上海大学：化学实验教学中心（讲义）物理化学实验——纯液体饱和蒸气压的测定.pdf_大学文库

实验4纯液体饱和蒸气压的测定一、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，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系一一克劳修斯-克拉贝龙方程式。2.测定不同温度下水的饱和蒸气压，初步掌握真空实验技术。3，学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热。二、实验原理饱和蒸汽压是指一定温度下与纯液体相平衡时的蒸汽压力。它是物质的特性参数。纯液体的蒸汽压是随温度变化而改变的，温度升高，蒸汽压增大：温度降低时，则蒸汽压减小。当蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同，通常把外压为101325Pa时沸腾温度定义为液体的正常沸点。液体饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式表示：dlnp_ApHm(1)dT-RT?式中，R为摩尔气体常数：T为热力学温度：△vapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。△apH可以近似作为常数，积分上式，得AapHm,1Inp=-+C(2)RT其中C为积分常数。由此式可以看出，以Inp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率ArpH㎡，由斜率可求算液体的AvapHm。为2R饱和蒸汽压的测定方法有两类：1.动态法：其中常用的有饱和气流法，即通过一定体积的已被待测液体所饱和的气流用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸汽的分压力。另外还可以用一种内加热式的沸点测定仪一一奥斯默（Othmer）沸点仪测定液体在一系列恒定压力下的沸点，利用改变外压测得液体不同的沸腾温度，从而得到液体不同温度下的蒸气压。2.静态法：把待测物质放在一封闭系统中，在不同温度下直接测量蒸汽压，或在不同外压下测液体的沸点。本实验采用静态法，通过测定在不同外压下液体的沸点，得到其蒸汽压与温度间的关系。实验采用压力平衡管测定蒸汽压（图4.1），其原理：平衡管由三个相连的玻璃管a、b和c组成，a管中储存液体（试液球），b和c管中液体在底部相通（组成U型等位计）。当

实验 4 纯液体饱和蒸气压的测定一、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，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系——克劳修斯-克拉贝龙方程式。 2. 测定不同温度下水的饱和蒸气压，初步掌握真空实验技术。 3. 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热。二、实验原理饱和蒸汽压是指一定温度下与纯液体相平衡时的蒸汽压力。它是物质的特性参数。纯液体的蒸汽压是随温度变化而改变的，温度升高，蒸汽压增大；温度降低时，则蒸汽压减小。当蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同，通常把外压为 101325Pa 时沸腾温度定义为液体的正常沸点。液体饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式表示: (1) 式中，R 为摩尔气体常数；T 为热力学温度；ΔvapHm 为在温度 T 时纯液体的摩尔气化热。ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得: (2) 其中 C 为积分常数。由此式可以看出，以 lnp 对 1/T 作图，应为一直线，直线的斜率为，由斜率可求算液体的ΔvapHm。饱和蒸汽压的测定方法有两类： 1. 动态法：其中常用的有饱和气流法，即通过一定体积的己被待测液体所饱和的气流，用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸汽的分压力。另外还可以用一种内加热式的沸点测定仪奥斯默（Othmer）沸点仪测定液体在一系列恒定压力下的沸点，利用改变外压测得液体不同的沸腾温度，从而得到液体不同温度下的蒸气压。 2. 静态法：把待测物质放在一封闭系统中，在不同温度下直接测量蒸汽压，或在不同外压下测液体的沸点。本实验采用静态法，通过测定在不同外压下液体的沸点，得到其蒸汽压与温度间的关系。实验采用压力平衡管测定蒸汽压（图 4.1），其原理：平衡管由三个相连的玻璃管 a、b 和 c 组成，a 管中储存液体（试液球），b 和 c 管中液体在底部相通（组成 U 型等位计）。当 ln 2 RT H dT d p vap m  C R T H p vap m      1 ln R vapHm 

