纯液体饱和蒸汽压的测定

纯液体饱和蒸气压的测定

一、实验目的

1．用平衡管测定不同温度下液体的饱和蒸气压。

2．了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系，即克劳修斯-克拉贝龙方程式的意义，并学会用由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。

3．掌握用静态法测定液体饱和蒸气压的操作方法，了解真空泵、恒温槽气压计的使用。

二、实验原理

本实验采用的静态法，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压。平衡管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，该温度称为液体在此外压下的沸点。用当时的大气压减去数字压力计的读数（压差△P），即为该温度下液体的饱和蒸气压。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：

dlnp∕dT=△H∕RT2

式中R为摩尔气体常数；T为热力学温度,△H为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定△H与温度无关，可近似为常数。

积分上式得：dlnp=-△H∕RT+C

式中C为积分常数，，由此式可以看出，lnp对 1∕T作图应为一直线，直线的斜率为-△H∕R,由斜率可求算液体的△H。

三、仪器和试剂

纯液体饱和蒸气压测定装置一套；真空泵一台；数字压力计一台；数字温度计；乙醇

四、实验步骤

装置仪器

将待测液体装入平衡管，A球约2/3体积，B和C球各1/2体积，如下图。

排除A、B弯管空间内的空气

将恒温槽温度调至45错误!未找到引用源。，接通冷凝水，抽气减压至液体轻微沸腾观察温度槽上的实际温度与设定温度接近且稳定时，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管溢出，可认为空气被排除。

饱和蒸气压的测定：当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋

转上图中的阀1缓缓放入空气，直至B、C管中液面齐平，关闭阀1，记录温度与压力。然后将恒温槽温度升高5错误!未找到引用源。，当待测液体再次沸腾，体系温度稳定后，放入空气使B、C管液面再次齐平，记录温度和压力。用上述方法，沿温度由低到高的方法，温度每间隔5错误!未找到引用源。测定一次，连续测6个不同温度下的样品的蒸气压。

五、数据记录与处理

室温：24.4℃压力：100.86KPa

表1 不同温度下压力计示数与样品蒸汽压

T/K 压力计读数P/KPa 饱和蒸汽压P/KPa

323.16 -71.76 29.07

328.14 -62.62 38.21

333.14 -52.67 48.16

338.15 -41.23 59.60

343.14 -27.19 73.64

348.16 -9.98 90.85

图1 P-T曲线图

由软件运行记录得到：

此曲线方程为Y=0.04413X2-27.22388X+4219.84859

表2 lnp-T-1数据表

T/K T-1 /K-1P* lnP

323.16 0.00309 29.11 3.37

325.85 0.00307 33.33 3.51

328.55 0.00304 38.15 3.64

331.26 0.00302 43.31 3.77

333.97 0.00299 49.45 3.90

336.67 0.00297 55.83 4.02

339.36 0.00295 62.94 4.14

342.07 0.00292 70.67 4.26

344.76 0.00290 78.57 4.36

348.16 0.00287 90.45 4.50

图2 lnp-T-1曲线图

由运行记录得：此直线斜率K = -5105.84843

即：-Δvap H m /R= -5105.84843

求得-Δvap H m=-5105.84843*8.314=42.45KJ/mol。

查得文献值Δvap H m = 41.50KJ/mol ，相对偏差η1= 2.29% 。

当P=100.83KPa时，测得的沸点T=350.88K=77.72℃

查得文献值 T=78.37℃，相对偏差η2=-0.83%。

六、注意事项

在测定前，必须将平衡管中的空气排干净；减压系统不能漏气；降压时动作要敏捷，读数要求准确，抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧烈，致使管内液体快速蒸发；测定中，打开进气活

塞时，切不可太快，以免空气倒灌入弯管的空间中。如果发生倒灌，则必须重新排除空气。

七、思考题

1.怎么判断球管液面上空的空气被排净？若未被驱逐干净，对实验结果有何影响？

当看到平衡管管中的弯管内的空气不断从管中逸出，如此沸腾3到5分钟，可认为空气被排净；使测得的读数偏高；

2.如何防止U形管中的液体倒灌入球管A中？若倒灌时带入空气，结果有何变化？

将水浴温度升高到85°C沸腾3分钟即可；如果进去空气则需要重做实验；