实验十一：纯液体饱和蒸气压的测定.
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
将恒温槽温度调至一般比室温高
2℃左右，接通冷凝水，打开平
衡阀2 使系统降压，至液体轻微 沸腾。 A 此时AB弯管内的空气不断随蒸气 经C管逸出，如此沸腾数分钟，可 认为空气被排除干净。
C B
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
5.饱和蒸气压的测定
当空气被排除干净且体
系温度恒定后，慢慢打
与文献值比较，分析误差及其产生的原因。
3.通过图求算出乙醇的正常沸点，与文献值比较， 分析误差及其产生的原因。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
思考题
1. 如何判断平衡管中空气已全部排出？如未排尽空
气，对实验有何影响？怎样防止空气倒灌?
2. 升温时如液体急剧气化，应作何处理？
3. 每次测定前是否需要重新抽气？
实验原理
纯物质的饱和蒸气压除与物质本性有关外，主
要受温度的影响，温度越高相应的饱和蒸汽压越大。
给处于开口容器内的液体加热，饱和蒸汽压会
随着温度的升高而增大，当蒸汽的压力增加到与外
界的大气压力相等时，液体就沸腾，这时的温度称
为液体的正常沸点。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分实验原理2. 克劳修斯-克拉贝龙方程式 设有1 mol物质，气-液平衡的Clapeyron方程为
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
仪器药品
1. 仪器：纯液体饱和蒸气压测定装置1套（平衡管） DP-AF精密数字压力计
SYP玻璃恒温水浴装置1套
缓冲储气罐(或真空稳压包)1个 旋片式真空泵1个 福廷式气压计1个 乳胶管 橡皮管
2. 药品：无水乙醇
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
时间
在测量温度 下的蒸气压 始态: 只有液体 平衡态: 液体和饱和蒸气
这时的液体称为饱和液体，蒸汽称为饱和蒸汽，蒸汽 的压力称为该液体的饱和蒸汽压。 饱和蒸汽压是首先由物质的本性决定的，任何物质在 任何条件下，都具有饱和蒸汽压。 德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
当数字压力表的示数为
-50～ - 60kPa时，关闭
进气阀。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
2. 系统气密性检查
观察数字压力表的读数， 若读数不变，则系统不漏 气；若读数下降，则系统
漏气，应逐段检查，找到
系统漏气原因。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
开平衡阀1，B管中的气 泡将逐渐减少直至消失， B管液面上升，而C管液 C B A 面下降，当B、C管两液 面相平时，立即关闭平 衡阀1 ，读取数字压力 计的读数。 德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
5.饱和蒸气压的测定
如果放入空气过多，C管 液面低于B管的液面发生 空气倒灌，须重新实验。 依次将恒温槽温度升高 恒温至30℃、35℃、40 C
准备：
利用旋片式真空泵将缓冲储气罐（或真空稳 压包）减压至真空度达-90kPa以上)。
旋片式真空泵
缓冲储气罐
化学基础实验——物理化学部分
德州学院化学系
实验步骤----静态法
1.装置仪器：按图装各部分
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
2. 系统气密性检查
关闭储气罐的平衡阀 l， 打开进气阀和平衡阀2，
实验原理
饱和气流法的优点是可测液体的饱和蒸气压，亦可测
定固态易挥发物质，如碘的蒸气压。它的缺点是通常不易
达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。 动态法的优点是对温度的控制要求不高，对于沸点低
于100℃的液体，如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、
乙酸等亦可达到一定的精确度。 这些方法中以静态法准确性较高，静态法以等位计的 两臂液面等高来观察平衡，较灵敏。缺点是对较高温度下 的蒸气压测定，由于温度难以控制而准确度较差。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
1. 饱和蒸汽压的定义和气液两相平衡的概念
始态: 只有液体
平衡态: 液体和饱和蒸气
如果将某纯液体放在一个密闭的真空容器内，这时液 体不断蒸发为蒸汽，然后蒸汽也开始凝聚为液体，在一定
温度下，当蒸发与凝聚的速率相等时，这种动态平衡称为
气—液平衡。 德州学院化学系
d ln p vap H m 2 dT RT
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
2. 克劳修斯-克拉贝龙方程式
克劳修斯-克拉贝龙方程式表示纯液体的饱和蒸气压与
温度的关系:
d ln p vap H m dT RT 2
(1)
式中: R为摩尔气体常数，T为热力学温度 p为液体在温度T时的饱和蒸气压 ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热（J.mol-1） 德州学院化学系
dp vap H m dT T vapVm
说明了蒸汽压随温度的变化率（单组分相图上 两相平衡线的斜率）受焓变和体积变化的影响。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
2. 克劳修斯-克拉贝龙方程式
对于气-液两相平衡，并假设气体为理想气体， 将液体体积忽略不计，则
vap H dp vap H m dT TV (g) T (nRT / p)
1.数据记录表：
将温度、压力数据列表，算出不同温度的饱和蒸气压。 大气压=
温度T水浴 /K 1/T （ K-1） 真空度/kPa 蒸汽压P/kPa lnp
kPa
室温
℃
P（蒸汽压）=大气压 + 数字压力表的读数（负值）
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
数据处理
2.以lnp对 1/T作图，求出直线的斜率，并由斜率算 出此温度间隔内乙醇的平均摩尔气化热ΔvapHm；
化学基础实验
物理化学部分
纯液体饱和蒸气压的测定
德州学院化学系
实验目的
