2--纯液体饱和蒸气压

纯液体饱和蒸气压的测定：一﹑实验目的1.明确纯液体饱和蒸汽压和蒸汽压的概念及其与温度的关系，加深对劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的理解。2.用数字式真空计测定不同温度下异丙醇的饱和蒸气压。出不掌握低真空实验技术；3.学会用绘图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热与正常沸点。二﹑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。蒸发一摩尔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pø(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:式中，R为摩尔气体常数;T为热力学温度;ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定ΔvapHm与温度无关，或因温度范围较小，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得:其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对作图，应为一直线，直线的斜率为，由斜率可求算液体的ΔvapHm。测定液体饱和蒸气压的方法很多。本实验采用静态法，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。实验所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图Ⅲ-3-1所示。平衡管由A球和U型管B、C组成。平衡管上接一冷凝管5，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。用当时的大气压减去压力计两水银面的高度差，即为该温度下液体的饱和蒸气压。三﹑实验仪器及试剂蒸汽压测定装置：1套真空泵：1台数字式气压计：1台电加热器：1只温度计：两只数字式真空计：1台磁力搅拌器：1台异丙醇（分析纯）四﹑实验步骤1.装置仪器将待测液体装入平衡管中，A球约2/3体积，B和C球各1/2体积，然后按图装妥各部分。2.系统气密性检查先关闭活塞8，旋转三通活塞9使系统与真空泵连通，开动真空泵，抽气减压至汞压力计两臂汞面压差为-53kPa(400mmHg）时，关闭活塞9，使系统与真空泵、大气皆不通。观察U型汞压力计的一臂汞面高度，如汞面高度能在3分钟内维持不变，则表明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。3.排除AB弯管空间内的空气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，排除方法为:先将恒温槽温度调至25oC(一般比室温高2℃左右)接通冷凝水，抽气降压至液体轻微沸腾，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管逸出，如此沸腾数分钟，可认为空气被排除干净。4.饱和蒸气压的测定当空气被排除干净，且体系温度恒定后，打开活塞8缓缓放入空气（切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管中，如果发生空气倒灌，则须重新排除空气)，直至B管、C管中液面平齐，关闭活塞8，立即记录此时的温度与压力差（如果放入空气过多，C管中液面低于B管的液面，须再缓慢抽气，再调平齐）。然后，将恒温槽温度升高4℃，因温度升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免B、C管中液体大量蒸发，应随时打开活塞8缓缓放入少量空气，保持C管中液面相对平静。当体系温度恒定后，再次放入空气使B、C管液面平齐，记录温度和压差。然后依次测定一次压差，总共测3个值。（即15oC-25oC）五﹑数据记录与处理1、记录:将测得数据计计算结果列表：温度：288k大气压：100.55kPa项目温度(oC)温度(k)1/T(K-1)表压（kPa）蒸汽压p(kPa)lnP115288.150.003470-96.124.431.488220293.150.003411-95.425.131.635325298.150.003354-93.946.611.8892、根据实验数据作出lnP—1/T图六﹑问题分析与讨论1．压力和温度的测量都有随机误差，试导出△vapHm的误差传递表达式。答：由H=U+PV可得，→dH=dU+PdV+VdP→dH=(U/T)VdT+(U/V)TdV+pdV+Vdp→ΔVHm=(U/T)VΔT+VΔp2．用此装置，可以很方便地研究各种液体，如苯，二氯已烯，四氯化碳，水，正丙醇，异丙醇，丙酮和乙醇等，这些液体中很多是易燃的，在加热时应该注意什么问题？答:加热时,易燃物体不应靠得太近发热器，拿取药品时,应避免把它撒在发热器上,当用这些药品时,应把它盖好放置.加热时,应该缓慢加热，并且细心控制温度，使溶液的温度不能超过待测液的着火点，同时a,c管的液面上方不宜有空气（或氧气）存在，此外温度变化采用逐渐下降方式。