3纯液体饱和蒸汽压的测定

实验二 液体饱和蒸汽压的测定

一、实验目的与要求：

对液体饱和蒸汽压与温度的关系作实验上的研究。根据建立起的经验方程式，求算液体的平均摩尔

汽化热。 二、预习要求：

1、 明确蒸气压、正常沸点、沸腾温度的含义；了解动态法测定蒸气压的基本原理。

2、 了解真空泵、气压计的使用及注意事项。 3、 了解如何检漏及实验操作时抽气、放气的控制。

三、实验原理：

在封闭体系中，液体很快和它的蒸汽达到平衡。这时的蒸汽的压力称为液体的饱和蒸汽压。蒸发一摩尔液体需要吸收的热量，即为该温度下液体的摩尔汽化热。它们的关系可用克拉贝龙～克劳修斯方程表

示：

(2－1)

DH：摩尔汽化热(J·mol-1) R：气体常数(8.314J·mol-1·K-1) 若温度改变的区间不大，DH可视为为常数(实际上DH与温度有关)。积分上式得：

(2－2) 或 (2－3)

常数 ， 。 (3)式表明 与 有线性关系。作图可得一直线，斜率为－B。因此可得实验温度范围内液

体的平均摩尔汽化热DH。 (2－4)

当外压为101.325kPa(760mmHg)时，液体的蒸汽压与外压相等时的温度称为液体的正常沸点。在图

上，也可以求出液体的正常沸点。 液体饱和蒸汽压的测量方法主要有三种：

1、静态法：在某一固定温度下直接测量饱和蒸汽的压力。?

2、动态法：在不同外部压力下测定液体的沸点。?

3、饱和气流法：在液体表面上通过干燥的气流，调节气流速度，使之能被液体的蒸汽所饱和，然

后进行气体分析，计算液体的蒸汽压。?

本实验利用第二种方法。此法基于在沸点时液体的饱和蒸汽压与外压达到平衡。只要测得在不同

外压下的沸点，也就测得在这一温度下的饱和蒸汽压。

四、仪器和药品：

液体饱和蒸汽测定仪 1套 抽气泵 1台

福廷式压力计 1支 加热电炉 1个 搅拌马达 1台 1/10°C温度计 2支

五、装置简介：?

图2--1中，平衡管由三个相连通的玻璃球构成，顶部与冷凝管相连。冷凝管与U形压力计6和缓冲瓶7相接。在缓冲瓶7和安全瓶11之间，接一活塞9，用来调节测量体系的压力。安全瓶中的负压通过真空泵抽真空来实现。安全瓶和真空泵之间有一三通阀，通过它可以正确地操作真空泵的启动和关闭。A球中装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸汽，并且当B管与C管的液面处于同一水平时，表示B管液面上的蒸汽压(即A球面上的蒸汽压)与加在C管液面上的外压相等。此时体系汽液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。用当时读得的大气压减去压差计两水银柱的高度差，即为该温度下液体的饱

和蒸汽压。 六、实验步骤：

1、熟悉实验装置，掌握真空泵的正确使用，了解系统各部分及活塞的作用，读当日大气压。 2、取下平衡管4，洗净、烘干，装入待测液。使A球内有2/3体积的液体。并在B，C管中也加

入适量液体，将平衡管接在冷凝管的下端。

平衡管中液体的装法有两种：

一是把A管烘烤，赶走空气，迅速在C管中加入液体，冷却A管，把液体吸入。二是将C管中加入

液体，将平衡管与一水泵相连接，抽气，并突然与水泵断开，让C管的水流入A管。

3、系统检漏：管闭活塞8和9，将三通活塞14旋转至与大气相通，关闭活塞10，插上真空泵电源，启动真空泵，将活塞14再转至与安全瓶11相通，抽气5分钟，再将活塞14旋至与大气相通，拔掉真空泵电源，停止抽气。这样做是为了防止真空泵油倒吸。用活塞9调节缓冲瓶的真空度，使U形压力计两臂水银柱高低差为20—40毫米，关闭活塞9。仔细观察压力计两臂的高度，在10分钟内不变化，证明

不漏气，可开始做实验。否则应该认真检查各接口，直到不漏气为止。

4、不同温度下液体饱和蒸汽压的测定：

A、将平衡管浸入盛有蒸馏水的大烧杯中，并使其全部浸没在液体中。插上电炉加热，同时开冷

却水，开启搅拌马达，使水浴中的水温度均匀。

B、关闭活塞9，使活塞8与大气相通。此时平衡管，压力计，缓冲瓶处于开放状态。将活塞14通大气，插真空泵电源抽气，把活塞14旋转至与安全瓶相通，抽5分钟，再将活塞14通大气。拔下电源，

此时安全瓶内为负压，待用。

C、随着水浴中液体的温度的不断升高，A球上面的待测液体的蒸汽压逐渐增加，使C管中逐渐有气泡逸出。本实验所测的液体为纯净的水，所以待测水浴中的水沸腾后仍需继续煮沸5-10分钟，把A球中的空气充分赶净，使待测水上面全部为纯液体的蒸汽。停止加热，让水浴温度在搅拌中缓缓下降，C管中的气泡逐渐减少直至消失，液面开始下降，B管液面开始上升，认真注视两管液面，一旦处于同一水

