纯液体饱和蒸气压的测定 (1)

物理化学实验（EXPERIMENTS OF PHYSICAL CHEMISTRY） 南通大学（Nantong University）
纯液体饱和蒸气压的测量
五、实验步骤 3、排除AB弯管空间内的空气 AB弯管空间内的压力包括两部分:一是待测液的蒸气 压;另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气 排除后，才能保证B管液面上的压力为液体的蒸气压。 排除方法为:先将恒温槽温度调至第一个温度值(一 般比室温高2℃左右)接通冷凝水，抽气降压至液体轻微 沸腾，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。
化学化工实验中心
物理化学实验课件
制作：张跃华
张其平
纯液体饱和蒸气压的测量
一、实验目的 1、明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液平衡的概 念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系-克劳修 斯—克拉贝龙方程式。测定的实验原理; 2、用等压管法测定不同温度下乙醇的饱和蒸气压， 初步掌握真空实验技术; 3、学会用图解法求被测液体在所测温度范围内的 平均摩尔汽化焓及正常沸点。
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六、数据记录及处理
（一）数据记录 实验者 实验时间 室温 大气压：
温度/℃ 温度/K 大气压/ mmHg
实验前
表压/ mmHg
实验后
蒸气压/ mmHg
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二、实验原理
液体的饱和蒸气压是指在一定温度下，气液两相平衡时蒸气的压力。
处于一定温度下的纯液体，其中动能较大的分子，要不断地从液体表面
逸出变成蒸气，此过程称为蒸发；与此同时，也会有蒸气分子回到液体 中，此过程称为凝聚。当蒸发与凝聚的速率相等时，就达到了动态平衡， 此时的蒸气压力就是该温度下液体的饱和蒸气压。温度越高，能逸出液
纯液体饱和蒸气压的测量
二、实验原理
vap H m Rk
由实验测定几个不同温度下饱和蒸气压，用图解法求得直 线的斜率k，根据上式即可求出 H
vap m
测定饱和蒸气压的方法有动态法、比较 法、饱和气流法、静态法等。本实验采 用静态法。即在一定的温度下，直接测 定体系的压力，测定时要求体系内无杂 质气体。为此用一个球管与一个U型管 相连，构成了实验测定的装置，其外形 如右图所示。 等压管示意图
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二、实验原理 由热力学理论，液体饱和蒸气压随温度变化的定量关系， 可由克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程给出：d ln p /[ p] vap H m dT RT 2
式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压，R为气体常数，R ＝8.314J· K-1· mol-1
斜率算出乙醇在此温度下的平均摩尔汽化焓，由曲
线求得乙醇的正常沸点，与文献相比较。
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七、注意事项 1、 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。 2、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，否则其温度与水浴温度 不同。 3、在操作过程中要防止空气倒灌，一旦倒灌必 须重新排气。
纯液体饱和蒸气压的测量
五、实验步骤 采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压 1、装置仪器 将待测液体装入平衡管中，A球约 2 3 体积，B和C球 各1 2 体积，然后按图连接好各部分。 2、系统气密性检查 关闭活塞8，旋转三通活塞9使系统与真空泵连通， 开动真空泵，抽气减压至压力计显示压差为500 mmHg 时，关闭活塞9，使系统与真空泵、大气皆不通。观察 压力计读数，如读数能在2分钟内几乎维持不变，则表 明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。
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二、实验原理
球a中盛有被测液体，U 形管bc部分以被测液体作为封 闭液。测定时先将a与b之间的空气抽净，然后从c的上 方缓慢放入空气，使等压计b、c两端的液面平齐，且不 再发生变化时，则ab之间的蒸气压即为此温度下被测液 体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压与c上方的压力相 等，而c上方的压力可由压力计直接读出。温度则由恒 温槽内的温度计直接读出，这样可得到一个温度下的饱 和蒸气压数据。当升高温度时，因饱和蒸气压增大，故 等压计内b液面逐渐下降，c液面逐渐上升。同样从c的 上方再缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当恒温 槽达到设定的温度且在bc 两液面平齐时，即可读出该温 度下的饱和蒸气压。用同样的方法可测定其它温度下的 饱和蒸气压。
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四、实验装置图
1、恒温水浴 2、温度计 3、搅拌 4、平衡管 5、冷凝管 6、水银压力计 7、缓冲瓶 8、进气活塞 9、三通活塞 10、安全瓶
纯液体饱和蒸气压测定装置图
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面的分子数越多，因此，达到动态平衡时，液面上的饱和蒸气压就越高。
当液体的饱和蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，此时的温度称为 液体的沸点。液体的沸点随外压的变化而变化，若外压为标准压力（取
100KPa），则液体沸点就称为正常沸点。
单位物质的量的液体蒸发过程的焓变，即为该液体的摩尔气化焓 。
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七、思考题 1、为什么AB弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎 样防止空气倒灌?如果空气未被抽净，所测定的蒸气压与 标准值相比，是偏大还偏是小？（如果空气未抽净，等 压计内存有一定量的空气，所测量的蒸气压值偏高）。 2、压力计所读数值是否是纯乙醇的饱和蒸气压? 3、如果测定乙醇水溶液的蒸气压，本实验的方法是否 适用？
不同温度下乙醇饱和蒸气压的测定
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六、数据记录及处理 （二）数据处理 1、由上表数据绘制蒸气压p对温度T的曲线（p-T
图）
2、从p-T曲线图中均匀读取10个点，列出相应的数 据表，绘制出lnp-1/T直线图，求出直线的斜率，由
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三、实验仪器与药品
纯液体饱和蒸气压测定装置1套; 循环水真空泵； 数字式压力计； 无水乙醇；
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五、实验步骤 4、饱和蒸气压的测定 排净空气，且体系温度恒定后，打开活塞8缓缓放入空 气（切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管中，如果发生空 气倒灌，则须重新排除空气)，直至B管、C管中液面平齐， 关闭活塞8，记录温度与压力计读数（如果放入空气过多， C管中液面低于B管的液面，须抽气，再调平齐）。 然后， 将恒温槽温度升高3℃～5℃，因温度升高后，液体的饱和 蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免B、C管中液体大 量蒸发，应随时打开活塞8缓缓放入少量空气，使 C管中气 泡缓慢冒出。体系温度恒定后，放入空气使B、C管液面平 齐，记录温度和压差。然后依次每升高3℃～5℃，测定一 次压差，总共测7～8个值。
H 可视为与温度无关，积分 在温度较小的变化范围内， 上式可得： H p
vap m
ln
[ p]

vap
m
RT
c
由上式可知，若以 对 H 由此得到 k R
vap
ln
p [ p]
1 T
作图应得一直线，直线的斜率
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m
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