纯液体饱和蒸汽压的测量实验报告

基础化学实验实验一纯液体饱和蒸气压的测量一、目的要求1.明确纯液体饱和蒸气压的定义和汽液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系公式——克劳修斯－克拉贝龙方程式。2.用数字式真空计测量不同温度下环己烷的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术。3.学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。二、实验原理通常温度下(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。液体的蒸气压随温度而变化，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1atm（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-克拉贝龙方程式表示为：2mvapdlndRTHTp式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；mHvap为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定mHvap与温度无关，或因温度范围较小，mHvap可以近似作为常数，积分上式，得：CTRHp1lnmvap其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为vapmHR，由斜率可求算液体的vapmH。三、仪器、试剂蒸气压测定装置1套循环式真空泵1台精密数字压力计1台数字控温仪1只无水乙醇（分析纯）四、实验步骤1.读取室内大气压2.安装仪器：将待测液体（本实验是无水乙醇）装入平衡管，之后将平衡管安装固定。3.抽真空、系统检漏4排气体：先设定温度为20℃，之后将进气阀打开，调压阀关闭，稳定后，关闭进气阀，置零，打开冷却水，同时打开真空泵和调压阀（此时调压阀较大）。抽气减压至压力计显示压差为-80kpa左右时，将调压阀调小。待抽气减压至压力计显示压差为-97kpa左右，保持煮沸3-5min，关闭真空泵。4.测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压：当温度保持20oc不变时，调节进气阀使液面趋于等高。当液面等高时，关闭进气阀，记录压力表值。之后重新设置温度，重复操作。5.测量温度分别测定在26℃，31℃，36℃，41℃，46℃，51℃,56℃，61℃，66℃，71℃，76℃时的饱和蒸汽压。6.实验结束，整理仪器五、文献值无水乙醇在标准压力下的沸点为78.3℃，标准摩尔气化热为38.4KJ/mol。六、数据记录与数据处理温度/K压强/KPaP*/KPa1/TlnP*299-93.217.920.0033444822.069391206304-90.6810.450.0032894742.346601978309-86.614.530.0032362462.676215478314-82.6218.510.0031847132.918311127319-78.0323.10.0031347963.139832618324-72.528.630.003086423.354455119329-65.235.930.0030395143.581572601334-56.1644.970.0029940123.805995601339-45.4555.680.0029498534.019621016344-33.867.330.0029069774.209605903349-17.0684.070.002865334.431649785求得回归直线方程为：7230.17171.4620ln*TP.根据此式可求得平均摩尔蒸发焓为：vapmH=Rk-=4620.71*8.314=38.416mol/KJ.相对误差：000416.040.3840.38416.38vapHHHEm.当压强为101.325KPa时，代入可求得：T=79.6℃相对误差：0166.030.7830.7860.792TTTE七、注意事项1.阀的开启不能用力过强，以防损坏影响气密性。2.抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧，致使管内液体快速蒸发。3.先开启冷水然后才能抽气。4.乙醇用量应充满试样球体积的三分之二和U型等压计的大部分。不能过少，也不能过多。5.开启平衡阀的速度不能过快，防止空气倒吸入试样球上方空间。6.要先关闭调压阀后关闭真空泵。7.必须让等压计U型管中液体缓沸2~3分钟后方可进行测定，以保证试样球上方的空间全部为乙醇蒸汽所充满。八、提问思考（1）什么叫饱和蒸气压？答：在一定温度下，与纯液体处于平衡状态时的纯蒸气压力，称为该液体该温度下的饱和蒸气压。（2）实验开始前为什么要将压力计采零？答：选择压力计所测表压的相对零点。（3）如何调节恒温槽使其实控温度至指定温度？答：先设定控温仪温度比实控温度低2度，观察加热指示灯熄灭时二者的差值，再根据此差值进一步设定控温仪温度，直至水银温度计达到指定实控温度。（4）如何正确控制等压计的抽气速率？为何要控制？答：气泡应间断逸出，否则无法将管内的空气抽尽。（5）为什么要将试样球上方空间中的空气排干净？答：试样球上方空间的空气不是该纯液体的纯蒸气。即上方压力有两部分，一部分为纯液体的蒸气压，另一部分为空气压力，只有将试样球上方空间中的空气排干净，才能保证试样球上方空间的压力为纯液体的饱和蒸气压。（6）本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？答：不能，溶液不是纯净物，其沸点不稳定，实验操作过程中很难判断是否已达到其沸点。（7）为什么实验完毕以后必须使系统和真空泵与大气相通才能关闭真空泵？答：如果不与大气相通，球管内液体可能会被吸入缓冲储气罐中。（8）如果用降温法测定乙醇的饱和蒸汽压，用该实验装置是否可行？答：分析实验操作可得降温法可行，原理大致相同。（9）将所测摩尔气化热与文献值相比较，结果如何？答：由于当地大气压和实验误差，结果与文献比较偏小。（10）产生误差的原因有哪些？答：当地大气压，判断液面相平的标准，液面相平时数据的采集等。（11）静态法测蒸气压的原理是什么？答：蒸气压随温度变化而变化，即克劳休斯-克拉贝龙方程式。（12）等位计与试样球之间的空气如未排尽，对实验结果有何影响？答：如果未排尽空气，实验结果偏大。（13）升温时如液体急剧汽化，应如何处理？答：重新进行抽真空处理。