静态法测定液体的饱和蒸汽压 页码，1/3 静态法测定液体的饱和蒸汽压 一.实验目的 1.明确气液两相平衡的概念及纯液体的沸点和饱和蒸汽压的意义： 2.学会用静态法测定无水乙醇的饱和蒸汽压，初步掌握真空实验技术，理解等压计的原理并熟 练运用： 3.了解饱和蒸气压同温度的关系一克劳修斯-克拉贝龙方程，并应用它求算实验温度范围内 的平均摩尔气化烙。 一实哈臣理 在一定温度下，纯液体与其蒸汽达到平衡，这时的蒸汽压力称为该温度下的饱和蒸汽压，此温 度就是该压力下的沸点。所谓达到平衡可以理解为燕汽凝结成液体的速率等于液体气化成蒸汽的速 率，及动态平衡。此时气相中蒸汽呈饱和状态，故蒸汽压力称为饱和蒸汽压。 本实验用静态法测定无水乙醇（下简称乙醇）的饱和蒸汽压。方法依据是，当纯液体温度达到沸点 时饱和蒸气压与外压相等。因此测得不同外压下液体的沸点，也就得到了该温度（沸点）下的饱利 蒸汽压。本实验的主要仪器是等压计，它由A、B、C三管组成，三管都装有一些乙醇，A、B管上方 构成蒸汽的密闭容器，B、C管底部相通构成压力计（图一）。当B、C管的液面上的蒸汽压力等于 C管上的压力P。(真空系统中的压力)，此时乙醇的温度t即为沸点。由此得到一组相应的p-数据。 图一等压计 饱和蒸汽压同温度有确定的关系，克劳修斯和克拉贝龙从理论上得出如下微分方程。方程及其 解通称为克一克方程。 △Hm 来-w2 式中，△Hn为摩尔气化格，V。m与Vm分别为气体和液体的摩尔体积。作了一些近似后，上式化简 为： dlnp-△Hm dT= RT file://E:\whsy\whsy04.htm 2008-4-22
静态法测定液体的饱和蒸汽压 一．实验目的 1．明确气液两相平衡的概念及纯液体的沸点和饱和蒸汽压的意义； 2．学会用静态法测定无水乙醇的饱和蒸汽压，初步掌握真空实验技术，理解等压计的原理并熟 练运用； 3．了解饱和蒸气压同温度的关系——克劳修斯-克拉贝龙方程，并应用它求算实验温度范围内 的平均摩尔气化焓。 二．实验原理 在一定温度下，纯液体与其蒸汽达到平衡，这时的蒸汽压力称为该温度下的饱和蒸汽压，此温 度就是该压力下的沸点。所谓达到平衡可以理解为蒸汽凝结成液体的速率等于液体气化成蒸汽的速 率，及动态平衡。此时气相中蒸汽呈饱和状态，故蒸汽压力称为饱和蒸汽压。 本实验用静态法测定无水乙醇（下简称乙醇）的饱和蒸汽压。方法依据是，当纯液体温度达到沸点 时饱和蒸气压与外压相等。因此测得不同外压下液体的沸点，也就得到了该温度（沸点）下的饱和 蒸汽压。本实验的主要仪器是等压计，它由A、B、C三管组成，三管都装有一些乙醇，A、B管上方 构成蒸汽的密闭容器，B、C管底部相通构成压力计（图一）。当B、C管的液面上的蒸汽压力p等于 C管上的压力ps （真空系统中的压力），此时乙醇的温度t即为沸点。由此得到一组相应的p-t数据。 图一 等压计 饱和蒸汽压同温度有确定的关系，克劳修斯和克拉贝龙从理论上得出如下微分方程。方程及其 解通称为克－克方程。 ＝ 式中，△Hm为摩尔气化焓，Vg,m与Vl,m分别为气体和液体的摩尔体积。作了一些近似后，上式化简 为： ＝ dT dp ( g, m l, m) m T V V H − △ dT d ln p 2 Hm RT △ 静态法测定液体的饱和蒸汽压 页码，1/3 file://E:\whsy\whsy04.htm 2008-4-22
