物化实验：饱和蒸汽压.docVIP

液体的饱和蒸气压 目的 测定乙醇在不同温度下的蒸气压，并求在实验温度范围内的平均摩尔气化热。 原理 液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克拉贝龙（Clapeyron）方程式老表示： 设蒸气为理想气体，在实验温度 范围内摩尔气化热 H为常数，并略去液体的体积，可将上式积分得克-克(Clapeyron-Clausius)方程式 式中：p为液体在温度T（K）时的蒸气压；C为积分常数。 实验测得各温度下的饱和蒸气压后，以1g p对1/ T作图，得一直线，直线的斜率（m）为 由此即可求得摩尔气化热 。 测定液体饱和蒸气压得方法有以下三类： 静态法：在某一温度下直接 测量饱和蒸气压。 动态法：在不同外界压力下测定其沸点。 饱和气流法：使干燥得惰性气流通过被测物质，并使其为被测物质所饱和，然后测定所通过的气体中被测物质蒸气的含量，就可根据分压定律算出此被测物质的饱和蒸气压。 本实验采用静态法以等压计在不同温度下测定乙醇的饱和蒸气压，等压计的外形见下图。小球中盛被测样品，U形管部分以样品本身作封闭液。 在一定温度下，若小球液面上方a仅有被测物质的蒸气，那么在U形管右支液面c上所受到的压力就是蒸气压。当这个压力与相平衡（U形管两臂液面齐平时bc处于同一水平面），就可从与等压计相接b液面上方的精密数字压力计测出在此温度下的饱和蒸气压。 仪器与试剂 真空系统及恒温槽与见下图。分析纯乙醇。 实验步骤 检查系统的气密性。 装待测液。先将干净等压计的盛样球烤热，赶出管内部分空气，再从上口用滴管加入乙醇，管子冷却时即可将乙醇吸入。再烤，再装，装入到小球三分之二的容积为宜。在U形管中保留部分乙醇作封闭液。 在常压下将水浴加热至80℃左右，停止加热压，保持沸腾3分钟，让其中空气排尽，至U形管两侧液面相等，读取常压下沸点。 开动真空泵，控制抽气速度，使数字压力计读数为20mmHg左右，待水浴温度自然冷却至U形管两侧液面等高为止，读取此时恒温槽温度及数字压力计读数（真空度）。 同法测定真空度为40、60、80、100mmHg时乙醇的沸点。 实验完后，缓缓放空气入内，至大气压为止。 记录 室温：———— 气压：―― 沸点（℃） 真空度p（mmHg） P=大气压-真空度 Igp 1/T（K-1） 数据处理 根据实验数据作出log p-图。 计算乙醇在实验温度范围内的平均摩尔气化热。 思考题 克-克方程式在什么条件下才适用？ 在开启旋塞放空气入体系内时，放得过多应如何办？实验过程中为什么要防止空气倒灌？ 在体系中安置缓冲瓶和应用毛细管放气的目的是什么？ 气化热与温度有无关系？ 等压计U形管中的液体起什么作用？冷凝器起什么作用？ 【实验关键提示】　　 　　 本实验共测定五个温度下的乙醇的饱和蒸气压。人为因素造成的测定误差是影响和结果的主要原因。因此，在实验操作过程中应注意以下几点： 1、要获得准确的饱和蒸气压数值，关键是要将等压计和样品池之间的空气彻底排净。本实验步骤3在常压下将水浴加热至80℃左右，停止加热压，保持沸腾3分钟基本可达到要求。20 ℃时乙醇的饱和蒸气压的标准值为5.95 kPa (44.60 mmHg)，可供参考。 2、在降温过程中，要及时开启真空旋塞，同时控制减压速度，勿使空气倒灌入等压计内。控制旋塞的开闭程度是本实验的关键。 【讨论】　　 通过测定饱和蒸气压来计算摩尔气化焓，所依据的理论是克劳修斯——克拉贝龙方程，它是热力学的一个重要内容之一。从表面上看，液体的蒸气压和摩尔气化焓是两回事，但热力学却能把两者的内在联系揭示出来，从而使人们解决实际问题的能力大大提高。气化焓的直接测定属于量热技术，它需要复杂的设备和较高的实验技术（如实验燃烧的测定），且精确度不高，而蒸气压和温度的测定就容易得多，所以本实验提供了一种从蒸气压求算气化焓简便易行的方法。通过本实验可使学生加深对蒸发、冷凝和沸腾等概念的理解，懂得为什么在海拔高的山上煮鸡蛋不易熟，家用高压锅煮食物快，以及减压蒸馏的原理等等。不仅可以学会定性的分析，而且还可以学会做定量的计算。 　　 从实验技术上讲，蒸气压的测定属于压力测定技术的范畴。本实验所介绍的静态法精确度较高，适合于低蒸气压物质的测定，即使蒸气压只有1333Pa (10mmHg) 左右也能测准。而动态法是测定液体在不同外压下的沸点，它的优点是对温度的控制要求不高，对低于100℃的液体可达到一定的精确度。除此之外，还有饱和蒸气流法，因其测定精确度较差，现在已很少使用。　　导出克—克方程积分式的前提是假设摩尔气化焓 不随温度改变，这种假设在较大的温度区间内与实际情况有出入。若已知 与温度T的函数关系，代入克—克方程微分式积分，便可