时液面上的蒸汽压力就是液体在此温度下的饱和蒸汽压。纯液体的饱和蒸汽压与液体的本性（分子大小、结构、形状）和温度、外压有关。其值是物质重要的物性参数，对研究气-液相变基础理论、相变热力学具有特别重

2、要的意义。在热物理、化学物理及热力学、石油化工、分离与提纯、冶金、材料科学与工程等领域都具有广泛的应用。当外压一定时，纯液体的蒸汽压与温度的关系可用克拉贝龙—克劳修斯方程式描述⎛⎞pdln⎜⎟y⎝⎠pΔHm=2dTRT式中p为液体在温度T时的饱和蒸汽压（Pa），T为热力学温度（K），△Hm为液-1体摩尔气化热（J·mol），R为气体常数。如果温度变化的范围不大，△Hm可视为常数，将上式积分可得：pΔHmln＝－＋CypRT式中C为积分常数。由上式可见，若在一定温度范围内，测定不同温度下的饱p1ΔHm和蒸汽压，以ln对作图，可得一直线，直线的斜率为－，而由斜率ypTR可求出实验温度范围内

3、液体的平均摩尔气化热△Hm。当液体的蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同，液体的沸点也不同，我们把液体的蒸汽压等于101.325KPa时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。从图中也可求得该液体的正常沸点。测量物质的饱和蒸汽压常用的方法有动态法和静态法。本实验采用静态法测定乙醇的饱和蒸汽压。即将待测物质放在一个密闭体系中，在不同的温度下，直接测量蒸汽压或在不同外压下测定液体相应的沸点。要求体系内无杂质气体，一般适用于蒸汽压较大的液体。通常是用平衡管（又称等位计）进行测定。平衡管由一个球管A与一个U形管B连接而成（如图1所示），待测物质置于球管A内，U形管B中放置待测液体。将平衡管和抽

4、气系统、压力计连接，在一定温度下，当U形管中的液面在同一水平时，表明U形管两臂液面上方的压力相等，记下此时的温度和压力，则压力计的示值就是该温度下液体的饱和蒸汽压，或者说，所测温度就是该压力下的沸点。可见，利用平衡管可以获得并保持体系中为纯试样的饱和蒸汽，U形管中的液体起液封和平衡指示作用。其实验装置简图为图1玻璃恒温水浴系统装置图（A为球管；B为U形管）图2静态法测液体饱和蒸汽压装置图三、仪器与试剂DP-AF精密数字（真空）压力计1台SYP-3玻璃恒温水浴1套平衡管（带冷凝管）1支不锈钢缓冲真空槽1台循环水真空泵及附件1套乙醇（A.R）四、实验步骤1.装样、连接各部件将平衡管内装入适

5、量待测液体乙醇。A球管约2/3体积，U形管两边各1/2体积，然后按图装好各部分。如图1、2所示(各个接头处用短而厚的橡皮管连接，然后再用石蜡密封好，此步骤实验室已装好)。2．压力计调零打开DP-AF精密数字压力计电源关闭，预热5min,同时按下“复位键”、“单位”调至“kPa”。关闭平衡阀2，打开平衡阀1，按下压力计面板上的采零键，使示值为零（大气压被视为零值看待）。3.检查系统气密性关闭与大气相通的阀1，打开阀2和进气阀使系统与真空泵相通，开动真空泵，抽气减压至压力计显示-99到-98kPa时（约2-3min），关闭进气阀(此时真空泵不关)。若压力计示数下降值<0.01kPa/秒，则

6、表明系统不漏气，否则应逐段检查，消除漏气原因。4.排除球管上方空间内的空气打开抽气阀，继续抽气减压使气泡一个一个地逸出至液体轻微沸腾，此时A、B弯管内的空气不断随蒸汽逸出（若气泡成串冲出沸腾不止时，可以打开阀1，使少许空气进入），如此3～4min空气被排除干净后，关闭平衡阀2和抽气阀，拔除抽气胶管后关闭真空泵（防止循环水倒吸入胶管）。5.饱和蒸汽压的测定（1）打开恒温槽开关，当水温升至40℃、液体沸腾时，缓慢打开阀1、放入少许空气使U型管中左右侧两边液面平齐时，关闭阀1，记录温度和压力。（2）打开平衡阀2，使实验负压读数稳定后关闭阀2。温度升高2℃时，液体沸腾时，缓慢打开阀1、放入少许

7、空气使U型管中左右侧两边液面平齐时，关闭阀1，记录温度和压力。重复上述操作，测8组数据后，关闭所有电源，打开阀1、2和抽气阀使系统与大气相通。整理好装置（但不要拆装置）待下组实验之用。五、数据记录及数据处理室温℃；大气压kPa次数12345678t/(℃)p/(kPa)plnyp1Tp1绘制ln～作图，求出液体的摩尔气化热及正常沸点。ypT【注意事项】1．等压计A球液面上空气必须排除干净，因为若混有空气，则测定结果便是乙醇与空气混合气体的总压力