1、浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告实验名称：液体饱和蒸汽压的测定姓名 成绩班级 学号同组姓名 实验日期指导教师签字 批改日期 年 月 日一、 实验预习（30 分）1 实验装置预习（10 分）2015 年 12 月 27 日指导教师（签字）成绩 实验仿真预习（10 分）2015 年 12 月 27 日指导教师（签字）成绩 3 预习报告（10 分）指导教师（签字）成绩 （1）实验目的1、掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。2、了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义
2、。3、了解真空泵、玻璃恒温水浴，缓冲储气罐及精密数字压力计的使用及注意事项。（2） 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：2mvapdlnR
3、TH式中， R为摩尔气体常数； T为热力学温度； 为在温度 T时纯液体的mvapH摩尔气化热。假定 与温度无关，或因温度范围较小， 可以近似作为常数，积mvapH mvap分上式，得： CTRHp1lnvap其中 C为积分常数。由此式可以看出，以 对 1/T作图，应为一直线，直l线的斜率为 ，由斜率可求算液体的 。RHmvapmvap测定通常有静态法和动态法，静态法：把待测物质放在一个封闭体系中，在不同的温度下，蒸气压与外压相等时直接测定外压；或在不同外压下测定液体的沸点。动态法：常用的有饱和气流法，即通过一定体积的已被待测物质所饱和的气流，用某物质完全吸收。然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸
4、汽的分压力即为该物质的饱和蒸气压。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，如图 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，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。
5、（3） 实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等按编号顺序添入图下面相应位置：1等压计 2磁力搅拌器 3测温及露茎校正温度计 4 缓冲瓶 5恒温槽 6 三通活塞 7直通活塞 8精密数字压力表 （4） 简述实验所需测定参数及其测定方法：实验所需测定参数：在一定的大气压强下，在等差的温度下分别测定其饱和蒸气压测定方法：1装样从加样口注入乙醇，关闭平衡阀 1，打开进气阀。启动油泵，抽至气泡成串上窜，可关闭进气阀，打开平衡阀 1漏入空气，使乙醇充满试样球体积的三分之二和 U型管双臂的大部分。2检漏，系统气密性检查接通冷凝水，关闭平衡阀 1，打开进气阀使真空油泵与缓冲储气罐相通。启动油泵，使
6、压力表读数为某一数值（可 60，70kPa 左右），关闭进气阀，停止抽气，检查有无漏气（看压力表示数在 35min 内是否变化），若无漏气即可进行测定。（注意：在停止抽气前，应先把真空泵与大气相通，否则会造成泵油倒吸，造成事故。）3饱和蒸气压的测定调节恒温水浴温度 30，开动油泵缓缓抽气，使试样球与 U型管之间空间内的空气呈气泡状通过 U型管中的液体而逸出。如发现气泡成串上窜，可关闭进气阀，缓缓打开平衡阀 1漏入空气使沸腾缓和。如此慢沸 35min，可认为试样球中的空气排除干净，关闭平衡阀 2。小心开启平衡阀 1缓缓漏入空气，直至 U型管两臂的液面等高为止，在压力表上读出压力值。调节恒温水浴温
7、度 33，小心开启平衡阀 1缓缓漏入空气，直至 U型管两臂的液面等高为止，在压力表上读出压力值。依次测定 36，39，42，45，48，51时乙醇的蒸汽压。测定过程中如不慎使空气倒灌入试样球，则需重新抽真空后方可继续测定。如升温过程中 U型管内液体发生暴沸，可开启平衡阀 1漏入少量空气，以防止管内液体大量挥发而影响实验进行。实验结束后，慢慢打开进气阀，使压力表恢复零位。关闭冷却水，关闭压力表、恒温控制仪、恒温水浴电源，并拔下电源插头。缓冲储气罐的使用：1安装：用橡胶管或塑料管分别将进气阀与气泵、装置 l接口，装置 2接口与数字压力表连接。安装时应注意连接管插入接口的深度要15mm，并扣紧，否则
8、会影响气密性。2首次使用或长期未使用而重新启用时，应先作整体气密性检查（1）将进气阀、平衡阀 2打开，平衡阀 1关闭(二阀均为顺时针关闭，逆时针开启)。启动油泵加压（或抽气）至 100KPa200KPa，数字压力表的显示值即为压力罐中的压力值。（2）关闭进气阀，停止抽气，检查平衡阀 2是否开启，平衡阀 l是否完全关闭。观察数字压力表，若显示数字降值在标准范围内(小于 0.01Kpa秒)，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。（3）再作微调部分的气密性检查：关闭平衡阀 1，开启平衡阀 2调整微调部分的压力，使之低于压力罐中压力的 1/2，观察数字压力表，其变化值在标准范围内(小于
