液体饱和蒸气压的测定综述

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1、液体饱和蒸汽压的测定( 静态法 )【教学目的】1. 用静态法测定异丙醇在不同温度下的饱和蒸汽压，了 解静态法测定液体饱和蒸汽压的原理。2. 明确液体饱和蒸汽压的定义，了解纯液体饱和蒸汽压 与温度的关系。克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron) 方程式的意义。3. 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均 摩尔气化热与正常沸点。【教学重点】 1通过不同温度下异丙醇饱和蒸汽压的测定，使学生了 解用静态法测饱和蒸气压的方法，并初步掌握低真空实 验技术。2使学生学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的 平均摩尔气化热与正常沸点。【教学内容】一、实验原理在一定的温度下，真空密闭容器

2、内的液体能很快和它 的蒸汽相建立动态平衡，即蒸汽分子向液面凝结和液体 中分子从表面逃逸的速率相等。此时液面上的蒸汽压力 就是液体在此温度下的饱和蒸汽压力。液体的饱和蒸汽 压与温度有关：温度升高，分子运动加速，因而在单位 时间内从液相进入气相的分子数增加，蒸汽压升高。蒸汽压随着绝对温度的变化可用克拉贝龙克劳修 斯方程式来表示：d In p AH=mdT RT 2式中P为液体在温度T时的饱和蒸汽压（Pa）, T为热力 学温度（K）, H 为液体摩尔气化热（Jmol-1）, R m 为气体常数。如果温度变化的范围不大，AH可视为常 m 数，将上式积分可得：lg- AHm2.303RTC式中C为积分常

3、数，此数与压力P的单位有关。由上式可见，若在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸 汽压，以仅对1作图，可得一直线，直线的斜率为一P 9 T空吩，而由斜率可求出实验温度范围内液体的平均摩尔2.303R气化热AHg。（或者igP二A_B，直线的斜率（B）与异丙 醇的摩尔气化热的关系由克劳修斯克拉贝龙方程式 给出为：B 一込）2.303R当液体的蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾， 外压不同，液体的沸点也不同，我们把液体的蒸汽压等 于 101.325KPa 时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。从 图中也可求得该液体的正常沸点。测量饱和蒸汽压的方法主要有三种：1、动态法：当液体的蒸汽压与外界压力相等时

4、，液体就会沸腾， 沸腾时的温度就是液体的沸点。即与沸点所对应的外界 压力就是液体的蒸汽压。若在不同的外压下，测定液体 的沸点，从而得到液体在不同温度下的饱和蒸汽压，这 种方法叫做动态法。该法装置较简单，只需将一个带冷 凝管的烧瓶与压力计及抽气系统连接起来即可。实验时， 先将体系抽气至一定的真空度，测定此压力下液体的沸 点，然后逐次往系统放进空气，增加外界压力，并测定 其相应的沸点。只要仪器能承受一定的正压而不冲出， 动态法也可用以在 101.325KPa 以上压力下的实验。动态 法较适用于高沸点液体蒸汽压的测定。2、饱和气流法：在一定的温度和压力下，让一定体积的空气或惰性气 体以缓慢的速率通过

5、一个易挥发的待测液体，使气体被 待测液体的蒸汽所饱和。分析混合气体中各组分的量以 及总压，再按道尔顿分压定律求算混合气体中蒸汽的分 压，即是该液体在此温度下的蒸汽压。此法一般适用于 蒸汽比较小的液体。该法的缺点是：不易获得真正的饱 和状态，导致实验值偏低。3、静态法：把待测物质放在一个封闭体系中，在不同的温度下直 接测量蒸汽压，它要求体系内无杂质气体。此法适用于 固体加热分解平衡压力的测量和易挥发液体饱和蒸汽压 的测量，准确性较高。通常是用平衡管（又称等位计）进行测定的。平衡管 由一个球管与一个 U 形管连接而成（如图 1 所示），待 测物质置于球管内，u形管中放置被测液体，将平衡管 和抽气系

6、统、压力计连接，在一定温度下，当u形管中 的液面在同一水平时，表明U形管两臂液面上方的压力 相等，记下此时的温度和压力，则压力计的示值就是该 温度下液体的饱和蒸汽压，或者说，所测温度就是该压 力下的沸点。可见，利用平衡管可以获得并保持体系中 为纯试样的饱和蒸汽， u 形管中的液体起液封和平衡指 示作用。本实验采用静态法测定异丙醇的饱和蒸汽压。 实验装置简图系统装置图1. 连冷凝管的平衡管（又称等压计）；2.搅拌器；3.温度计；A为球管；B为U形管二、仪器与试剂SYP 型玻璃恒温水浴1套平衡管（带冷凝管）1 支SWQ-IA 智能数字恒温控制器1台DP-A精密数字压力计1 台缓冲储气罐1 台异丙醇

