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1、实验二 液体饱和蒸气压的测定【目的要求】1、明确饱和蒸气压的定义，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。2、掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。3、了解真空泵、恒温槽及气压计的使用及注意事项。【实验原理】通常温度下(距离临界温度较远时)，密闭真空容器中的纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。恒压条件下蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与
2、分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为101.325kPa时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示： (1)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。假定vapHm与温度无关，或因温度范围较小，vapHm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vapHm。测定饱和蒸气压的方法：测定饱和蒸气压的方法主要有： 静态法：在一定温度下，
3、直接测量饱和蒸气压。此法适用于具有较大蒸气压的液体。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。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液体的饱和蒸气压。该法适用于蒸气压 较小的液体。本实验采用静态法测定环己烷在不同温度下的饱和蒸气压。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测
4、定装置，如图2-3-1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(即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。【仪器试剂】恒温水浴1套；平衡管1只；压力计1台；真空泵及附件等。无水乙醇(A.R.)。【实验步骤】1 打开恒温水浴开关，按回差键使之变为0.1。2 装样： 打开饱和蒸汽压测定仪冷凝器上端的小玻璃帽，加入一定量的液体乙醇（平衡器中已装好）。使单管高度为6cm。打开冷凝器上水开关（水流不
5、要太大）。3 抽空： 关闭平衡阀1，打开平衡阀2，打开进气阀。旋转玻璃活塞，使两个活塞为全通。 打开精密数字压力仪，使单位调为kpa。按采零键置零。 打开真空泵，待泵运转正常后，关闭玻璃放空活塞，观察数字压力计上的读数，待压力计读数达-93.5kpa时，关闭玻璃活塞，打开玻璃放空活塞后，关闭真空泵，关闭进气阀。4 测量： 关闭平衡阀2，缓慢打开平衡调节阀1放入空气，观察U型管两端液面相等（2分钟不变）时，关闭平衡阀1。记录下温度和精密数字压力计上的读数（室温测一个）。 打开恒温槽上的加热开关，打开搅拌开关，设置温度。按置数键。然后数字闪动按正三角键加数，按倒三角键减数，调至所需温度，比上一个温
6、度高5。第一位数字设完后按置数键设定下一位，三位数设完后，按置数键进入工作状态。（加热时可用强档，当加热到与设定温度差2度时改用弱档）。待恒温后用放气调平法继续测定下一组（重复4.1，4.2操作）。共做6组。方法同上。 当六个数测完后，打开平衡阀1，打开平衡阀2，打开进气阀，打开玻璃活塞，关闭冷凝水，关闭恒温槽电源，实验结束。【注意事项】减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧，致使B管内液体快速蒸发。实验过程中，必须充分排除净AB弯管空间中全部空气，使B管液面上空只含液体的蒸气分子。AB管必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水
7、浴温度不同。测定中，打开进空气活塞时，切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管的空间中。如果发生倒灌，则必须重新排除空气。温度计读数须作露茎校正。【数据处理】1数据记录表自行设计数据记录表，包括室温、大气压、实验温度及对应的压力差等。被测液体：无水乙醇 室温：9 实验压力：99.08kPa2以lnp对1/T作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度范围内水的平均摩尔气化热vapHm，由图求算纯液体的正常沸点C15.134ln101.325=4.618， ，t ，C15.134ln101.325=4.618， ，t 思 考 题 1. 试分析引起本实验误差的因素有哪些？2. 为什么AB弯管中的空气要排干净
8、？怎样操作？怎样防止空气倒灌？3. 本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？4. 试说明压力计中所读数值是否是纯液体的饱和蒸气压？5. 为什么实验完毕后必须使体系和真空泵与大气相通才能关闭真空泵？【讨论】用降温法测定不同温度下纯液体饱和蒸气压的方法如下：接通冷凝水，调节三通活塞使系统降压13kPa，加热水浴至沸腾，此时A管中的待测液体部分气化，其蒸气夹带AB弯管内的空气一起从C管液面逸出，继续维持10min以上，以保证彻底驱尽AB弯管内的空气。停止加热，控制水浴冷却速度在1/min内，此时待测液体的蒸气压(即B管上空的压力)随温度下降而逐渐降低，待降至与C管的压力相等时，则B、C两管液面应平齐，立即记下此瞬间的温度（精确至1/100）和压力计之压力，同时读取辅助温度计的温度值和露茎温度，以备对温度计进行校正。读数后立即旋转三通活塞抽气，使系统再降压10kPa并继续降温，待B、C两管液面再次平齐时，记下此瞬间的温度和压力。如此重复10次(注意：实验中每次递减的压力要逐渐减小，为什么？)，分别记录一系列的B、C管液面平齐时对应的温度和压力。在降温法测定中，当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即抽气减压，防止空气倒灌。若发生倒灌现象，必须重新排净AB弯管内之空气。
