液体饱和蒸气压的测定——静态法.docVIP

一、实验目的 1、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。 2、了解静态法测定液体饱和蒸气压的原理。 3、掌握真空泵、恒温槽及气压计的工作原理和使用方法。 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。 二、实验原理 在一定温度下，处于密闭的真空容器中的液体，一些动能较大的液体分子可从液相进入气相，而动能较小的蒸气分子因碰撞而凝结成液相，当二者的速度相等时，气液两相建立动态平衡，此时液面上的蒸气压力就是该温度下的饱和蒸气压。 纯液体的蒸气压是随温度的变化而改变的，当温度升高时，分子运动加剧，更多的高动能分子由液相进入气相，因而蒸气压增大；反之，温度降低，则蒸气压减小。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克拉贝龙—克劳修斯方程式来表示 式中P为液体在温度T时的饱和蒸气压（Pa），T为热力学温度（K），△Hm为液体摩尔气化热（J·mol－1），R为气体常数。如果温度变化的范围不大，△Hm可视为常数，将上式积分可得 lgp=-ΔHm/(2.303*R*T)+A 式中C为积分常数，此数与压力P的单位有关。由上式可见，若在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lgp对1/T作图，可得一直线，直线的斜率为－，而由斜率可求出实验温度范围内液体的平均摩尔气化热△Hm。 当液体的蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同，液体的沸点也不同，我们把液体的蒸气压等于101.325KPa时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。从图中也可求得该液体的正常沸点。 静态法测蒸气压的方法是调节外压以平衡液体的蒸气压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸气压。其实验装置如图所示，所有接口必须严密封闭。 液体饱和蒸气压测定装置图 1、连冷凝管的等位计；2、搅拌器；3、温度计；4、冷阱； 5、精密数字压差计；6、稳压瓶；7、抽气活塞，接真空泵 三、仪器与药品 恒温装置1套；真空泵及附件1套；气压计1台；等位记1支；数字式低真空测压仪1台。 异丙醇（AR）。 四、实验步骤 1、按图装置仪器 所有接口必须严密封闭，各接头所用的橡皮管要短，最好让橡皮管内的玻璃能彼此衔节上。为使系统通入大气或使系统减压以缓慢速度进行，可将活塞通大气的管子拉成尖口或连接一毛细管。 2、装样 从平衡管R处注入异丙醇液体，使球管A中装有约2/3的液体，U形管B的双臂大部分有液体。 系统检漏 将盛有液体的平衡管装置好，开通冷凝水，关闭进气活塞H，旋转三通活塞G，使真空泵与大气相通。开动真空泵抽气，待泵运转正常后，旋转三通活塞G，使真空泵与体系相通，对体系抽气。当低真空测压仪上显示的压差为4000Pa～5300Pa（300mmHg～400mmHg）时，旋转三通活塞G，使真空泵与大气相通，关闭真空泵。观察压力测量仪的数字的变化，若5min后，压力测量仪的数字无变化，则证明系统不漏气。如果压力测量仪显示的数值逐渐变小，说明漏气，应仔细分段检查，并采取相应措施排除之。 测定不同温度下异丙醇的蒸气压 调节恒温槽的温度至某一值后，开动真空泵，慢慢旋转三通活塞G，至适当位置，使真空泵与体系相通，对体系缓缓地抽气，使球管A中液体内溶解的空气和球管A液面上方的空气呈气泡状一个一个地通过B管中液体排出。注意：抽气速度不能太快，否则平衡管内液体将急剧蒸发，致使U形管内液体被抽尽。抽气若干分钟后，关闭三通活塞G。微微调节进气活塞H，使空气缓慢进入测量体系，此时要谨防空气倒灌入球管A中而使实验失败，直至U形管中双臂液面等高。从压力测量仪上读出压力差。依照上法，再抽气数分钟，再调节U形管中双臂等液面，重读压力差。若连续两次测得的压力差读数相差很小，则可以认为球管A液面上的空气已被排净，其空间已被异丙醇充满。此时压力测量仪的读数即为该温度时的压力差。 用上述方法，沿温度由低到高的方向，温度每间隔5℃测定一次，连续测六个不同温度下的异丙醇的蒸气压。 在实验开始时，从气压计读取当天的大气压。 五、数据处理 P’=98.972kpa P=P’-E T/K 298.15 303.15 308.15 313.15 318.15 323.15 ①E/KPa -91.16 -90.05 -87.33 -83.57 -79.45 -74.12 ②E/KPa -91.17 -90.04 -87.34 -83.51 -79.43 -74.16 ③E/KPa -90.18 -90.06 -87.38 -83.60 -79.44 -74.14 /KPa -91.17 -90.05 -87.35 -83.56 -79.44 -74.14 P/KPa 7.804 8.923 11.624 15.416 19.537 24.833 Y = A + B1*X + B2*X^2 P