静态法测定液体的饱和蒸气压

静态法测定液体的饱和蒸气压

一、实验目的

1. 掌握用静态法测定液体在不同温度下蒸气压的方法，并通过实验求出在所测温度范围内的平均摩尔气化热。

2．掌握真空泵和恒温槽的使用方法。

3．掌握福廷式大气压计的使用方法。

二、实验原理

在一定温度下，与液体处于平衡状态时蒸气的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压。密闭于真空容器中的液体，在某一温度下，有动能较大的分子从液相跑到气相；也有动能较小的分子由气相碰回液相。当二者的速率相等时，就达到了动态平衡，气相中的蒸气密度不再改变，因而有一定的饱和蒸气压。液体的蒸气压是随温度而改变的，当温度升高时，有更多的高动能的分子能够由液面逸出，因而蒸气压增大；反之，温度降低时，则蒸气压减小。当蒸气压外界压力相等时，液体便沸腾。我们把外压为 P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方程式

dlnp/dt＝Δvap H m/RT2

式中： p 为液体在温度T时的饱和蒸气压：T为绝对温度；ΔvapHm 为液体摩尔气化热(J．mol-1)；R为气体常数即8.314 J．m01-1.K-l。在温度较小的变化范围内，ΔvapHm可视为常数，积分上式可得：

lnp＝－Δvap H m/RT＋B’

由此可知，若将lnp 对1/T作图应得一直线，斜率为负值。直线斜率

m＝－Δvap H m/R ΔvapHm=-Rm

本实验是在不同温度下测定乙醇的蒸气压，通常用等压计进行测量。U型管等压计如图所示，I 球内储存液体，Ⅱ、Ⅲ管之间由U型管相连通。当II、Ⅲ间U型管中的液体在同一水平时，表示 I、III管间空间的液体蒸气压恰与管II上方的体系压力相等；记下此时的温度和压力值，即为该温度下的蒸气压。

三、仪器设备

精密数字压力计：于台；

玻璃U型等压计：一支；

不锈钢稳压包：一只；

真空泵：一台；

玻璃水浴：一套。

四、仪器的安装及调试

1．如图连接实验装置。

2．精密数字压力计的使用：

（1）预热：按下开关，通电预热半小时后方可进行实验，否则将影响实验精度。

(2)调零：连通系统和大气，调节零点读数为0.00，重复二--三次。则压力计显示读数为系统压力和大气压的差值。

(3) 单位选择：按下“单位”按钮，选择压力计显示数值单位为“kPa”。

3．不锈钢稳压包的使用

(1)如图，进气阀连接真空泵和压力罐，开启即可改变压力罐内压力。平衡阀2(系统调压

阀)连接压力罐和系统，压力计上显示数值为系统压力。平衡阀1(微调阀)连接系统和大气，缓慢调节可对系统微小增压。

(2)首次使用或长期未用，应先做密封性试验。．将进气阀、平衡阀2打开，平衡阀1关闭，启动真空空泵加压或抽气，压力计上显示数字即为压力罐内的压力值，停止真空泵工作,关闭平衡阀2，观察压力计，显示数值每分钟下降小于0.1kPa即为正常，说明气密性良好。否则需要进行压力罐、阀门和连接口的检查。

五、实验步骤

1．装样：

从加样口注入乙醇，关闭平衡阀1，打开进气阀和平衡阀2使真空泵与系统相通，启动真空泵，抽至气泡成串上窜，关闭阀2，打开阀1，漏入空气，使乙醇充满试样球体积的三分之二和U 形管双臂的大部分。

2．检漏：

接通冷凝水，关闭阀1，开启进气调和阀2，使真空泵与系统相通，启动真空泵抽气，使压力表读数为-50kPa左右，关闭阀2，停止抽气，检查有无漏气，若无漏气即可进行测定。

3．测定调节恒温槽温度为295.2K，开启真空泵和进气阀，调节阀2缓慢抽气，使试样与U 形管间的空气呈气泡状通过U形管中的液体而逸出。如发现气泡成串上窜，可关闭阀2，慢慢打开阀1漏入空气使沸腾缓和。如此慢沸3—4分钟，待压力计中I、Ⅲ问的空气排除后(大约在－95kPa左右)，关闭阀2，小心开启阀1缓缓漏入空气，直至U形管II、Ⅲ两臂的液面等高为止，在压力表上读出压力值，重复操作两次，压力表上读数相差应不大于±0.07KPa。此时认为试样球I与III内空间完全被乙醇蒸气充满，取平均值即为此温度下乙醇的饱和蒸气压与大气压的差值。同法测定298.2K、303.2K、308.2K、313.2K、318.2K及323.2K时乙醇的蒸气压。测定过程中如不慎使空气倒流，需要重新将空气排除后方可继续测定，升温过程中，如果U型管内的液体发生暴沸，可通过阀I缓慢漏入少量空气加压，以防止管内液体大量挥发而影响实验进行。实验结束后，关闭真空泵，慢慢打开阀2和阀1，使真空泵与大气相通，压力计恢复零位。用虹吸法放掉恒温槽内的热水，关闭冷却水。拔去所有电源插头。

六、数据处理

1．读取大气压值并校正，读数：仪器校正：温度校正： P大气/Kpa：2．将实验数据填入下表：

大气表vap m

一323．K之间乙醇的平均摩尔气化焓为42.064 KJ.mol-1,求算实验相对误差。

七、实验注意事项

1．先开启冷却水，然后才能抽气。

2．实验系统必须密闭，一定要仔细检漏。

3．必需让等压计U型管中的液体缓慢沸腾3—4分钟后方可进行测定。

4．平衡阀1漏气加压时必需缓慢，否则U型管中液体将冲入试样球中，空气倒灌。．5．开、停真空泵必需严格按操作规程进行，且要缓慢，以防止因压力骤变而损坏压力

八、思考题

1．静态法能否用于测定溶液的蒸气压?为什么? ’

2．在实验过程中为何要防止空气倒灌?如果在等压计I、Ⅲ间有空气，对实验有何影响?如何判断空气已经全部排出? 。

3．测定液体饱和蒸气压装置中有一缓冲瓶(本实验为不锈钢稳压包)，其作用是什么?