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1、物理化学实验报告- 1 -实验七纯液体饱和蒸气压的测定一、实验目的 1用平衡管测定不同温度下水的饱和蒸气压；2深入了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系克劳修斯- 克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义；3 掌握用静态法测定液体饱和蒸气压的操作方法，了解真空泵、恒温槽、气压计的使用及注意事项。二、实验原理1饱和蒸气压在一定温度下，纯液体与其气相达平衡时蒸气的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压。当蒸气压与外界压力相等时液体便沸腾。因此在各沸腾温度下的外界压力就是相应温度下液体的饱和蒸气压。外压为 P（101.325kPa ）时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。液体的饱和蒸气压与温度
2、有关。若将气体视为理想气体并略去液体的体积，物理化学实验报告- 2 -且忽略温度对摩尔蒸发热 wpHm 的影响，则液体的饱和蒸气压与温度的关系可用 ClausiusClapeyron 方程表示：RTdpmv2*ln或 CRTpmv*ln（7-1）假定 wpHm 与温度无关，或因温度范围较小， wpHm 可以看作为常数。积分上式，得lnP=-wpHm/R(1/T)+C (7-2)其中 C 为积分常数，由此式可以看出，以 lnP*对 1/T 作图可得一直线，由直线的斜率为- wpHm/R,可求得该液体的 wpHm。2测定饱和蒸气压的方法本实验测定饱和蒸气压的方法为静态法：。图-7-1 液体饱和蒸气
3、压测定装置图（静态法）物理化学实验报告- 3 -（3）静态法：把待测物质放在一个密闭体系中，在不同温度下直接测量蒸气压或在不同外压下测定不同气体的沸点。本实验采用静态法即平衡管法，所用仪器如图-7-1 所示。平衡管由 A 球和 U 型管 B、C 组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与缓冲储气罐（缓冲储气罐与数字压力计）相连。A 内装待测液体，当 A 球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而 B 管与 C 管的液面处于同一水平时，则表示 B 管液面上的蒸气压（A 球液面上的蒸气压）与加在 C 管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。用当时的大气压减去数字式气压计的气压值
4、，即为该温度下液体的饱和蒸气压。三、仪器与试剂仪器：纯液体饱和蒸气压测定装置 1 套 数字温度温差仪 1 套数字压力计 1 套 真空泵（公用） 1 个 缓冲储气罐 1 个 试剂：蒸馏水、苯、乙醇。 四、实验操作1仪器安装并加样按图用橡胶管将各仪器连接成饱和蒸气压实验装置。拔下等位计磨口连接管，从等位计加料口注入纯水，使水充满试液物理化学实验报告- 4 -球体积的 2/3 和 U 型等位计的大部分，盖上磨口连接管（此步一般在实验前老师已做好）。2系统气密性检查 开启冷凝水；打开放空活塞阀 1 及阀 2，使系统通大气；压力计采零。 打开真空泵（注意：开、关真空泵前都要先打开缓冲瓶上的活塞，与大气相
5、通），开启阀 3 与阀 2，关闭阀1（三阀均为顺时针关闭，逆时针开启），系统减压至 1104pa时关闭阀 3，停止气泵工作。观察数字压力表的读数在数分钟内不变表明系统不漏气。否则需查找并清除漏气原因。3赶空气并测定大气压力下的沸点打开阀 1 与阀 2，使系统通大气。在搅拌下加热水浴至沸腾，观察平衡管的 B 管中的气泡逐渐由快转慢，保持几分钟，即视为空气被赶净。拔掉加热装置，在搅拌下，当平衡管 B 管和 C 管液面相平时，记下此时的温度，该温度即为大气压下的沸点。重复测定三次后关闭阀 1，以防止空气倒灌。同时读取大气压力计上的大气压值。4测定不同温度下水的饱和蒸气压 P*当温度降低到 90左右时
6、，打开真空泵，缓慢打开阀 3，使系统减压，B 管液面稍有上升（注意勿使液体沸腾）即迅速关闭该阀。调整放空活塞阀 1，在搅拌下，使平衡管 B 管和 C管液面相平，记下此平衡时的温度 T 和压力 P。同法测定下一物理化学实验报告- 5 -温度时水的饱和蒸气压。在 9265间最少测出 8 个数据，每两个数据之间不要超过 3。不同温度下的水的饱和蒸气压也可以采用升温法。即沿温度升高方向，从 65开始（系统内要先减压至 6070kpa），每升高 23，测定一次 B 管和 C 管液面相平时的温度 T 和压力 P，直至 90。实验结束后，慢慢打开阀 1，将进气阀旋至与大气相通。使压力表恢复零位。关闭冷却水和
7、仪器电源。五、数据记录与处理 P 大气 =1014.2kpa 室温 T=298 1将所测数据列表，根据公式 P* = P 大气 +P 计 得 P*1，将P*1 与 T 作图。温度 T/ 303 308 313 318 323 328蒸汽压P*/kpa 923.22 926.12 932.79 935.49 943.49 949.04真空度P/kpa -90.98 -88.08 -81.41 -78.71 -70.71 -65.16物理化学实验报告- 6 -303053103153203253092925930935940945950P*/kpaT/B2以 lnp* 对 1/T 作图得一直线，求
8、出直线的斜率，并由式（7-1）算出此温度间隔内乙醇的平均摩尔气化热 wpHm。1/T/ 1/303 1/308 1/313 1/318 1/323 1/328lnP*/kpa6.8279 6.8310 6.8382 6.8411 6.8496 6.8555物理化学实验报告- 7 -1/301/3081/31/381/321/3286.8256.8306.8356.8406.8456.8506.856.801/TlnP*/kpB由该图可知-vapHm/R=-4.96 vapHm=-40.7652由图知，沸点为 349.30K3从此图上外推至压力等于标准大气压及实验大气压时的温度，求得样品的正常沸
9、点，并与文献值和实测值比较。T=349.30K 文献值 T=文献值为 351.32K 六、误差分析1测定前必须将平衡管 A、B 间的空气排净，使 B 管液面上只含液体的蒸气分子。可在常压下利用水浴加热被测液体，使其控制在高于该正常沸点 3 至 5，并持续 5min 以上。2物理化学实验报告- 8 -（1）平衡管缓冲球以下（包括缓冲球）必须放置于水浴的水面以下，否则其温度会与水浴温度不同。为使实验时不至因水垢影响实验观察，水浴中的水应为蒸馏水，注意及时补充。（2）实验过程中都应防止空气倒灌。（3）当 B、C 两管中的液面相平那一刻，迅速读取温度和相应的压力。（4）真空泵在使用时，开、关之前都应先
10、使真空泵与大气相通，否则可能产生倒吸现象。导致误差。七、思考题1纯液体饱和蒸汽压测定能否用于测定溶液的蒸汽压,为什么答：不可以，因为在纯液体的测定中，液体会随温度的升高而蒸发，如果是溶液，其溶剂挥发后浓度将会改变。不同浓度的溶液其饱和蒸汽压不同。其沸点不稳定，实验操作过程中很难判断是否已达到其沸点。2为什么 AB 弯管中的空气要干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？答: AB 弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气排除后，才能保证 B 管液面上的压力为液体的蒸气压；将水浴温度升高到 85C 沸腾 3 分钟即可；检漏之后要关闭阀 1，防止外界空气进入缓冲气体罐内。物理化学实验报告- 9 -
