液体饱和蒸汽压测定实验报告详解

浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告

实验名称：液体饱和蒸汽压的测定

一、实验预习（30分）

1．实验装置预习（10分）2015年12月27日

指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩

实验仿真预习（10分）2015年12月27日

指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩

3．预习报告（10分）

指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩

（1）实验目的

1、掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。学会由图解法求

其平均摩尔气化热和正常沸点。

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。

3、了解真空泵、玻璃恒温水浴，缓冲储气罐及精密数字压力计

的使用及注意事项。

（2）实验原理

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1mol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1atm

（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：

2

m vap d ln d RT H T p ∆=

式中，R 为摩尔气体常数；T 为热力学温度；m vap H ∆为在温度T 时纯液体的摩尔气化热。

假定m vap H ∆与温度无关，或因温度范围较小，m vap H ∆可以近似作为常数，积分上式，得：

C T

R H p +⋅∆-

=1

ln m vap 其中C 为积分常数。由此式可以看出，以p ln 对1/T 作图，应为一直线，直线的斜率为 R

H m

vap ∆-

，由斜率可求算液体的m vap H ∆。

测定通常有静态法和动态法，静态法：把待测物质放在一个封闭体系中，在不同的温度下，蒸气压与外压相等时直接测定外压；或在不同外压下测定液体的沸点。动态法：常用的有饱和气流法，即通过一定体积的已被待测物质所饱和的气流，用某物质完全吸收。然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸汽的分压力即为该物质的饱和蒸气压。

静态法测定液体饱和蒸气压，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。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，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，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。

（3） 实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等

按编号顺序添入图下面相应位置：

1．等压计2．磁力搅拌器3．测温及露茎校正温度计4．缓冲瓶5．恒温槽6．三通活塞7．直通活塞8．精密数字压力表

（4）简述实验所需测定参数及其测定方法：

实验所需测定参数：

在一定的大气压强下，在等差的温度下分别测定其饱和蒸气压

测定方法：

1．装样

从加样口注入乙醇，关闭平衡阀1，打开进气阀。启动油泵，抽至气泡成串上窜，可关闭进气阀，打开平衡阀1漏入空气，使乙醇充满试样球体积的三分之二和U型管双臂的大部分。

2．检漏，系统气密性检查

接通冷凝水，关闭平衡阀1，打开进气阀使真空油泵与缓冲储气罐相通。启

动油泵，使压力表读数为某一数值（可60，70kPa左右），关闭进气阀，停止抽

气，检查有无漏气（看压力表示数在3～5min内是否变化），若无漏气即可进行测定。（注意：在停止抽气前，应先把真空泵与大气相通，否则会造成泵油倒吸，造成事故。）

3．饱和蒸气压的测定

调节恒温水浴温度30℃，开动油泵缓缓抽气，使试样球与U型管之间空间内的空气呈气泡状通过U型管中的液体而逸出。如发现气泡成串上窜，可关闭进气阀，缓缓打开平衡阀1漏入空气使沸腾缓和。如此慢沸3～5min，可认为试样球中的空气排除干净，关闭平衡阀2。小心开启平衡阀1缓缓漏入空气，直至U 型管两臂的液面等高为止，在压力表上读出压力值。

调节恒温水浴温度33℃，小心开启平衡阀1缓缓漏入空气，直至U型管两臂的液面等高为止，在压力表上读出压力值。依次测定36℃，39℃，42℃，45℃，48℃，51℃时乙醇的蒸汽压。

测定过程中如不慎使空气倒灌入试样球，则需重新抽真空后方可继续测定。

如升温过程中U型管内液体发生暴沸，可开启平衡阀1漏入少量空气，以防止管内液体大量挥发而影响实验进行。

实验结束后，慢慢打开进气阀，使压力表恢复零位。关闭冷却水，关闭压力表、恒温控制仪、恒温水浴电源，并拔下电源插头。

缓冲储气罐的使用：

1．安装：

用橡胶管或塑料管分别将进气阀与气泵、装置l接口，装置2接口与数字压力表连接。安装时应注意连接管插入接口的深度要≥15mm，并扣紧，否则会影响气密性。

2．首次使用或长期未使用而重新启用时，应先作整体气密性检查

（1）将进气阀、平衡阀2打开，平衡阀1关闭(二阀均为顺时针关闭，逆时针开启)。启动油泵加压（或抽气）至100KPa～200KPa，数字压力表的显示值即为压力罐中的压力值。

（2）关闭进气阀，停止抽气，检查平衡阀2是否开启，平衡阀l是否完全关闭。观察数字压力表，若显示数字降值在标准范围内(小于0.01Kpa／秒)，说明整体气密性良好。否则需查找并清除漏气原因直至合格。

（3）再作微调部分的气密性检查：

关闭平衡阀1，开启平衡阀2调整微调部分的压力，使之低于压力罐中压力的1/2，观察数字压力表，其变化值在标准范围内(小于±0.01Kpa／4秒)，说明气密性良好。若压力值上升超过标准，说明平衡阀2泄漏；若压力值降超过标准，说明平衡阀1泄漏。

3．与被测系统连接进行测试：

（1）用橡胶管将装置2接口与被测系统连接、装置1接口与数宁压力计连接。打开进气阀与平衡阀2，关闭平衡阀1，启动气泵，加压(或抽气)，从数字压力计即可读出压力罐中的压力值。

（2）测试过程中需调整压力值时，使压力表显示的压力略高于所需压力值，然后关闭进气阀，停止气泵工作，关闭平衡阀2，调节平衡阀1使压力值至所需值。采用此方法可得到所需的不同压力值。

4．测试完毕，打开进气阀、平衡阀均可释放储气管中的压力，使系统处于常压下备用。

（5）实验操作要点：