1、液体的饱和蒸汽压,中原工学院材料与化工学院 赵尧敏,实验目的,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； 掌握用精密数字压力计测定不同温度下乙醇的饱和气压。初步掌握真空实验技术； 掌握用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化焓。,实验原理,饱和蒸汽压：在一定的温度下与纯液体处于平衡状态时的蒸汽压力，称为该温度下的饱和蒸汽压，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封容器中液体分子从表面逃逸成蒸气，同时蒸气分子因碰撞而凝结成液体，当两者的速度相同时，就达到动态平衡，此时气相具有一定的饱和蒸气压。,实验原理,
2、沸点：温度是影响蒸气压的主要因素，T升高，P增大，当蒸气压与外界压力相等时，液体开始沸腾，其对应的温度称为沸点。Q: 正常沸点的定义？,实验原理,纯液体的蒸汽压与温度之间的关系可用Clausius-Clapeyron 方程表示：,式中各项的含义 P：液体的蒸汽压； T：绝对温度；：温度为T时的摩尔蒸发热； R：8.314J.mol-1.k-1,。,根据直线的斜率可以求出在实验温度范围内的平均摩尔蒸发热,仪器设备,等压计 一支 恒温槽 一台 缓冲储气罐 一台 真空泵 一台 球形冷凝管 一支 精密数字压力表 一台,实验试剂,乙醇（分析纯） 相对摩尔质量 46.07 相对密度 0.7893g.cm-
3、3 凝固点低于 -130 沸点 78.32,实验装置示意图,实验装置示意图（实际）,缓冲储气罐示意图,平衡阀1和缓冲罐直接相连；平衡阀1和大气相连 （1）抽真空，排气过程：打开进气阀与平衡阀2，关闭平衡阀1，启动真空泵缓慢抽气， 使试样球与U型管压力记之间空间内的空气呈气泡状通过U型管中的液体而逐出.如果发现气泡成串上窜,可缓慢打开平衡阀漏入空气使沸腾缓和, 如此慢沸大约4分钟,直到试样球中空气完全排出后,关闭真空泵,进气阀及平衡阀1.在压力表上读出读数P0.,（2）测定饱和蒸汽压：小心调节平衡阀1和2，直至U型管两侧液面等高为止，读取此时恒温水浴温度及数字压力表读数P1。,精密数字压力表,单
4、位键：当接通电源，初始状态为kPa指示灯亮，显示以kPa为计量单位的零压力值；按一下“单位键，mmHg指示灯亮，LED显示以mmHg为计量单位的压力值。mmHg只适用于10KPa以下的DPAW微压计。,通常应选择法定的KPa为压力计量单位。,（1）单位键：选择所需要的计量单位 （2）采零键：扣除仪表的零压力值（即零点漂移）,（3）复位键：程序有误时重新启动CPU （4）数据显示屏：显示被测压力数据 （5）指示灯：显示不同计量单位的信号灯。,DF-AF精密数字压力计,前面板示意图,（1）电源插座：与直电流220V相接 （2）电脑串行口：与电脑主机后面板的RS232串行口连接,后面板示意图,（3）
5、 压力接口：被测压力的引入接口 （4）压力调整：被测压力满量程调整 （5）保险丝：0.2A,DF-AF精密数字压力计,装置介绍-恒温槽,装置介绍-真空泵,实验步骤-（1)连接装置,1. 按图用橡胶管将各仪器连接成饱和蒸气压 实验装置,2. 拔下等压计磨口连接管，从等位计加料口注入乙醇，使乙醇充满试液球体积的2/3和U型等压计的大部分。,实验步骤-（2)装样,实验步骤-（3)检查气密性,1）整体气密性检查：将进气阀2打开，阀1关闭（三阀均为顺时针关闭，逆时针开启）启动气泵加压至100kpa200kpa，关闭进气阀，停止气泵工作。观察数字压力计若显示数字下降值在标准范围内（小于0.01kpa/s）
6、说明整体气密性良好，否则需查找并清除漏气原因，直至合格。,实验步骤-（3)检查气密性,2）微调部分的气密性检查关闭气泵，进气阀和阀2，用阀1调整微调部分的压力，使之低于压力罐中压力的1/2，观察数字压力计，其变化值在标准范围内（小于+0.01kPa/4s），说明气密性良好。若压力值上升超过标准，说明阀2泄露，若压力值下降超过标准，说明阀1泄露。,3）与被测系统连接进行测试去掉堵头，用橡胶管将贮气罐接口 2 与被测系统连接，接口1与数字压力计连接，关闭阀1，开启阀2，使微调部分与罐内压力相等。之后，关闭阀2，开启阀1，泄压至低于气罐压力。观察数字压力计，显示值变化 0.01kpa/4s,即为合格
7、,检漏完毕,开启阀1使微调部分泄压至0。,实验步骤-（3)检查气密性,实验步骤-（4) 测定（25C）,排气：接通冷却水，通过调节温度控制仪， 将恒温槽的温度设定为25。打开进气阀与平衡阀2，关闭平衡阀1，启动真空泵缓慢抽气， 使试样球与U型管压力计之间空间内的空气呈气泡状通过U型管中的液体而逐出.如果发现气泡成串上窜,可缓慢打开平衡阀漏入空气使沸腾缓和, 如此慢沸大约4分钟,直到试样球中空气完全排出后,关闭真空泵,进气阀及平衡阀1. 测定：小心调节平衡阀1和2，直至U型管两侧的液面等高为止，读取此时恒温水浴温度及数字压力表读数P1。 重复操作一次：压力计上的读数与前一次相差应不大于+67pa
8、，此时即认为试液球与U型等压计上的空间全部为乙醇的蒸气所充满。,实验步骤-（4) 测定,如法测定30C，35C，40C，45C，50C时乙醇的蒸气压。,实验结束,实验结束后，缓慢打开平衡阀1，使压力表恢复零位； 关闭冷却水，拔掉与进气阀相连的橡皮管，将进气阀旋至与大气相通； 拔去所有电源插头。 放掉恒温槽内的热水，关闭冷却水。,实验数据记录和处理,室温： 大气压：,表1：乙醇饱和蒸汽压的测定,线性拟合,大气压：p0=101.37kPaT=t+273.15p=p0+p1拟合结果Y = A + B * XA=7.86681B=-1041.62816（斜率m）,=19.945kJ.mol-1,注意事
9、项,实验系统必须密闭，一定要仔细检漏 先开启冷却水，然后才能排气。 必须使使进样球和U 型管中的样液缓慢沸腾3-4分钟，让其中空气排尽后方能进行测定。 U型等位计必须放置于恒温水浴的液面以下，以保证试液温度的准确度。 液体的蒸汽压与温度有关，所以测定过程中必须严格控制温度。 漏入空气（即打开平衡阀1）必须缓慢，否则U型等位计的液体将冲入进样球中。,阀的开启，关闭不可用力过猛，以防损坏气密性，影响气密性 阀1和阀2是关系到实验成败的主要因素之一，因此不能有泄露现象。在实验时，阀1既是放气开关，也是压力微调开关，因此实验时一定要仔细，缓慢地调节。同时，阀2一定要关紧，以免因阀泄露而影响实验的顺利进行和准确性。 在使用过程中，调节平衡阀1，平衡阀2时压力计显示的压力值有时跳动属正常现象，待压力计上压力值稳定后方可工作。,注意事项,思考题,1、克克方程式在什么条件下适用？2、如果平衡管a、c内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？3、本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压？为什么？4、测定装置中安置缓冲储气罐起什么作用？,
