液体饱和蒸气压的测定

液体饱和蒸气压的测定液体饱和蒸气压的测定 1 1引言引言[1] [1] 1.11.1 实验目的实验目的 1、运用克劳修斯-克拉贝龙方程，求出所测温度范围内的平均摩尔气化焓及正常沸点。 2、掌握测定饱和蒸汽压的方法。 1.21.2 实验原理实验原理 在通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下 液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发1mol 液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔 气化热。 某种液体的蒸气压随温度变化而变化：温度升高时，蒸气压增大； 温度降低时，蒸气压 降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时， 液体便沸腾，此时的温度称为 沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为p101.325kPa时，液体的沸点称 为该液体的正常沸点。 液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯（Clausius）-克拉贝龙（Clapeyron）方程式 表示： d(ln p)  vap H m „„（1） dTRT2 式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；vapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化 热。 假定vapH m 与温度无关，或因温度变化范围较小，vapHm可以近似作为常数，积分 上式，得： ln p= 或  vap H m T  B„„（2） ln p=  A  B„„（3） T  vapHm =Rm„„（4） 式中：B为积分常数。 从上式可知：若将ln p对 由此可得  vap H m 1 作图应得一直线，斜率 m  A   TR  vapHm  Rm„„（5） 同时从图上可求出标准压力时的正常沸点。 图图 1 1实验装置实验装置 2 2实验操作实验操作[1] [1] 2.12.1 实验用品实验用品 等压管 1 支，稳压瓶1 个，负压瓶1 个，恒温槽1 套，冷凝管系统1 套，旋片真空泵1 台(2XZ-1 型)，LZ-P1 型压力（绝压）计 1 台（清华大学化学系） ，D8401-ZH 型电动搅拌器 1 台（天津市华兴科学仪器厂） ，TDGC2-接触调压器 1 台（北京调压器厂） ，数显温度仪 1 台。 乙醇（AR） ，干燥剂。 2.22.2 实验环境实验环境 室温：17.5℃ 相对湿度：15.5% 大气压：101.13kPa 2.32.3 实验步骤实验步骤 1、装置与装样（实验时，实验装置和药品已经装好） 。 2、检漏。将 H 活塞关上，打开活塞 I、F 和 G，用真空泵抽气到压力计显示的气压为 25～30kPa 时，关上 I、F 和 G。等片刻后，利用压力计分段检查系统是否漏气。 3、升温。开动搅拌器，调节加热器电压在160V 左右。 4、排气。当水浴温度超过50℃时，等压管内液体开始沸腾。沸腾3-5 分钟（每秒钟约 排出 3-4 个气泡）就可以除去A、B 间的空气及溶在液体中的空气。注意调节加热器电压， 控制恒温槽温度在 52℃附近。 5、蒸气压的测定。排气完后，打开活塞 H，使体系通过毛细管缓慢吸入空气逐渐升高 压力， 直到稳压瓶中的压力快接近蒸气压时为止。 然后调节调压器， 改变加热电压， 直到 B、 C 液面相对位置不变。最后将 B、C 液面基本调平，稳定一分钟左右，迅速记下温度t，压 力计的读数p。继续加热，期间适当放气，使液体不激烈沸腾，当温度升高 3—4℃时再重 复上述步骤。—直升温到75℃附近。总共测 6—7 个点即可。 6、结束。将系统与大气相通。关闭调压器，整理实验台。最后，将实验数据输入计算 机进行计算，大略检验结果。 2.42.4 注意事项注意事项 1、等压管中 A、B 液面间的空气必须排净。 2、在操作过程中要防止液体倒吸， 即 C 处气体通过液栅吸入A、B 的空间。一旦倒吸， 重新排气。 3、在升温时，需随时调节活塞H，避免液体激烈沸腾。 3 3 结果与讨论结果与讨论 3.13.1 原始实验数据原始实验数据 表表 1 1：原始实验数据记录表：原始实验数据记录表 序号1 50.57 30.26 2 52.10 32.30 3 54.78 36.56 4 57.86 42.26 5 62.54 52.38 6 67.41 64.91 7 74.60 87.98 t / C p / kPa 3.23.2 计算的数据、结果计算的数据、结果 表表 2 2：： 序号12 0.00307 10.3828 3 0.00304 10.5067 1 和和ln p的计算表的计算表 T 4 0.00302 10.6515 5 0.00297 10.8662 6 0.00293 11.0807 7 0.00287 11.3848 11 0.00308 （/） TK ln(p / Pa) 10.3175 由此做出ln p—— 1 图，并做出拟合直线： T 图图 2 2：：ln p—— 其中： 表表 3 3：拟合直线参数表：拟合直线参数表 Equation Adj. R-Square B B 即： y=a+b*x 0.999930 Intercept Slope Value 25.8391 -5026.54904 Standard Error 0.05636 18.75775 1 及拟合直线图（及拟合直线图（origin 8.0origin 8.0）） T ln p   A  B中 T A=5026.55 B  25.8391 R2=0.999930 可得实验结果： 3 乙醇蒸发焓vapHm Rm 8.3145026.5510 kJ/mol=41.79 kJ / mol 乙醇沸点： 1ln(p/ Pa)  Bln(101325)25.8391 (1/ K) TA5026.55 即：T  5026.55 K  351.19K ln(101325)25.8391 即乙醇沸点：t b 78.04 C 3.33.3 讨论分析讨论分析 1、文献值[2]： vapHm  42.6kJmol1，T b 351.54K(78.34 C) 相对误差： vapHm ：E  41.7942.6 100%  1.90% 42.6 T b ：E  351.19351.54 100%  0.10% 351.54 误差较小。 2、误差原因分析： ①A、B 间空气没有排净是造成误差很可能的原因。不过，实验前老师讲解是用的是本 组仪器， 所以进行了一段时间的排气， 之后实验时又按照实验步骤要求进行了5 分钟左右的 排气，所以此处空气未排净造成的影响较小。 ②温度越高，与环境间热交换越快，所以在温度较高时较难控制温度恒定，控制B、C 两管内液面相平也较难， 经常在控制平衡后隔一小段时间便又发生变化。 若在此间进行数据 记录，则容易引入误差。 所以在实验中，高温区段取点间隔较大，取点数较少，为减小操作中引入的误差。 但这 样也存在取点较少而引起的误差。 ③其他可能原因： 乙醇蒸气不能完全视为理想气体， 摩尔气化热随温度可能会有微小变 化；采用“热得快”加热，虽然有搅拌装置，但是水浴温度难免不均 3、 实验时调节电压以使温度恒定， 可以根据之前调节时的电压值对预期