1. 明确纯液体饱和蒸汽压的定义和气液两相平衡 的概念，深入了解纯液体的饱和蒸气压与温度 的关系---克劳修斯-克拉贝龙方程式。 2. 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的 平均摩尔汽化热和正常沸点。 3. 用数字式真空计测定乙醇在不同温度下的饱和 蒸气压，初步掌握低真空实验技术。
B
℃、45℃、50℃、55℃
等，分别测其温度下的 饱和蒸气压。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
6. 实验结束
慢慢打开平衡阀1，使压力表恢复零位;
将进气阀旋至与大气相通;
关闭冷却水;
拔去所有电源插头; 整理好仪器装置。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
数据处理
4. 根据恒温装置的灵敏度，分析该恒温装置的温度
对数据误差的影响。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
vap H m 1 ln p B R T
或用lnP对1/T作图 ，得一直线，斜率为
vap H m R
由斜率可求算液体的平均摩尔汽化热ΔvapHm，由直线 图可求正常沸点。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
4. 测定液体饱和蒸汽压的主要方法。 1．饱和气流法 在一定温度和压力下，用某物质完全吸收已被 待测液体所饱和的气流，然后称量吸收物质增加的 重量。 可以计算蒸气的分压，这个分压就是该温度下 被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比 较小的液体。
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
在温度较小的变化范围内， ΔvapHm可视为常数， 积分（1）式可得：
d ln p vap H m dT RT 2
(1)
vap H m 1 ln p B （2） R T
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
3. 图解法求被测液体的平均摩尔汽化热和正常沸点。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
2．动态法
利用液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原
理，测定液体在不同外压时的沸点就可求出不同温 度下的蒸气压。 3．静态法
在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中， 直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较 大的液体。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
3. 向平衡管中加药品
在平衡管的A管中装入2/3体积的乙醇，在B、C管中也装入
少量乙醇， B、C管中不可装太多，否则既不利于观察液 面，也易于发生空气倒灌。
水浴
无水乙醇
2 3
1 2
无水乙醇
A
C B
平衡管(u型等位计)
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
4.排除平衡管AB弯管空间内的空气
2℃左右，接通冷凝水，打开平
衡阀2 使系统降压，至液体轻微 沸腾。 A 此时AB弯管内的空气不断随蒸气 经C管逸出，如此沸腾数分钟，可 认为空气被排除干净。
C B
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
5.饱和蒸气压的测定
当空气被排除干净且体
系温度恒定后，慢慢打
与文献值比较，分析误差及其产生的原因。
3.通过图求算出乙醇的正常沸点，与文献值比较， 分析误差及其产生的原因。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
思考题
1. 如何判断平衡管中空气已全部排出？如未排尽空
气，对实验有何影响？怎样防止空气倒灌?
2. 升温时如液体急剧气化，应作何处理？
3. 每次测定前是否需要重新抽气？
实验原理
纯物质的饱和蒸气压除与物质本性有关外，主
要受温度的影响，温度越高相应的饱和蒸汽压越大。
给处于开口容器内的液体加热，饱和蒸汽压会
随着温度的升高而增大，当蒸汽的压力增加到与外
界的大气压力相等时，液体就沸腾，这时的温度称
为液体的正常沸点。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分实验原理2. 克劳修斯-克拉贝龙方程式 设有1 mol物质，气-液平衡的Clapeyron方程为
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
仪器药品
1. 仪器：纯液体饱和蒸气压测定装置1套（平衡管） DP-AF精密数字压力计
SYP玻璃恒温水浴装置1套
缓冲储气罐(或真空稳压包)1个 旋片式真空泵1个 福廷式气压计1个 乳胶管 橡皮管
2. 药品：无水乙醇
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
时间
在测量温度 下的蒸气压 始态: 只有液体 平衡态: 液体和饱和蒸气
这时的液体称为饱和液体，蒸汽称为饱和蒸汽，蒸汽 的压力称为该液体的饱和蒸汽压。 饱和蒸汽压是首先由物质的本性决定的，任何物质在 任何条件下，都具有饱和蒸汽压。 德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
当数字压力表的示数为
-50～ - 60kPa时，关闭
进气阀。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
2. 系统气密性检查
观察数字压力表的读数， 若读数不变，则系统不漏 气；若读数下降，则系统
漏气，应逐段检查，找到
系统漏气原因。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
开平衡阀1，B管中的气 泡将逐渐减少直至消失， B管液面上升，而C管液 C B A 面下降，当B、C管两液 面相平时，立即关闭平 衡阀1 ，读取数字压力 计的读数。 德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
5.饱和蒸气压的测定
如果放入空气过多，C管 液面低于B管的液面发生 空气倒灌，须重新实验。 依次将恒温槽温度升高 恒温至30℃、35℃、40 C
准备：
