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1、动态法测定液体的饱和蒸气压一、实验目的1用动态法测定不同温度下乙醇的饱和蒸气压，进一步掌握克劳修斯-克拉贝龙方程式。2了解真空体系的设计、安装和操作的基本方法。二、实验原理在一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快与其蒸气建立动态平衡，即蒸气分子 向液面凝结和液体分子从表面上逃逸的速度相等，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：d In p A H=vapm(1)dTRT 2式中，A H为在温度T时纯液体的摩尔气化热。在温度变化范围不大时，A H可以近vap mvap m似作为常数。积分上式得：A H 1ln p =
2、vap m - + C(2)RT式中，C为积分常数。由此式可以看出，以lnp为纵坐标，1/T为横坐标作图可以得到一条直线，直线的斜率为-Avap Hm，由斜率可求出乙醇的摩尔气化热A H。Rvap m在实际应用中，常用Antoine方程描述饱和蒸气压与温度的关系：Bln p = A(3)T - C式中，A、B、C均为Antoine常量。测定饱和蒸气压的方法主要有三种：(1) 静态法：在某一温度下，直接测量饱和蒸气压。测量方法是调节外压与液体蒸气压相等，此法一般用于蒸气压比较大的液体。(2) 动态法：在不同外界压力下，测定液体的沸点。(3) 饱和气流法：将已饱和的待测液体的蒸气通入某种物质中，使
3、蒸气被完全吸收，测量吸收物质重量的增加，求出蒸气的分压。本实验用动态法测定乙醇的饱和蒸气压与温度的关系，实验装置见图4-1。通常一套真 空体系装置由三部分构成：Q机械泵、安全瓶部分，用以产生真空；真空的测量，包括U形压力计部分；蒸馏瓶部分，被测液体处于真空瓶内，自身的蒸气压达饱和。口接机械泵缓冲瓶安全瓶图 4-1 动态法测蒸气压的装置三、仪器和试剂仪器：蒸气压测定装置一套。试剂：无水乙醇（分析纯）四、实验步骤1. 于蒸馏瓶内装入约150ml的无水乙醇，加入磁子。2. 检查体系是否漏气。打开数字压力计，旋开放空活塞A,使缓冲瓶与大气相通，分别旋 转三通活塞B与C,使体系、安全瓶与机械泵相通，接通
4、机械泵的电源，待机械泵正常运转 后，关闭活塞使体系内抽空，抽真空至压力计示数约为60kPa，旋转安全瓶上的活塞C,使 体系与大气接通。关闭机械泵电源。观察压力计示数，如果示数没有发生明显变化，则表明 体系不漏气。3. 接通冷凝水，打开磁力搅拌，加热液体使之沸腾。待沸腾温度稳定，记录沸腾温度及辅 助温度计的读数和数字压力计示数。4. 缓缓旋开放空活塞A,使外界空气进入体系，增加体系内的压力4-5kPa，关闭活塞A与外界隔离。用上述方法测定乙醇在另一个压力下的沸点。重复上述操作，记录 8-10 组数据。5. 记录大气压及室温。6. 记下温度露茎校正公式中的起点（环境温度），即蒸馏瓶外水银温度计的读
5、数。五、数据记录与处理1. 对所有的温度读数进行露茎校正，校正公式如下：At露茎=KXnX （t观t环）K=0.00016是水银对玻璃的相对膨胀系数,n为露在体系之外的汞柱长度（以温度差值表示）;t观表示测量温度计上的读数；t环表示环境温度，由辅助温度计读出。t真=t观+ t露茎2将实验数据列表外界大气压 P =101.43kPa外温度（C）数字压力计读数/kPa饱和蒸气压t观t环n t露茎t真1/ T真P读P(kPa)lnP52.3025.12.600.01152.313.073x10-3-68.3133.1210.4153.8925.94.190.01953.913.058x10-3-65
6、.8235.6110.4854.9126.15.210.02454.933.048x10-3-64.0437.3910.5355.7026.76.000.02855.733.041x10-3-62.1539.2810.5856.9527.07.250.03556.983.029x10-3-60.4740.9610.6259.3527.89.650.04959.403.007x10-3-56.1845.2510.7261.8827.812.180.06661.952. 984x10-3-50.6250.8110.8464.0928.014.390.08364.172.965x10-3-45.52
7、55.9110.9366.0028.816.300.09766.102.948x10-3-40.5860.8511.0268. 0128.918. 310.11468. 122.930x10-3-35.1366.3011.104.由上表列出的数据绘制蒸汽压p对温度T之曲线。5.绘出lnp对1/T之图，计算乙醇的摩尔蒸发热。11.2 n11.1 Equationy = a b*xAdj. R-Square0 99919ValueStandard ErrorInPIntercept25.24520.13769InPSlope4827380.0457611.0-10 9-10.8- 10.7 -10
8、.6-10.5-10.4-I I1 I I I I I i I-2.922 942 962.983.003.023.043.063 081/TA H由图像的斜率可以求得，一ap m = -4.82738*103RA H = -4.827*103*(-8.314)= 40.13kJ/molvap m查得文献值乙醇的A H = 42.09 kJ/mol，相对误差E% =4.66%vap m六、结果分析与讨论1. 环境温度读数存在误差。由于测量过程中受到升温过程时间长短以及温度计距离远近的影 像，读数会产生误差。如测量过程中，当体系温度从59.35C升至61.88C时，环境温度计 示数未变化，显然读书存在误差。2. 数据设置会影响结果的精确度。实验过程中，前五组数据之间的压强差设置为 12kPa, 后五组逐渐扩大至45kPa。若将前五组压强差也设置为45kPa,使得数据分布更加均匀， 能够提高实验数据的精确度。3. 实验过程中体系存在轻微的漏气，因此沸点温度会不断缓慢上升。但是通过放入空气正压 使得压强升高的程度远远大于体系漏气的影响，因此当温度计示数基本稳定时，即可读数 沸点与压力及示数对应，误差较小。4. 动态法测定过程与静态法相比较，实验流程更为简单，且耗费时间大大缩短，可以测量多 组数据，提高测量的精确性。但是由于升温较快，不适合沸点较低的液体。
