绿色化教学改革研究改1.docVIP

绿色化教学改革研究——水的饱和蒸气压测定新方法 乔艳红*，孙玉绣 （天津师范大学化学学院，天津，300387） 摘要：通过对液体饱和蒸气压实验装置的改进和实验方案的选择，确定了一种可用于测定水的饱和蒸气压的新方法。改进后的实验不仅减少了环境污染，降低了实验成本,而且操作方便。用经过改进以后的实验方法测定温度范围为50~75℃的水的平均摩尔气化热，数量级与文献值一致，相对误差小于3％。 关键词：水的饱和蒸气压 物理化学实验　教学改革 绿色化学 Green Teaching Reform, the New Method of Water Saturation Steam Pressure Measurement Qiao Yan-hong，Sun Yu-xiu Department of Chemistry, Tianjin Normal University. Tianjin. 300387 Abstract: A new method to determine the water saturation steam pressure has been established via improving the device and experimental program. The improved experiment can not only reduce the pollution of the environment and the cost of experiment, but also operate conveniently. The water saturation steam pressure at the range of 50-75℃ has been determined using the improved method. The molar heat of vaporization of water gotten through the experiment is same as the literature value. Key words:， physical chemistry experiment ，teaching reform， green chemistry 在物理化学实验改革实践中，通过对实验中的装置、药品、操作步骤等的改进，减少环境污染、降低成本，提高安全性，使学生认识到绿色化学的重要性，既增加学生的环保意识，激发学生对物理化学实验的兴趣，又有利于学生综合素质的提高和实验技能的培养[1-4]。绿色化教学改革研究正在成为物理化学实验改革的热点之一[5,6]。 液体饱和蒸气压的测定是基础物理化学实验之一，常用的试剂是苯，而苯易挥发，且具有致癌性。虽有人将试剂改为乙醇，但依然存在实验成本高，真空操作过于繁杂难控制的缺点[7]。一些针对实验装置的改进也没有得到非常理想的实验结果[8，9]。 我们采用的是非真空系统、不用有机溶剂，以水为待测物质的实验方法，可以达到同样的教学目的和实验效果，新的被测物质水对人体无害，对环境无污染，价格便宜，使实验费用大大降低。 1. 实验部分 1.1 实验原理 一定量的空气被封闭于量气管顶端（图1）。量气管上端的空气为水蒸气所饱和，在水蒸气与空气的气体混合物中，水蒸气的量(mol)随温度而变化，其中空气的量(mol)不变。 图1 水的饱和蒸气压简易测定装置 显然在一定温度下，两管液面平齐时，有 p大气＝p空气＋p水蒸气 （1） (2) 其中，T、V分别为测量温度和空气体积；n空气是空气的物质的量。 假设在5℃时，p水蒸气可以忽略，则有： (3) 其中，T0、V0分别为5℃以下测量空气的温度和体积。 将测量值T0、V0代入式（3)便可求得n空气。将n空气代入式(1)即可算出各测量温度下空气的分压p空气，将p空气代入式(2)即可算出各测量温度下水的饱和蒸气压。将各温度下水的饱和蒸气压代入克劳修斯－克拉贝龙方程： (4) 若以对作图，得一条直线，其斜率m为： （5） 由式(5)可得50~75℃范围内水的平均摩尔气化热 1.2 实验仪器与药品 U型量气管一支，恒温槽一套，塑料冰槽一个，精密温度计（0~100℃）一支，长滴管一支，蒸馏水，冰，自来水。 1.3 实验步骤 ①在U型量气管中加入适量的蒸馏水，使管中封闭3~4mL空气。 ②把U型量气管放入冰槽中，调节冰槽温度为3~5℃，用长滴管调节量气管两液面平齐后，