四、实验步骤1.接通饱和蒸气压实验装置电源，打开开关，加热打在“弱”档。注意：为防止八台仪器同时加热时功率过大，请各位老师和同学一定要将加热开在“弱”档位。2.气密性检查：装置1装置2.06Q平衡阀1平衡阀2抽气阀缓冲储气罐图4.4缓冲储气罐示意图（1）关闭平衡阀1，打开平衡阀2（阀2通大气），压力计采零。（2）关闭平衡阀2，将抽气阀、平衡阀1打开（三阀均为顺时针旋转关闭，逆时针旋转开启）。启动真空泵抽真空至压力约为-99kPa左右，让平衡管内的纯水沸腾3分钟左右，依次关闭平衡阀1、抽气阀及真空泵。观察压力显示窗口，若显示数值无一直上升（5-6秒内不上升），说明整体气密性良好。否则需查找并清除漏气原因，直至合格。3.接通冷凝水，在仪器面板上设置控制温度，并将状态从“置数”调至“工作”状态，将水浴温度控制在所需的温度范围内。注意：加热面板处于置数状态时，仪器不对加热器进行控制，即不加热。②水槽不能剧冷剧热防止玻璃爆裂。4.当水浴温度达到第一个设定值25℃时，缓缓打开平衡阀2，漏入空气，当U型等位计中两臂的液面平齐时关闭平衡阀2。若平衡管液柱再变化，可通过打开平衡阀2或平衡阀1来调节U型等位计中两臂的液面，使液面平齐后关闭阀门，待液柱不再变化时，记下温度值和压力值。若液柱始终变化，说明空气未被抽干净，应重复步骤2中的第（2）步（此时可不开真空泵和抽气阀，只打开平衡阀1，就可以降低真空度）。5.重新设定温度为30℃，待温度恒定后重复步骤4操作，并如法测定35℃、40℃、45℃、50℃时纯水的蒸气压。注意：测定过程中如不慎使空气倒灌入试液球，则需重新抽真空后方能继续测定。如升温过程中，平衡管内液体发生暴沸，可缓缓打开平衡阀2，漏入少量空气，防止管内液体大量挥发而影响实验进行。6.实验结束后，先将温度状态从“工作”调制“置数”，打开平衡阀2，使压力计恢复零位，再关闭阀门。关闭仪器开关和冷却水，拔去所有的电源插头，清理桌面

四、实验步骤 1. 接通饱和蒸气压实验装置电源，打开开关，加热打在“弱”档。注意：为防止八台仪器同时加热时功率过大，请各位老师和同学一定要将加热开在“弱” 档位。 2. 气密性检查：图 4.4 缓冲储气罐示意图（1）关闭平衡阀 1，打开平衡阀 2（阀 2 通大气），压力计采零。（2）关闭平衡阀 2，将抽气阀、平衡阀 1 打开（三阀均为顺时针旋转关闭，逆时针旋转开启）。启动真空泵抽真空至压力约为-99kPa 左右，让平衡管内的纯水沸腾 3 分钟左右，依次关闭平衡阀 1、抽气阀及真空泵。观察压力显示窗口，若显示数值无一直上升（5-6 秒内不上升），说明整体气密性良好。否则需查找并清除漏气原因，直至合格。 3. 接通冷凝水，在仪器面板上设置控制温度，并将状态从“置数”调至“工作”状态，将水浴温度控制在所需的温度范围内。注意：① 加热面板处于置数状态时，仪器不对加热器进行控制，即不加热。 ② 水槽不能剧冷剧热防止玻璃爆裂。 4. 当水浴温度达到第一个设定值 25℃时，缓缓打开平衡阀 2，漏入空气，当 U 型等位计中两臂的液面平齐时关闭平衡阀 2。若平衡管液柱再变化，可通过打开平衡阀 2 或平衡阀 1 来调节 U 型等位计中两臂的液面，使液面平齐后关闭阀门，待液柱不再变化时，记下温度值和压力值。若液柱始终变化，说明空气未被抽干净，应重复步骤 2 中的第（2）步（此时可不开真空泵和抽气阀，只打开平衡阀 1，就可以降低真空度）。 5. 重新设定温度为 30℃，待温度恒定后重复步骤 4 操作，并如法测定 35℃、40℃、45℃、 50℃时纯水的蒸气压。注意：测定过程中如不慎使空气倒灌入试液球，则需重新抽真空后方能继续测定。如升温过程中，平衡管内液体发生暴沸，可缓缓打开平衡阀 2，漏入少量空气，防止管内液体大量挥发而影响实验进行。 6. 实验结束后，先将温度状态从“工作”调制“置数”，打开平衡阀 2，使压力计恢复零位，再关闭阀门。关闭仪器开关和冷却水，拔去所有的电源插头，清理桌面