纯液体饱和蒸气压的测定

一、实验目的
1.用静态法测定水在不同温度下的饱和蒸气压，了解静态法测定液体饱和蒸
气压的原理。

2.明确液体饱和蒸气压的定义，了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系。

3.了解克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Claperyron）方程式的意义。

4.学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。

5.了解真空泵、恒温槽及气压计的使用。

二、实验原理
在一定温度下（距离临界温度较远时），纯液体与其蒸气压达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。

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∆
vap H
m 。

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，这主要与分子之间的动能有关。

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关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：
d ln p d T =Δvap H m
RT2
(1)
式中，p为温度T时的纯液体的饱和蒸气压；R为摩尔气体常数；T为热力
学温度；∆
vap H
m
为在温度T时的纯液体的摩尔气化热。

假定∆
vap H
m
与温度无关，或因温度范围较小，∆
vap
H
m
可以近似作为常数，几分
上式，得：ln p=−Δvap H m
R ⋅1
T
+C (2)
其中C为积分常数。

由此式可以看出，以ln p对1/T作图，为一直线，
直线的斜率为−Δvap H m
R ，由斜率可求算液体的∆
vap
H
m。

液体蒸气压的测量方法主要有三种：一是静态法，在某一固定温度下直接测量饱和的蒸气压；二是动态法，在不同外部压力下测定液体的沸点；三是饱和气流法，在液体表面上通过干燥的气流，调节气流速度，使之能被液体的蒸气压所饱和，然后进行气体分析，计算液体的蒸气压。

其中，静态法一般适用于蒸气压较大的液体。

静态法测量不同温度下的纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法两种。

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。

三、试剂与仪器
无水乙醇、饱和蒸气压测定装置、真空泵
四、实验操作步骤
1.记录实验室气压p；取下等压计磨口连接管，往等压计加料口中加入无水乙醇，打开实验室装置电源开关。

2.打开三个阀门使压力显示0.00，关闭阀门2再打开真空泵电源开关，使压力示数减小至（5-p）左右后迅速关闭阀门3。

3.关闭真空泵电源开关，记录此时压力显示示数∆p，等待5分钟观察压力示数有没有下降。

4.25~50°C取六个数值测定无水乙醇的饱和蒸气压：设定温度，待工作状态下达到温度后再稳定8-10min，旋转阀门2使U型管两端液面相平，关闭阀门2，记录压力显示示数∆p。

5.打开各阀门，关闭装置电源开关。

五、实验数据记录
实验室气压：100.000 KPa ∆p0:-95.00 KPa
六、实验数据处理及作图
以ln p对1/T作图，y = -6.741x + 24.226
−Δvap H m
R
=−6.741×103⇒Δvap H m=6.741×103×8.314=56.04 KJ
七、结果与讨论或思考问题
1、本实验测量的物理量是什么？处理后将得到哪些物理量？
测量的物理量：压差∆p，和设定的温度。

处理后得到液体的蒸气压强p。

2、实验的基本原理是什么？
液体的蒸气压随温度而变化，液体的饱和蒸气压与温度关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示，所以可求算液体的∆vap H m。

3、简述实验操作步骤。

1.安装仪器；
2.抽真空、系统捡漏；
3.排除AB弯管空间内的空气和形成液封；
4.乙醇饱和蒸气压的测定。

4、仪器装置图中各部分所起的作用是什么？
等压计U型管：U型管中液体可以用于指示管内蒸气压与外压平衡的指标，用于等效测量管内气压；冷凝管：用于冷凝蒸汽，防止蒸汽被抽入真空泵中。

5、若平衡管中存有空气，将带来怎样的后果？
若存有空气，所测得的压力不是无水乙醇的饱和蒸气压，而是与空气的混合压力，它不能用克劳修斯-克拉贝龙方程老描述。

6、纯液体饱和蒸气压与温度的关系服从哪一个方程？
服从克劳修斯-克拉贝龙方程。

7、如何保护减压泵？
不管抽气还是漏入空气都应该尽可能地慢，防止气压变化过大在管中变化过于明显，导致出现倒灌或者爆沸的现象。

心得体会：
1.测定系统不漏气使本实验成功的前提条件之一。

2.整个实验过程中，应保持平衡管中的空气排净。

3.设定好合适的工作温度，使获得的数据方便分析。

4.做实验之前要仔细阅读实验目的和实验原理，使实验过程更顺利。