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文本内容:
液体饱和蒸汽压的测定
一、实验目的
1.明确液体饱和蒸汽压的意义,熟悉纯液体的饱和蒸汽压与温度的关系以及克劳休斯-克拉贝农方程
2.了解静态法测定液体饱和蒸汽压的原理
3.学习用图解法求解被测液体在试验温度范围内的平均摩尔蒸发焙与正常沸点
二、实验原理
1.热力学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Imol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
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EHJ式中,R为摩尔气体常数;T为热力学温度;AvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热假定AvapHni与温度无关,或因温度范围较小,A vapllni可以近似作为常数,积分上式,得r^i其中C为积分常数由此式可以看出,以Inp对1/T作图,应为一直线,直线的斜率为,由斜率可求算液体的AvapHmo
2.实验方法静态法测定液体饱和蒸气压,是指在某一温度下,直接测量饱和蒸气压,此法一般适用于蒸气压比较大的液体静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压,有升温法和降温法二种本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压,所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置S精密数字压力计目平衡管由A球和U型管B、C组成平衡管上接一冷凝管,以橡皮管与压力计相连A内装待测液体,当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气,而B管与C管的液面处于同一水平时,则表示B管液面上的(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等此时,体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点可见,利用平衡管可以获得并保持系统中为纯试样时的饱和蒸汽,U形管中的液体起液封和平衡指示作用图1液体饱和蒸气压测定装置图
1.恒温槽;
2.冷凝管;
3.压力计;
4.缓冲瓶平衡阀;
5.平衡阀2(通大气用);
6.平衡阀1(抽真空用);8平衡管
三、仪器与试剂恒温水浴;平衡管,温度计,冷凝管,数字式低真空测压仪,真空泵及附件,无水乙醇
四、实验步骤:
1、安装仪器等待测液体(本实验是无水乙醇)装入平衡管,A球内约占4/5体积,此时U型管内不能有液体再按照图一装妥个部分
2、抽真空、系统检漏将进气阀、阀2打开,阀1关闭抽气减压至压力计显示压差为-80KPa时关闭进气阀和阀2,如压力计示数能在3-5min内维持不变,则系统不漏气
3、排除AB弯管空间内的空气和形成液封打开阀1,恒温槽温度调至比次大气压下待测液沸点高3-5℃,如此沸腾3-5min,停止加热,关闭阀
14、乙醇饱和蒸汽压的测定当b、c两管的液面到达同一水平面时,立即记录此时的温度和压力,并打开阀2,使测量系统的压力减小5-7kPa,液体将重新沸腾,又有气泡从平衡管冒出,关闭阀2,继续降低水温当温度降到一定程度时,B,C液面又处于同一水平面,记录此时的温度计压力计读数重复上述操作,每次使系统减压5-7kpa,测至少8组数据实验结束后,先将系统排空,然后关闭真空泵
五、数据处理被测液体乙醇室温
28.60℃大气压
97.67kPa31数据记录恒温槽温度0压力计读数Ap/kPa液体的蒸汽压p=p大气+Z\p/kPa Inpt/℃T/K X
10379.
14352.
292.
839097.
674.
58276.
53349.
682.860-
7.
3090.
374.
50474.
58347.
732.876-
13.
2184.
464.
43672.
82345.
972.890-
20.
2177.
464.
35070.
86344.
012.907-
25.
4472.
234.
28068.
84341.
992.924-
31.
3366.
344.
19566.
56339.
712.944-
36.
9760.
704.
10664.
58337.
732.961-
42.
0955.
584.0182以Inp对1/T作图,求出直线的斜率,并由斜率算出此温度范围内液体的平均摩尔汽化热△vapHm o由k二3得A vapHm=-k R=
4.6855X
8.314=
38.96KJ
六、注意事项1预习时应该读懂各个阀门的作用及气路连接2实验前应检查并保证体系不漏气3减压速度要适合,必须防止平衡管内液体沸腾过于剧烈,致使管内液体快速蒸发4实验过程中,必须充分排尽AB弯管空间中的全部空气,使B管液面上方只含液体的蒸汽分子平衡管内必须放置于恒温水欲中的水面以下,否则其温度与水温不同
七、思考题1为什么AB弯管中的空气要干净?怎样操作?怎样防止空气倒灌?答AB弯管空间内的压力包括两部分一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力测定时,必须将其中的空气排除后,才能保证B管液面上的压力为液体的蒸气压;将水浴温度升高到85C沸腾3分钟即可;检漏之后要关闭阀1,防止外界空气进入缓冲气体罐内
(2)本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压?为什么?答溶液不是纯净物,其沸点不稔定,实验操作过程中很难判断是否已达到其沸点
(3)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,球管内的液体可能会被吸入到缓冲储气罐
(4)如果用升温法测定乙醇的饱和蒸汽压,用该实验装置是否可行?若行,如何操作?答升温法可行先打开阀2,关闭阀1,使储气管内压强达-50kPa左右,关闭阀2,温度每升高3-5°C,打开阀1,增大压强使球形管内液面相平
(5)将所测摩尔汽化热与文献值相比较,结果如何?答由于当地大气压及实验误差,结果将偏小
(6)产生误差的原因有哪些?答当地大气压、判断液面是否相平的标准、液面相平时数据的采集都会对实验结果造成影响。