静念法测定液体的泡和蒸汽 页码，2/3 △Hm 解得 Inp=-RT +C 本实验测得的一系列沸点和饱和蒸汽压数据用作图法求得乙醇得摩尔气化焓， 三.仪器与试剂 真空泵（一台）：真空系统（一套）：测温测压计（一台）片等压计（一个）：烧杯(800毫升)( 个)无水乙醇（二级品）。 四.实验步骤 1熟器真空系统各个部件的功用 今却州 接真空 图二真空系统 图二中活塞5右侧部分为真空系统。有控制地抽出其中空气使压力降低。启动步骤如下：关闭活 塞3和三通活塞5，转动三通活塞2使真空泵与大气相通。开动真空泵（实验过程不停泵），待运转稳 定后(1min左右)调节活塞2使真空泵与瓶4相通，瓶4中空气被抽出， 压力迅速降低。几分钟后将 活塞5旋至瓶4与系统相通，瓶4向系统抽气（瓶4故名“抽气瓶”），抽气量由活塞5控制。这样二级 抽气方式可使抽气平缓。 2.试漏 转动活塞5使抽气瓶与系统相通，系统中空气被抽出，压力降低，抽气至P,<50kP,时关闭活塞 5,观察5分钟。如果印，固定不变，表明系统不漏气，否则应分段检查漏气原因，直至不漏气为止。 3测定室压下乙醇地沸点 转动活塞5使系统与大气相通。在大烧杯内灌注蒸馏水至淹没等压计。开启冷却水流。加热水 浴。A管内液体被加热至沸腾并有气泡从C管逸出，至水浴温度近80℃停止加热。此时A、B管液面 上方地空气及溶于乙醇中的空气被赶尽。搅拌水浴使温度逐渐下降，注意B、C管的液面变化，当一 液面相平时记下温度值，就是室压下乙醇的沸点。 此时 气，活塞5转向使系统与抽气瓶相通，开启 活塞时动作要迅速，但活塞孔开得要小，避免抽气量太大使等压计里的液体向上冲出。在操作活塞 时应时刻注视测压计，切不要盯者活塞5而忽略测压计P,值的变化。如果空气从C管返入AB管上方的 蒸汽中，实验失败需重做。抽气量由活塞5控制。第一次抽气使测压计显示约降低10kPa,准确记录 P。·此时乙醇刷烈气化，蒸汽在冷凝管中遇冷液化流回C管。随着水浴温度降低，B、C管液面又趋 胡华相半时速水沁应此时体系的压前止湿度子的饱和欢压 4同法 司温度 10k 准确记录 p。共测5至6 个数据，至水浴温度降至60℃左右（此时测压计示值即，约50kP,)。在测定过程中要明确“先确定外 压，再测定沸点”这个原则。 五。数据处理 1.列出实验数据记录表，正确记录原始数据并填入演算结果 file://E:\whsy\whsy04.htm 2008-4-22
解得 lnp=－ +C 本实验测得的一系列沸点和饱和蒸汽压数据用作图法求得乙醇得摩尔气化焓。 三．仪器与试剂 真空泵（一台）；真空系统(一套)；测温测压计(一台)；等压计(一个)；烧杯（800毫升）(一 个)；无水乙醇（二级品）。 四．实验步骤 1.熟悉真空系统各个部件的功用 图二 真空系统 图二中活塞5右侧部分为真空系统。有控制地抽出其中空气使压力降低。启动步骤如下：关闭活 塞3和三通活塞5，转动三通活塞2使真空泵与大气相通。开动真空泵（实验过程不停泵），待运转稳 定后（1min左右）调节活塞2使真空泵与瓶4相通，瓶4中空气被抽出，压力迅速降低。几分钟后将 活塞5旋至瓶4与系统相通，瓶4向系统抽气（瓶4故名“抽气瓶”），抽气量由活塞5控制。这样二级 抽气方式可使抽气平缓。 2.试漏 转动活塞5使抽气瓶与系统相通，系统中空气被抽出，压力降低，抽气至ps <50kPa时关闭活塞 5，观察5分钟。如果ps 固定不变，表明系统不漏气，否则应分段检查漏气原因，直至不漏气为止。 3.测定室压下乙醇地沸点 转动活塞5使系统与大气相通。在大烧杯内灌注蒸馏水至淹没等压计。开启冷却水流。加热水 浴。A管内液体被加热至沸腾并有气泡从C管逸出，至水浴温度近80℃停止加热。此时A、B管液面 上方地空气及溶于乙醇中的空气被赶尽。