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液体饱和蒸汽压的测定 实验报告


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课程名称:物理化学实验 实验题目:液体饱和蒸汽压的测定
一、实验目的
①了解用静态法测定异丙醇在不同温度下蒸气压的原理。 ②学会用图解法求解其所在测温度范围内的平均摩尔蒸发热。 ③了解真空泵、恒温槽及气压计的构造并掌握其使用方法。

二、实验原理
一定温度下,在一真空的密闭容器中,液体很快与其蒸气建立动态平衡,即蒸汽分子向液面 凝结和液体分子从表面上逃逸的速度相等,此时液面上的蒸汽压力就是液体在此温度是的饱和蒸 汽压液体与其蒸气达到平衡时蒸气的压力,称为这种液体在该温度时的饱和蒸气压。饱和蒸汽压 与温度的关系可用克劳修斯—克拉贝龙方程式来表示。
d ln p dT ? ? vap H RT
2 m

(1)

式中Δ

vap

Hm 是该液体的摩尔蒸发热,在温度变化范围不大时,它可以作为常数。
ln p ? ? ? vap H m RT ?C

积分上式得:

(2)

C 为积分常数。如果以 ln p 为纵坐标,1/T 为横坐标作图可得一直线,此直线的斜率即为 ? ? vap H m / R ,由此斜率可以求出乙醇的摩尔蒸发热。 1.测定饱和蒸汽压的方法有静态法和动态法两种。静态法是在某一温度下,直接测量液体的 饱和蒸气压。测量方法是调节外压与液体蒸汽压相等,此法一般用于蒸汽压比较大的液体。动态 法是在不同外界压力下,测定液体的沸点。 本实验采用静态法测定乙醇的饱和蒸汽压与温度的关系, 实验装置见图 3.1.通常一套真空体 系装置由四部分构成:一是机械泵、缓冲储气罐部分,用以生产真空;二是正空的测量部分,包 括 DP-A 精密数字压力计;三是蒸馏瓶部分;四是温度测量部分,包括 SWQ 智能数字恒温控制器、 SYP 玻璃恒温水浴。

三、仪器与试剂
1.仪器 DP-A 型精密数字压力计一台;SWQ 型智能数字恒温控制器一台;缓冲储气罐一台;SYP 型玻 璃恒温水浴一台;U 型等压计一个、球形冷凝管一支。实验装置如图 3.1 所示。 2.试剂
1

无水乙醇。

四、实验步骤
(一)缓冲储气罐的气密性检查及使用方法 1.缓冲储气罐的气密性检查 2.缓冲储气罐的使用方法 (二)精密数字压力计的气密性检查及使用方法 1.预压及气密性的检查 2.采零 3.测试 4.关机 (三)实验仪器的链接 (四)静态法测乙醇的饱和蒸汽压 1.装样 2.检漏 3.测定

五、注意事项
1.先开启冷却水,然后才能抽气。 2.实验系统必须密闭,一定要仔细检漏。 3.必须让等压计 U 型管中的样液缓缓沸腾 3-4 分钟后方可进行测定。 4.升温时可预先漏入少许空气,以防止 U 型管中液体暴沸。 5.液体的蒸汽压与温度有关,所以测定过程中须严格控制温度。 6.漏气必须缓慢,否则 U 型管中的液体将充入试样球中。 7.关闭阀门不可用力猛拧,否则橡胶垫圈破损,造成漏气。

六、数据记录与处理
1.记录实验数据 室温 25.3℃ 开始气压=96.50kPa 结束气压=96.51kPa P 表示饱和蒸气压,要对 P 进行采零校正 t/℃ 30 35
1 2 1 2

采零气压=96.50kPa 40
1 2 1

45
2 1

50
2

303.15 -85.4 -85.5 9 7 P 表/kPa 10.97 P=(P0-P 表) 85.53 /kPa Lg(P/kPa) 1.9321

T/K 示数

308.15 -82.3 -82.3 0 4 14.20 82.32 1.9155

313.15 -78.1 -78.1 1 3 18.38 78.12 1.8928

318.15 -72.9 -73.0 5 0 23.52 72.98 1.8632

323.15 -66.5 -66.5 3 6 29.95 66.55 1.8231

利用记的的数据计算 lgp 和 1/T
2

温度(K) 303.15 308.15 313.15 318.15 323.15

蒸气压(kpa) 10.97 14.20 18.38 23.52 29.95

lgp 1.9321 1.9155 1.8928 1.8632 1.8231

1/T 0.003299 0.003245 0.003193 0.003143 0.003095

2.绘制 lgp-1/T 图,由其斜率求出试验温度区间内乙醇的平均摩尔蒸发函 ? vap / H m 。

绘制 P-T 图

七、实验结果讨论
1.在测量异丙醇的蒸气压时,抽气速度切忌太快,否则,封闭液将急剧蒸发且很有可能被抽 尽而使实验无法进行。当调整等压计 U 型管两侧液面等高时,开启进气阀要防止空气进入时倒灌 入 A 球。 2.在数据处理时必须要有零点的校正。因为压力计测的是等压计冷凝管一侧的压强,实验时 为了读数方便,第一次使内外压相等时就将此时的示数调零,称这个外压为采零压力,因此以后 测得的大气压“差值”实际上是内压减去第一次的外压值。而数据将每次读数时的大气压都记了 下来,因此在计算蒸气压 p 时要考虑大气压与采零大气压的差值。 3.实验测得的数据误差都在 0.5%左右, 数据比较准确。 这是因为本实验所用方法相对较准确, 操作得当即可得到较好的数据。但实验结果还是有误差存在。由于仪器橡胶管老化,使仪器气密 性受到了一定影响,对实验结果造成误差。而且读数时由于异丙醇仍在蒸发,等压计 AB 两管高度 不断变化,所以读出的压差值是相平瞬间的 E,其中可能有反应时间造成的误差。

3

八、思考题
1.U 型管 B 中封闭液体所起到的作用是什么? 答:有以下三点作用: ①起到一个液体活塞(或液封)的作用,用于分隔体系与环境;同时通过该液体活塞,可将体 系中的空气排除到环境中去) ②起到检测压力的作用。 (当 A,B 管中的液面等高时,说明体系的压力等于环境的压力,可以 通过测量环境的压力来代表体系的压力) ③当 A,B 管中的液面等高时既可测定温度和压力的数据,也可保持多次测量数据时体系的体 积几乎相等。

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