液体饱和蒸汽压的测定动态法

实验报告实验报告 专业：__工科试验班 __ 姓名：__李歆___ 学号：__90__ 日期：地点：紫金港化学 实验楼__ 课程名称：大学化学实验（P）指导老师：____滕启文_ __成绩：____________ 实验名称：液体饱和蒸汽压的测定实验类型：____同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） ) 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 ! ! 装 订 线 液体饱和蒸气压的测定（动态法）液体饱和蒸气压的测定（动态法） | | 一、实验目的 二、1. 加深理解饱和蒸气压、活度系数和渗透系数等概念。 三、2. 学习测定液体饱和蒸汽压的方法，了解蒸汽压数据的应用。 四、3. 理解蒸气压降低、沸点升高等溶液性质及稀溶液的依数性。 五、4. 熟悉温度计的露茎校正法。 六、5. 了解数字式真空测压仪，熟悉福廷式气压计的使用方法及校正方法，初步掌握真空 试验技术。 七、 二、实验原理 在某一温度下，封闭系统中的液体，有动能较大的分子从液相跑到气相， 也有动能较小 的分子从气相回到液相，当二者的速率相等时，就达到了动态平衡。此时， 气相中的蒸气密 度不再改变， 因而具有一定的饱和蒸汽压。 当液体的饱和蒸汽压与液体上方的压力相等时液 体就会沸腾，此时温度就是沸点。 纯液体和定组成溶液的饱和蒸汽压是温度的单值函数，蒸汽压 p 随温度 T 的变化可用 Clausius-Clapeyron 方程表示： dln𝑝 dT = ∆vapHm RT2 （式 1） 式中：△vapHm是液体的摩尔气化焓；R 是摩尔气体常量。 假定△vapHm与温度无关，积分式 1，有 ln𝑝= −∆vapHm RT + C （式 2） 式中：C 为积分常数，与压力p 的单位有关。若以lnp对于 1/ /T 作图得到一直线，由直 线的斜率可以求出该液体的气化摩尔焓，实现由易测量数据求算南侧量数据的目的。 在应用中常用 Antoine 方程描述饱和蒸汽压与温度的关系： ln𝑝= 𝑝 𝑝− 𝑝−𝑝 (式 3) 式中：A、B、C 均为 Antoine 常量。 此时可以估算不同温度时的摩尔气化焓和气化熵 ∆vapHm= ∆vapSm= BRT2 （T−C）2 （式 4） BRT 2 ∆vapHm T = （式 5） （T−C） 测量蒸汽压的方法可分为动态法和静态法两大类， 静态法（等压计法）直接测定待测液 体在指定温度时的蒸汽压，即固定T 测定 P 得到蒸汽压方程；动态法（沸点计法） 是指测定 待测液体在指定压力下的沸点， 即固定 P 测定 T 得到蒸汽压方程。 选择何种方法主要取决于 测定对象和测压范围。本次试验采用动态法。 三、实验仪器及试剂 仪器：沸点计；数字式真空测压仪；真空泵及其附件；气压计；温度计（分度值℃和 1 各一 支） ；放大镜 ( 试剂：去离子水 四、实验步骤 动态法测定液体蒸汽压的装置如图1 所示。 6 4 11 12 13 7 5 — 具体步骤为： 1.装样：在沸点计中加入适量去离子水（实验前已完成） 。 2.检漏：检查活塞和气路，开启真空泵，抽气至系统达到一定真空度（本次试验至-60 左右） ，关闭活塞11，停止抽气。观察数字式压力测量仪的读书，若读数在一段时间内 3 就须分段分段检查， 并用真空油脂堵住漏口基本保持不变则说明系统不漏气。 若漏气， 1 10为止。 9 3.测量：先通冷却水入回流冷凝器， 慢慢调节变压器使沸点仪中的加热丝变红， 至液体 试样沸腾。若沸腾时测量温度计上的读数还在系统内，则应慢慢调节活塞 12，是少许 8 空气进入， 增加系统内压力， 知道温度计的水银柱读数露出沸点计外并可以准确读数为 2 图 1. 沸点计法实验装置流程示意 1.真空泵；2.干燥瓶；3.缓冲瓶；4.数字真空仪；5.冷凝管；6.主温度计；7.辅助温度计； 止。待温度稳定后记录下测量温度计、辅助温度计和压力计读数。 4.调节活塞 12 使系统内压力适度增加，同理测定温度和压力数据，连续测定10~12 组 数据，直至与大气完全相通。记录当时大气压。 五、数据记录与数据处理 表表 1.1. 动态法测量液态水饱和蒸汽压数据动态法测量液态水饱和蒸汽压数据 ~ 室温：℃ ，大气压： ，测量温度计露茎读数：℃ 测压仪读数 测量温度计/℃辅助温度计/℃实际压力 p/Pa … 校正温度 t/℃ lnp % 1/T(10 K ) 《 -3-1 . | . ， 48947 54607 63477 69267 74197 76817 82317 84057 88627 94347 98917 《 102027 查文献得水在各温度时的饱和蒸汽压理论值见下表 表表 2.2. 水各温度时的饱和蒸汽压水各温度时的饱和蒸汽压 温度/ /℃ 《 饱 和 蒸 汽 压/ /Pa 43665 47373 51342 55585 60119 64958 温度/ /℃ # 饱 和 蒸 汽 压/ /Pa 70117 75614 , 81465 87688 94301 101325 在同一张图上作实验数据的P-T 图和理论数据的 P-T 图如下： —□—实验数据 理论数据 图图 2.2. 实验数据及理论数据实验数据及理论数据 P-TP-T 图图 lnp对 1/ /T 作图如下： Slope= : R= 11.6 11.5 11.4 11.3 11.2 l n p 11.1 11.0 10.9 10.8 10.7 2.662.682.702.722.742.76 -3-1 2.782.802.822.84 1/T(10K ) 图图 3. ln3. lnp p-T-T 图线图线 如图，直线的斜率为，则∆vapHm=mol， 查的文献值为∆vapHm= kJ/ /mol， 相对误差 E=% 六、误差分析及讨论 此次试验的误差主要存在于以下几个方面： 1.试验仪器自身不够精确。 在试验的过程中数字式真空测压仪的读数一直无法稳定， 这 表明系统存在轻微漏气现象或者测压仪有轻微漏气， 致使读数存在误差； 另外，由于测量温 度计的温度在读数时也不稳定，故温度的读取也有误差。 2.在进行压力的校正时， 福廷式压力计要求的是自身误差校正、 温度校正、纬度及海拔 校正等多项校正，而次试验中只进行了纬度的校正，因此会有误差存在。 在试验中需要注意以下几个问题： & 1.测定系统不漏气是本实验成功的前提条件之一， 实验装置所有玻璃活塞均要用真空脂 密封旋紧。 2.在实验中应注意调节加热电压， 每次测定完一个压力下的沸点温度时， 必须先把电压 调回至 0，待压力改变稳定之后再进行下一次加热。 3.开真空泵钱必须先通冷凝水，以保证已蒸发的待测液冷凝回流至封闭液处。 4.实验结束后，应先将系统通大气，再使真空泵通大气，防止泵油倒灌。 5.实验中测量温度计的下段是插入到沸点计中去的， 而上段则是露在大气中的， 因此两 段的温度是不一样的，因为在不同的温度下， 温度计内水银的膨胀度也是不一样的， 所以观 测到的温度就会有误差， 因此要进行温度的校正。 温度的校正公