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1、实验三液体饱和蒸气压的测定静态法一、实验目的1. 了解用静态法测定无水乙醇在不同温度下蒸气压的原理，进一步理解纯液体饱和蒸气压与温度的关系。2. 掌握真空泵、恒温槽的使用及压力的测定。3 .学会用图解法求所测温度范围内的平均摩尔汽化热及正常沸点。二、实验原理一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快和它的蒸气建立动态平衡，即蒸气分子向液面凝结和液体分 子从表面逃逸的速度相等，此时液面上的蒸气压力就是液体在此温度时的饱和蒸气压，液体的蒸气压与温度有一 定关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从液面逸出的分子数增多，蒸气压增大。反之，温度降低时， 则蒸气压减小。当蒸气压与外界压力相等时，液体
2、便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同。我们把外压为 101325Pa时沸腾温度定为液体的正常沸点。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯一克拉贝龙(Clausius一 d In pAHClapeyro n)方程式来表示：= m(2.1)dTRT 2式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压(Pa), T为热力学温度(K),AHm为液体摩尔汽化热，R为气体常数。在 温度变化较小的范围内，则可把A Hm视为常数，当作平均摩尔汽化热，将上式不定积分得：AH(2.2)lg P = 一m + A2.303RT式中A为积分常数，与压力p的单位有关。由(2.2)式可知，在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压
3、, 以lgp对1/T作图，可得一直线，而由直线的斜率可以求出实验温度范围的液体平均摩尔汽化热AHmo静态法测蒸气压的方法是调节外压以平衡液体的蒸气压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸气压。其 实验装置如图II-2-1所示。所有接口必须严密封闭。接真空泵图II-2-1静态法测定液体饱和蒸气压的装置三、实验仪器和试剂恒温装置1套；真空泵及压力缓冲控制罐l套；气压计1 台,等位计图II-2-2 支,数字式低真空测压仪(DP-A 精密数字压力计)l台。无水乙醇(A.R.)。四、实验步骤1 装样从等位计R处注入无水乙醇液体，使A球中装有2/3的液体，U形B管中的双臂大部分(三分之二左右)有液体，若液
4、面过高或过低，要做适当调整。2. 检漏 将装妥液体的等位计，按图II-2-1接好（要保持等压计垂直），打开冷却水。 保持压力缓冲控制罐调节阀1、2、3开启（调节阀顺时针关闭，逆时针开启），低真空测压仪检零指示， 数字显示为0.000。打开真空泵抽气系统，关闭调节阀3，使低真空测压仪上显示压差4000Pa 5300Pa（300mmHg400mmHg）。关闭调节阀1、2,注意观察压力测量仪的数字的变化。如果系统漏气，则压力测 量仪的显示数值逐渐变小。这时细致分段检查，寻找出漏气部位，设法消除。3. 饱和蒸气压测定保证系统不漏气后，调节恒温槽至所需温度后，缓缓打开调节阀1、2,缓缓抽气，控制抽气速度
5、，以B管 中冒出气泡一个一个逸出为准，使A球中液体内溶解的空气和A、B空间内的空气呈气泡 状通过B管中液体排出，（抽气速度不宜过快，以防止无水乙醇冲出）。抽气若干分钟后， 关闭活塞1、2和真空泵，保持管B中仍有气泡不断逸出（即无水乙醇是沸腾状态），几 分钟后，十分缓慢开启调节阀3,使空气缓慢进入测量系统，直至B管中双臂液面等高， 迅速关闭调节阀3,从压力测量仪上读出压力差。同法再抽气，再调节B管中双臂等液面， 重读压力差，直至两次的压力差读数相差无几。则表示A球液面上的空间已全被无水乙 醇充满，记下压力测量仪上的读数。特别注意的是：开启调节阀3时，一定要非常小心，若不小心放入空气过多，使管C
6、中的液面比B中的低，但无空气透过液体进入A空间，可以打开调节阀2再稍微抽一下 气（因为缓冲罐中的压力比系统小），使管C中的液面等于或高于B管液面，若高于B面 则再打开调节阀3使其相平。若有气泡倒冲入管A中，则应重新抽气测量。用上述方法测定6个不同温度时无水乙醇的蒸气压。（每个温度间隔为5K左右）。4. 测量结束后，要先缓慢打开调节阀2、3缓慢放入空气，消除压差。在实验前后各从气压计读取一次当天的大气压，取其平均。图ni-2等位计納构五、数据记录及处理并对数据进行处理。1、记录压力计读数,表1无水乙醇的饱和蒸气压和温度对应关系t/CT/K压力计读数/kPa饱和蒸气压p/ kPa1/T 103In
7、 p/kPa16.05289.25-64 8836.103.4573.58621.02294.22-62.1338853.3993.66026.00299.20-59.3741.613.3423.72831.02304.22-56.5344.453.2873.7943608309.28-53.5147.473.2333.860p -IIn卯llwl 型总-：3 2:03.303.35)!： A-:i5 Title：3.+g 1/TDLinear Fit of D3ta1 B-A Hm/R=K；人 Hm=1.11X8.314=9.23J.mol-1K-1一仁 B 八2、作In p1/T图，进行直
8、线拟合，求出无水乙醇蒸气压和温度关系式lg P = - + A中的A、B值。I T 丿3、试求实验温度范围的平均摩尔汽化热，及正常沸点。六、思考与讨论1、为什么等压计中A中的空气要赶尽？怎样判断空气已赶尽？如何保证测量准确。液体的饱和蒸汽压测得是液体中的气相与液相达到动态平衡时的状态，因此等压计A中的空气要赶尽。缓慢抽 气使A中溶解的气体及A,B间的气体以气泡的形式从B管液体中排出。2、温度愈高测出的蒸气压误差愈大，为什么？动能较大的分子从液相到气相的速率，等于动能较小的分子由气相回到液相的速率时，达到了动态平衡。温度越 高，液相到气相与气相到液相就越不易达到动态平衡，蒸汽压误差越大。3、克劳
9、修斯一克拉贝龙(ClausiusClapeyro n)方程式在什么条件下适用？这一公式可应用于任何纯物质(即单组份)的两相平衡系统。4、测定蒸气压的方法除本实验介绍的静态法外还有动态法，气体饱和法等。但以静态法准确性较高。动态法是 利用测定液体沸点求出蒸气压与温度的关系，即利用改变外压测得不同的沸腾温度，从而得到不同温度下的蒸气 压，对于沸点较低的液体，用此法测定蒸气压与温度关系是比较好的。七、实验注意事项1.整个实验过程中，应保持等位计A、B液面间的空气排净。2抽气的速度要合适。必须防止等位计内液体沸腾过剧，致使B管内液体被抽尽。3. 蒸气压与温度有关，故测定过程中恒温槽的温度波动需控制在土 0.1K。4. 实验过程中需防止B管液体倒灌入A球内，带入空气，使实验数据偏大。