7、（A.R）2XZ-1 型旋片真空泵及附件1套三、实验步骤1. 装样将平衡管（又称等位计、等压计）内装入适量待测 液体异丙醇。A球管约2/3体积，U形管两边各1/2体积， 然后按图装好各部分。如图1所示。 （各个接头处用短而 厚的橡皮管连接，然后再用石蜡密封好，此步骤实验室 已装好）。2压力计采零关闭绶冲罐的平衡闭2,打开平衡闭1,此时DP-A精密 数字压力计所测压力即为当前大气压，按下压力计面板 上的采零键，显示值将为 00.00 数值（大气压被视为零 值看待）。2. 系统气密性检查旋转三通活塞使系统与真空泵连通，开动真空泵， 打开进气阀和平衡阀2，关闭平衡阀1，抽气减压至压力 计显示一定负压

8、值时，关闭三通活塞，使系统与真空泵、 大气皆不相通。观察压力计的示数，如果压力计的示数 能在35mi n内维持不变，或显示数字下降值vO.OlKpa/ 秒，则表明系统不漏气，否则应逐段检查，消除漏气原 因。3. 排除球管上方空间内的空气开启搅拌器匀速搅拌，其目的是使等压计内外温度 平衡，抽气减压气泡逸出的速度以一个一个地逸出为宜， 不能成串成串地冲出至液体轻微沸腾，此时AB弯管内的 空气不断随蒸汽经C管逸出，如此沸腾35mi n,可认为 空气被排除干净。4. 饱和蒸汽压的测定当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋转直通活 塞7缓缓放入空气，直至B、C管中液面平齐，关闭直通 活塞7,记录温度与压

9、力。然后，将恒温槽温度升高3C, 当待测液体再次沸腾，体系温度恒定后，放入空气使B、 C管液面再次平齐，记录温度和压力。依次测定，共测8 个值。升高温度间隔为35K实验完毕后，关闭所有电源，将体系放入空气，整 理好仪器装置，但不要拆装置。另外，也可以沿温度降 低方向测定。温度降低，异丙醇饱和蒸汽压减小。为了 防止空气倒灌，必须在测定过程中始终开启真空泵以使 系统减压。降温的方法可用在烧杯中加冷水的方法来达 到。其它操作与上面相同。四、数据记录及数据处理次数Tp(Kpa)123456781-绘制吩-1图，求出液体的平均摩尔气化热及正常T沸点。2.异丙醇的正常沸点为80.75 C ,气化热为32.

10、76KJ.mol-1， 计算实验的相对误差。3.求出液体蒸汽压与温度关系式(ig_P = -B + A)中的A、P eTB 值。附：异丙醇饱和蒸汽压理论值，按下式计算:Blg P 二 A - C + D异丙醇：A=8.11778B=1580.92C=219.61 (使用温度范围1101 C)表一 不同温度下异丙醇饱和蒸汽压的理论值T(C)Log(p)1000/TPp153.50423.4703192.9998132.01163.53283.4583410.3497914.66173.561163.4463640.4697684.54183.589283.4353883.9797441.0319

11、3.617163.4234141.5397183.47203.64483.4114413.5996911.41213.67223.4004701.2596623.75223.69943.3885005.0496319.96233.72643.3775325.7295999.28243.75313.3655664.0595660.95253.77973.3546020.8495304.16263.80603.3436396.9394928.07273.83213.3326793.1694531.84283.85803.3217210.4594114.55293.88363.3107649.699

12、3675.31303.90913.2998111.8593213.15313.93443.2888597.9092727.10323.95953.2779108.8692216.14333.98433.2669645.7791679.23344.00903.25610209.7391115.27354.03353.24510801.8390523.17364.05783.23511423.2389901.77374.08193.22412075.1189249.89384.10583.21412758.7088566.30394.12953.20413475.2487849.76404.153

13、13.19314226.0487098.96414.17653.18315012.4286312.58424.19963.17315835.7685489.24434.22273.16316697.4684627.54444.24553.15317598.9783726.03454.26823.14318541.7882783.22464.29063.13319527.4381797.57474.31303.12420557.4880767.52504.37903.09523930.4577394.55五、基本仪器操作恒温水槽温度设定1. 打开 SWQ 智能数字温控器,设定温度：“回差”选择

14、合适的回差值，依次调整“设定温度值”，设置完后转换 到工作状态（“工作”指示灯亮）。当介质温度W设定温度，加热器处于加热状态； 当介质温度上设定温度，加热器停止加热； 当系统温度达到“设定温度”时，工作指示灯自动转换 到“恒温”状态。按“复位”键，仪器返回开机时的状态，可重复设定温 度。2根据所需控温温度和加热速率选择水浴前面板“开” “关”“快”“慢”“强”“弱”等开关，加热系统进入加 热准备状态。由智能恒温控制器进行控温。开始加热时， 为使加热速度尽可能快，将加热器置于“强”，但当温度 接近所设温度前12C时，将加热器置于“弱”以减 慢升温速度，防止温度过冲。3. 关机，首先关断智能控温器电源，再关闭水浴电源。 缓冲罐操作：1. 检查气密性：打开进气阀和平衡阀 2，关闭平衡阀 1 启动气泵抽气，然后关闭进气阀，从数字压力表读出压力罐中压力值。若显示数字下降值vO.OlKpa/秒，说明气 密性良好。2. 继续打开进气阀抽气，直至压力计上真空度之值基本 无变化，关闭进气阀