搅拌水浴使温度逐渐下降，注意B、C管的液面变化，当二 液面相平时记下温度值，就是室压下乙醇的沸点。此时抽气，活塞5转向使系统与抽气瓶相通，开启 活塞时动作要迅速，但活塞孔开得要小，避免抽气量太大使等压计里的液体向上冲出。在操作活塞5 时应时刻注视测压计，切不要盯着活塞5而忽略测压计ps 值的变化。如果空气从C管返入AB管上方的 蒸汽中，实验失败需重做。抽气量由活塞5控制。第一次抽气使测压计显示约降低10kPa ，准确记录 ps 。此时乙醇剧烈气化，蒸汽在冷凝管中遇冷液化流回C管。随着水浴温度降低，B、C管液面又趋 于相平，相平时读水浴温度，此时体系的压力就是此温度乙醇的饱和蒸汽压。 4.同法继续测定不同温度下乙醇的饱和蒸汽压。每次压力降低约10kPa ，准确记录ps 。共测5至6 个数据，至水浴温度降至60℃左右（此时测压计示值ps 约50kPa ）。在测定过程中要明确“先确定外 压，再测定沸点”这个原则。 五．数据处理 1．列出实验数据记录表，正确记录原始数据并填入演算结果 RT △Hm 静态法测定液体的饱和蒸汽压 页码，2/3 file://E:\whsy\whsy04.htm 2008-4-22
静态法测定液体的饱和蒸汽压 页码，3/3 1 3 T/[K] P/TkP 1 Ln(P/kP,]) (TAKD 2.作pT图，由直线斜率算出乙醇在实验温度范用内的平均摩尔气化格。与标准值 42.1 kJ/molb此较，求相对误差。 六.思考题 1.为什么会发生空气倒灌？怎样防止？ 2.为什么平衡管a、b中的空气要赶净？如何判断空气已赶净？ 参考文献： [1]JonM怀特著，钱三鸿，吕颐慷译，《物理化学实验》，人民教有出版社(1981)。 [2]F.Daniels,R.A.Albert,J.W.Williams,C.D.Cornwell,P.Bender,J.E.Harriman,Experimental Physical Chemistry.7th edn McGraw-Hill Inc New York(1975) [3]傅献彩，沈文霞，姚天扬编，《物理化学》，上册，第四版，高等教有出版社(1990)： [4]戴维P.休梅尔等，俞鼎琼、廖代伟译，物理化学实验（第四版），化工出版社(1990) file://E:\whsy\whsy04.htm 2008-4-22
2．作lnp- 图，由直线斜率算出乙醇在实验温度范围内的平均摩尔气化焓。与标准值 42.1kJ/mol比较，求相对误差。 六．思考题 1.为什么会发生空气倒灌？怎样防止? 2.为什么平衡管a、b中的空气要赶净？如何判断空气已赶净？ 参考文献： ［1］John M. 怀特著，钱三鸿，吕颐慷译，《物理化学实验》，人民教育出版社（1981）。 ［2］F. Daniels, R. A. Albert, J. W. Williams, C. D. Cornwell, P. Bender, J. E. Harriman, Experimental Physical Chemistry, 7th edn., McGraw-Hill, Inc., New York(1975)。 ［3］傅献彩，沈文霞，姚天扬编，《物理化学》，上册，第四版，高等教育出版社（1990）。 ［4］戴维.P.休梅尔等，俞鼎琼、廖代伟译，物理化学实验（第四版），化工出版社（1990）。 1 2 3 4 5 6 T/[K] P/[kPa ] Ln(P/[ kPa ]) (1/T)/(1/[K]) T 1 静态法测定液体的饱和蒸汽压 页码，3/3 file://E:\whsy\whsy04.htm 2008-4-22