平，立即读取此时的温度。这个温度便是实验大气压条件下液体的沸点。

D、关闭活塞8，用活塞9调节缓冲瓶7中的真空度，从而降低平衡管上端的外压，U形压力计两水银柱相差约40mm左右，这时A管中的待测液又开始沸腾，C管中的液面高于B管的液面，并有气泡很快逸出，随着温度的不断下降，气泡慢慢消失，B管液面慢慢升高，在B、C两管液面相平时，说明A、B之间的蒸汽压与外压相等。立即记下此时的温度和U形压力计上的读数。此时的温度即外压为大气压减去

两汞柱差的情况下液体的沸点。

继续用活塞9调节缓冲瓶的压力，体系产生新的沸腾，再次测量蒸汽压与外压平衡时的温度，反复多次，约10个点。温度控制在80°C以上，压差计的水银柱相差约400mm左右为止。

为了测量的准确性，可将缓冲瓶放空，重新加热，按上述步骤继续重复测量两次。

实验结束时，再读取大气压，把两次记录的值取平均。

六、实验注意事项：

1、 平衡管A管和B管之间的空气必须赶净。

2、 抽气和放气的速度不能太快，以免C管中的水被抽掉或B管中的水倒流到A管。

3、 读数时应同时读取温度和压差。 4、 使用真空泵时的注意事项

使用真空泵时，特别是关真空泵时，一定要防止真空泵中的真空油被吸入大真空瓶中去，要保证真空泵的出口连通大气时才能关真空泵。就本实验而言，要保证大真空瓶上的三通活塞处于“╩”状态时才能切

断真空泵的电源。 七、数据记录及处理：

1、自行设计实验数据记录表格，正确记录全套原始数据并填入演算结果。

2、以测得的蒸汽压对温度T作图。

3、由P－T曲线均匀读取10个点，列出相应的数据表，然后给出 对 的直线图，由直线斜率计

算出被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热。 4、由曲线求得待测液体的正常沸点，并与文献值比较。

八、思考题：

1、 以本实验中的装置来说，哪一部分是体系？

答：（将装置图中的平衡管部分转化一下）

根据实验题目可知，体系中应包含液体部分和气体部分，因此本实验的体系是A中的液体和A—B

液面之间的气体。

2、 体系中的气体部分含有空气等惰性气体时，是否对饱和蒸气压的测定产生影响？

答： 有影响。参见【物理化学】教科书有关部分（P147～148）。公式为

ln Pg/Pg*= vm/RT（pe—pg*）

公式中pg*为没有惰性气体存在时液体的饱和蒸气压，pg为有惰性气体存在且总压为pe时液体的饱

和蒸气压

3、 怎样才能把体系中的空气排出到环境中去，使得体系的气体部分几乎全部是由被测液体的蒸

气所组成？如何判断空气已被赶净？

答： 通过对体系加热或（/和）减小环境的压力，可以把体系中的空气等惰性气体排出到环境中去。刚开始时，空气比较多，通过B—C管液体冒泡排出的速度较快，后来逐步减慢。当体系温度达到液体的沸点并且空气很少时，冒泡排出气体的速度比较慢并且均匀，此时冒泡排出的气体主要是饱和蒸气。

4、 B—C之间的U形状液体所起到的作用是什么？

答： （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B、C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B、C管中的液面等高时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。

5、 怎样才能使环境的空气不会进入到体系中去？

答： 读测完温度和压差的数据以后，赶快给体系加热，或减小环境的压力。

6、 从U形水银压力计上读取压差时，需要读取的数据是其中一臂的汞高刻度还是两臂的汞高刻

度？

答： 需要读取的数据是两臂的汞高刻度，因为不能保证U形管中的内径尺寸相等并均匀一致，当内

径尺寸不相等并不均匀一致时，汞柱面的上升高度不能保证等于下降高度。

7、 从大气压计上读取大气压力时，应将本实验室的大气压计下端的旋钮调节到使下部玻璃管中

的汞面正好接触到象牙尖的尖端位置，为什么？

答： 是为了保证当大气的压力为一个标准压力时，从象牙尖到上部汞面之间的距离正好是

760.00mm。

8、 Clausius-Clapeyron方程式表示的是什么物理量之间关系?公式推导中包含什么假设（或近

似），书中的（2-2）公式又进行了什么假设（或近似）？

纯液体饱和蒸汽压的测定

目的要求

一．明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系——克劳修斯—克拉贝龙方程式

二．用数字式真空记测定不同温度下环已烷的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术

三．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

基本原理

在一定温度下，与纯液体处于平衡态时的蒸气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。这里的平衡状态是指动态平衡。在某一温度下，被测液体处于密闭真空容器中，液体分子中表面逃逸成蒸气，同时蒸气分子因碰撞而凝结成液相，当两者的速率相等时，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气压。

纯液体的蒸气压是随温度变化而变化的，它们之间的关系可用克劳修斯—克拉贝龙方（Clausius—Clapeyron）方程来表示：

dLn｛p*/［p］｝/dT=△vapHm/RT2 (3—1)

式中p*为纯液体温度T时的饱和蒸气压；T为热力学温度；△vapHm为液体摩尔气化热；R为气体常数。如果温度变化的范围不大，△vapHm视为常数，可当作平均摩尔气化热。将(3—1)

式积分得：

Ln｛p*/［p］｝=-△vapHm/RT + c (3—2)

式中c为积分常数，此数与压力p*有关。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库3纯液体饱和蒸汽压的测定在线全文阅读。