液体饱和蒸气压的测定--静态法 by xie.docVIP

液体饱和蒸气压的测定—静态法 实验目的 掌握静态法（等位法）测定异丙醇在不同温度下蒸汽压的实验技术，正确应用纯液体饱和蒸汽压与温度的关系——克劳修斯-克拉贝龙方程。 掌握真空系统、常温控温系统的实验技术及气压计的使用。 学会用图解法求所测温度范围内的平均摩尔汽化热及正常沸点。 实验原理 一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快和它的蒸汽建立动态平衡，即蒸汽中分子向液面凝结和液体中分子从液面逃逸到蒸汽的速度相等，此时液面上的蒸汽压就是液体在此温度时候的饱和蒸汽压。液体的蒸气压与温度有一定的关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从液面逸出的分子数增多，蒸气压增大；反之，温度降低时，则蒸气压减小。当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾。外压不同时，液体的沸点也不同。我们把外压为101325Pa时沸腾温度定为液体的正常沸点。液体的蒸气压与温度的关系服从Clausius-Clapeyron方程: 或 （1.1） 式中:ΔHm为摩尔汽化热，Vm(g)为气体的摩尔体积，Vm(l)为液体的摩尔体积，p为液体在温度T时的饱和蒸汽压，R为气体常数。在温度变化较小的范围内，可把ΔHm视为常数，当作平均摩尔汽化热，积分上式得：（1.2） A为积分常数，与压力p的单位有关。由式（1.2）可知，在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lgp对T-1作图，可得一直线，而由直线的斜率可以求出实验温度范围的液体平均摩尔汽化热ΔHm。 静态法测定液体饱和蒸汽压的原理是调节外压以平衡液体的蒸汽压p，测出压差仪上的压差值Δp，并测定实验时的大气压。大气压与压差仪读数（绝对值）之差即为该温度下液体的饱和蒸汽压。实验装置如图。实验中所有接口必须严密封闭。 三、 仪器与药品 恒温装置1套、真空泵及真空系统组件1套、气压计1台、等位计1支、数字式低真空测压仪1台、异丙醇(A.R.)。 四、 实验步骤 1．装样： 从等位计口注入适量异丙醇，加塞后手拿等位计，通过不断改变其位置，使异丙醇流入样品球A。调节样品球A中装有2/3的液体，调节并估计两等位球B内的液体等位后处于一半的位置。。 2．检漏： 将装好的等位计按图接好。将适量冰水加到冷凝器的冷阱中，打开冷却水，开启低真空压差仪，按清零按钮使其数显值为零。关闭旋塞I、J、G、H。打开真空泵抽气系统，接通I，缓慢打开旋塞J、G，使低真空压差仪上显示压差（绝对值）为40~53kPa（300~400mmHg），关闭旋塞J。注意观察压力测量仪的数字变化。如果系统漏气，则压力测量仪的显示数值逐渐变小。这时细致分段检查，寻找出漏气部位，设法消除。 排空气以及测量 调节恒温槽温度略高于试问作为第一个实验温度，开启真空泵，接通I，缓慢打开旋塞J、G缓缓抽气，以排除A球液体溶解的空气和a、b1液面间的空气。当抽至B球内液体沸腾且压差仪显示数值基本不变，关闭旋塞J、G，小心调节H，使空气缓慢进入测量体系，使沸腾停止并至等位球中b1、b2液面等高。（如H过调导致b2液面低于b1,则可关闭H后小心调节G）从压差仪上读出压力差。比较连续两次的读数，如两次的压力差读数相差无几，则表示A球液面上的空间已经全部被异丙醇蒸汽充满，记下低真空压差仪上的读数。 用上述方法再分别测定另外7个不同温度时异丙醇的蒸气压。（每个温度间隔为5K）正常情况下第2个温度以后的测定不再需要排空气。在实验开始时，从气压计读取当天的大气压。 数据处理 六、 思考题 1．本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压，为什么？ 答：不能。本实验方法不能用于测定溶液的蒸气压。因为本实验基于的理论基础Clausius-Clapeyron方程 只适用于纯组分体系：如果是气-液平衡，则ΔHm对应是物质的摩尔汽化热；如果是气-固平衡，则ΔHm对应是物质的摩尔生华热；如果是固-液平衡，则ΔHm对应是物质的摩尔熔化热。 而溶液是一种混合体系，不是纯组分体系。根据Raoult定律、Henry定律以及Dalton分压定律，液态和气态中各种物质的组分比例是不同的，由此带来的总压力的变化也不符合Clausius-Clapeyron方程。 2．温度愈高则测出的蒸气压误差越大，为什么？ 答：P－T曲线是双曲线，温度越高，斜率越大，相同ΔT对应的ΔP也越大，因此，温度越高误差越大。 3.Clausius-Clapeyron方程式的推导做了哪些近似？ 假设在一定压力和温度下某物质的两相成平衡时，温度改变dT,相应压力改变dp后两相仍平衡。对于有气相参加的两相平衡，固体的体积忽略不计，进一步简化为 原始数据 Ti/℃ 压计读数Δp/kPa pi/kPa lgpi 1/Ti