实验三纯液体饱和蒸气压的测定 1.目的要求 (1)明确气液两相平衡的概念和液体饱和蒸气压的定义,了解纯液体饱和蒸气压与温度 之间的关系 (2)测定环己烷在不同温度下的饱和蒸气压,并求在实验温度范围内的平均摩尔汽化热 (3)熟悉和掌握真空泵、恒温槽和气压计的构造和使用 2基本原理 (1)饱和蒸气压、正常沸点和平均汽化热:液体在密闭的真空容器中蒸发,当液体上方蒸 气的浓度不变时,即气液两相平衡时的压力,称为/饱和蒸气压或液体的蒸气压( vapor pressure)。当液体的饱和蒸气压与大气压相等时,液体就会沸腾,此时的温度就叫该液体 的正常沸点( normal boiling point)。而液体在其它各压力下的沸腾温度称为沸点。 当纯液体与其蒸气之间建立平衡 热力学上可以证明,平衡时p与T有如下关系: 其中的dp和dT表示由纯物质组成的两相始终呈平衡的体系中p和T的无限小变化:而△S和△ V,系指在恒定的p和T下由一相转变到另一相时S和V的变化。因相变(Ⅱ-3-1)是恒温过程且△ G为零,故△S可用△H/T代替 式(Ⅱ-3-2)和式(Ⅱ-3-3)均称为克拉贝龙( Clapeyron)方程式 当在讨论蒸气压小于101.325kPa范围内的气液平衡时,可以引进两个合理的假设:一是 液-体的摩尔体积V与气体的摩尔体积Vg相比可略而不计,则△g:二是蒸气可看成是理想气 体,则△v与温度无关,在实验温度范围内可视为常数。由此得到 式(Ⅱ-3-5)不定积分后得克劳修斯一克拉贝龙 Clausius Clapeyron)方程式 式中,p为液体在温度T(K)时的饱和蒸气压,C为积分常数。 实验测得各温度下的饱和蒸气压后,以1gp对1/T作图,可得一直线,其斜率m为 由此即可求得平均摩尔汽化热△H( molar enthalpy of vaporization) (2)测定饱和蒸气压的方法:测定饱和蒸气压的方法主要有: ①静态法:在一定温度下,直接测量饱和蒸气压。此法适用于具有较大蒸气压的液体 ②动态法:测量沸点随施加的外压力而变化的一种方法。液体上方的总压力可调,而且 用一个大容器的缓冲瓶维持给定值,汞压力计测量压力值,加热液体待沸腾时测量其温度。 ③饱和气流法:在一定温度和压力下,用干燥气体缓慢地通过被测纯液体,使气流为 该液(体的蒸气所饱和。用吸收法测量蒸气量,进而计算出蒸气分压,此即该温度下被测纯实验三 纯液体饱和蒸气压的测定 1.目的要求 (1) 明确气液两相平衡的概念和液体 饱和蒸气压的定义，了解纯液体饱和蒸气压与温度 之间的关系 (2) 测定环己烷在不同温 度下的饱和蒸气压，并求在实验温度范围内的平均摩尔汽化热 (3) 熟悉和掌握真空泵、恒温槽和气压计的构造和使用 2 基本原理 (1)饱和蒸气 压、正常沸点和平均汽化热：液体在密闭的真空容器中蒸发，当液体上方蒸 气的浓度不变时 ，即气液两相平衡时的压力，称为/饱和蒸气压或液体的蒸气压(vapor pressure)。当液体的饱和蒸气压与大气压相等时，液体就会沸腾，此时的温度就叫该液体 的正常沸点(normal boiling point)。而液体在其它各压力下的沸腾温度称为沸点。 当纯液体与其蒸气之间建立平衡 热力学上可以证明，平衡时p与T有如下关系： 其中的dp和dT表示由纯物质组成的两相始终呈平衡的体系中p和T的无限小变化；而△S和△ V,系指在恒定的p和T下由一相转变到另一相时S和V的变化。因相变(Ⅱ-3-1)是恒温过程且△ G为零，故△S可用△H／T代替 式(Ⅱ-3-2)和式(Ⅱ-3-3)均称为克拉贝龙(Clapeyron)方程式。 当在讨论蒸气压小于101.325kPa范围内的气液平衡时，可以引进两个合理的假设：一是 液-体的摩尔体积V与气体的摩尔体积Vg相比可略而不计，则△g；二是蒸气可看成是理想气 体，则△v与温度无关，在实验温度范围内可视为常数。由此得到 式(Ⅱ-3-5)不定积分后得克劳修斯—克拉贝龙(Clausius Clapeyron)方程式 式中，p为液体在温度T(K)时的饱和蒸气压，C为积分常数。 实验测得各温度下的饱和蒸气压后，以lgp对1／T作图，可得一直线，其斜率m为 由此即可求 得平均摩尔汽化热△Hv(molar enthalpy of vaporization). (2) 测定饱和蒸气压的方法：测定饱和蒸气压的方法主要有： ①静态法：在一定温度下，直接测量饱和蒸气压。此法适用于具有较大蒸气压的液体。 ②动态法：测量沸点随施加的外压力而变化的一种方法。液体上方的总压力可调，而且 用一个大容器的缓冲瓶维持给定值， 汞压力计测量压力值，加热液体待沸腾时测量其温度。 ③饱和气流法：在一定温度和压力下，用干燥气体缓慢地通过被测纯液体，使气流为 该液(体的蒸气所饱和。用吸收法测量蒸气量，进而计算出蒸气分压，此即该温度下被测纯