利用旋片式真空泵将缓冲储气罐（或真空稳 压包）减压至真空度达-90kPa以上)。
旋片式真空泵
缓冲储气罐
化学基础实验——物理化学部分
德州学院化学系
实验步骤----静态法
1.装置仪器：按图装各部分
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
2. 系统气密性检查
关闭储气罐的平衡阀 l， 打开进气阀和平衡阀2，
实验原理
饱和气流法的优点是可测液体的饱和蒸气压，亦可测
定固态易挥发物质，如碘的蒸气压。它的缺点是通常不易
达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。 动态法的优点是对温度的控制要求不高，对于沸点低
于100℃的液体，如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、
乙酸等亦可达到一定的精确度。 这些方法中以静态法准确性较高，静态法以等位计的 两臂液面等高来观察平衡，较灵敏。缺点是对较高温度下 的蒸气压测定，由于温度难以控制而准确度较差。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
1. 饱和蒸汽压的定义和气液两相平衡的概念
始态: 只有液体
平衡态: 液体和饱和蒸气
如果将某纯液体放在一个密闭的真空容器内，这时液 体不断蒸发为蒸汽，然后蒸汽也开始凝聚为液体，在一定
温度下，当蒸发与凝聚的速率相等时，这种动态平衡称为
气—液平衡。 德州学院化学系
d ln p vap H m 2 dT RT
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
2. 克劳修斯-克拉贝龙方程式
克劳修斯-克拉贝龙方程式表示纯液体的饱和蒸气压与
温度的关系:
d ln p vap H m dT RT 2
(1)
式中: R为摩尔气体常数，T为热力学温度 p为液体在温度T时的饱和蒸气压 ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热（J.mol-1） 德州学院化学系
dp vap H m dT T vapVm
说明了蒸汽压随温度的变化率（单组分相图上 两相平衡线的斜率）受焓变和体积变化的影响。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
2. 克劳修斯-克拉贝龙方程式
对于气-液两相平衡，并假设气体为理想气体， 将液体体积忽略不计，则
vap H dp vap H m dT TV (g) T (nRT / p)
1.数据记录表：
将温度、压力数据列表，算出不同温度的饱和蒸气压。 大气压=
温度T水浴 /K 1/T （ K-1） 真空度/kPa 蒸汽压P/kPa lnp
kPa
室温
℃
P（蒸汽压）=大气压 + 数字压力表的读数（负值）
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
数据处理
2.以lnp对 1/T作图，求出直线的斜率，并由斜率算 出此温度间隔内乙醇的平均摩尔气化热ΔvapHm；
化学基础实验
物理化学部分
纯液体饱和蒸气压的测定
德州学院化学系
实验目的
1. 明确纯液体饱和蒸汽压的定义和气液两相平衡 的概念，深入了解纯液体的饱和蒸气压与温度 的关系---克劳修斯-克拉贝龙方程式。 2. 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的 平均摩尔汽化热和正常沸点。 3. 用数字式真空计测定乙醇在不同温度下的饱和 蒸气压，初步掌握低真空实验技术。
B
℃、45℃、50℃、55℃
等，分别测其温度下的 饱和蒸气压。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
6. 实验结束
慢慢打开平衡阀1，使压力表恢复零位;
将进气阀旋至与大气相通;
关闭冷却水;
拔去所有电源插头; 整理好仪器装置。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
数据处理
4. 根据恒温装置的灵敏度，分析该恒温装置的温度
对数据误差的影响。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
vap H m 1 ln p B R T
或用lnP对1/T作图 ，得一直线，斜率为
vap H m R
由斜率可求算液体的平均摩尔汽化热ΔvapHm，由直线 图可求正常沸点。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
4. 测定液体饱和蒸汽压的主要方法。 1．饱和气流法 在一定温度和压力下，用某物质完全吸收已被 待测液体所饱和的气流，然后称量吸收物质增加的 重量。 可以计算蒸气的分压，这个分压就是该温度下 被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比 较小的液体。
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
在温度较小的变化范围内， ΔvapHm可视为常数， 积分（1）式可得：
d ln p vap H m dT RT 2
(1)
vap H m 1 ln p B （2） R T
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
3. 图解法求被测液体的平均摩尔汽化热和正常沸点。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
2．动态法
利用液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原
理，测定液体在不同外压时的沸点就可求出不同温 度下的蒸气压。 3．静态法
在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中， 直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较 大的液体。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
3. 向平衡管中加药品
在平衡管的A管中装入2/3体积的乙醇，在B、C管中也装入
少量乙醇， B、C管中不可装太多，否则既不利于观察液 面，也易于发生空气倒灌。
水浴
无水乙醇
2 3
1 2
无水乙醇
A
C B
平衡管(u型等位计)
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤----静态法
4.排除平衡管AB弯管空间内的空气