液体饱和蒸气压的测定(705选)

液体饱和蒸气压的测定

【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。克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义，并学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。

【预习要求】

1. 掌握用静态法测定液体饱和蒸气压的操作方法。

2. 了解真空泵、恒温槽、数字式气压计的使用及注意事项。

【实验原理】

在通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发一摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。

液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大;温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为pø(101.325kPa）时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。

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:

(1)

式中，R为摩尔气体常数;T为热力学温度;Δvap H m为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定Δvap H m与温度无关，或因温度范围较小，Δvap H m可以近似作为常数，积分上式，得:

(2)

其中C为积分常数。由此式可以看出，以ln p对作图，应为一直线，直线的斜率为

，由斜率可求算液体的Δvap H m。

测定液体饱和蒸气压的方法很多。本实验采用静态法，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。实验所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图1所示。

平衡管由A球和U型管B、C组成。平衡管上接一冷凝管5，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，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。用当时的大气压减去压力计两水银面的高度差，即为该温度下液体的饱和蒸气压。

用静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压的实验方法。

【仪器药品】

仪器：纯液体饱和蒸气压测定装置1套; 放大镜(×5)1只; 直尺1把。

药品：蒸馏水; 乙醇或乙酸乙酯。

【实验步骤】

图1 纯液体饱和蒸气压测定装置图

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。

方法: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23体积，B和C球各12体积，然后按图装妥各部分。

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，抽气减压至数字压力计压差为53kPa(40cmHg）时，关闭活塞9，使系统与真空泵、大气皆不通。观察数字压力计所显示的数字，如压力计所显示的压力在数分钟内维持不变，则表明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。

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。

4.饱和蒸气压的测定

当空气被排除干净，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，立即记录温度与数字压力计所显示的压差（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，保持C管中液面平静，无气泡冒出。当体系温度恒定后，再次放入空气使B、C管液面平齐，记

录温度和压差。重复测定2-3次，各次误差在±70Pa以内，如法测定35o C、40 o C、45 o C、50 o C的蒸气压。

【注意事项】

1、恒温槽要恒温2min以上。

2、接通冷凝水，压力表要预热30分钟以上。

3、测定时，防止空气倒灌和暴沸。

4、抽气进气速度不要太快。

实验结束后，打开进气阀，使压力表归零，再关闭，同时关闭冷凝水。

【数据处理】

1.数据记录表

大气压= kPa 室温度

2.绘出水的蒸气压温度曲线，并求出指定温度下的温度系数。

3.以ln p对作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度间隔内水的平均摩尔气化热

Δvap H m，通过图求算出纯水的正常沸点。

【思考问题】

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?

2. 何时读取数字压力计的数值，所读数值是否是无水乙醇的饱和蒸气压?

3. 引起本实验误差的因素有哪些，如何校正水银温度计?