9、0.01Kpa4 秒)，说明气密性良好。若压力值上升超过标准，说明平衡阀 2泄漏；若压力值降超过标准，说明平衡阀 1泄漏。3与被测系统连接进行测试：（1）用橡胶管将装置 2接口与被测系统连接、装置 1接口与数宁压力计连接。打开进气阀与平衡阀 2，关闭平衡阀 1，启动气泵，加压(或抽气)，从数字压力计即可读出压力罐中的压力值。（2）测试过程中需调整压力值时，使压力表显示的压力略高于所需压力值，然后关闭进气阀，停止气泵工作，关闭平衡阀 2，调节平衡阀 1使压力值至所需值。采用此方法可得到所需的不同压力值。4测试完毕，打开进气阀、平衡阀均可释放储气管中的压力，使系统处于常压下备用。（5） 实验操作要
10、点：1减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。2抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧，致使 B管内液体快速蒸发。3实验过程中，必须充分排除净 AB弯管空间中全部空气，使 B管液面上空只含液体的蒸气分子。 AB管必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。4测定中，打开进空气活塞，切不可太快，以免空气倒灌入 AB弯管的空间中。如果发生倒灌，则必须重新排除空气。5在停止抽气前，应先把真空泵与大气相通，否则会造成泵油倒吸造成事故。6平衡阀 2容易出现问题，一直保持打开状态，不用再调节。7.整个实验过程中，应保持等压计样品球液面上空的空气排净。 8.蒸汽压与温度有关
11、，所以测定过程中恒温槽的温度波动需控制在0.1。9.实验过程中需防止 U型管内液体倒灌入样品球内，带入空气，使实验数据偏大。10.实验结束时，必须将体系放空，使系统内保持常压，关掉缓冲罐上抽真空开关及所有电源开关和冷却水。 11.阀的开启不能用力过强，以防损坏影响气密性。由于阀的阀芯未设防脱装置，关闭阀门时严禁将阀上阀体旋至脱离状态，以免阀在压力下造成安全事故。维修阀必须先将压力罐的压力释放后，再进行拆卸。连接各接口时，用力要适度，避免造成人为的损坏。压力罐的压力使用范围为-100KPa250Kpa，为了保证安全，加压时不能超出此范围。使用过程中调节平衡阀 1、平衡阀 2时压力表所示的压力值有
12、时跳动属正常现象，待压力稳定后方可作实验。 二、 实验操作及原始数据表（30 分）大气压： 104.26kPa 编号温度T 压差计度数平均 饱和蒸汽压 P1/T lnp1 21 291.15 -84.30 -84.36 -84.31 -84.32319.9370.0034357 2.9926 2 24 294.15 -82.48 -82.46 -82.43 -82.45721.8030.0033996 3.0820 3 27 297.15 -80.51 -80.50 -80.51 -80.50723.7530.0033653 3.1677 4 30 300.15 -78.61 -78.63 -
13、78.63 -78.62325.370.0033317 3.2336 5 33 303.15 -77.22 -77.56 -77.51 -77.43026.830.0032987 3.28956 36 306.15 -76.35 -76.32 -76.33 -76.33327.9270.0032667 3.3296 7 39 309.15 -73.74 -73.82 -73.82 -73.79330.4670.0032347 3.4166三、 数据处理结果（20 分）以 lnp 对 1/T 作图，应为一直线，直线的斜率为 ，由斜率可RHmvap求算液体的 vapHm。=-2022.3RHmva
14、p所以 vapHm=R*2022.3=2012.87四、 思考讨论题（20 分）1. 试分析引起本实验误差的因素有哪些？答：本实验测定的物理量为温度和压力。影响压力测量的因素：空气排尽、温度恒定、液面相平；影响温度测量的因素：温度计的读书校正和露出校正。2. 为什么 AB 弯管中的空气要排干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？答：由平衡管测量原理可知，只有 AB弯管中的空气排干净，才有P（A）=P(B)=P饱=P 外- h操作：通过减压法除去空气防止空气倒灌：排气时要慢，不要使气泡成串冒出，要使液体形成液封；进气时控制好进气速度，防止空气倒灌。3. 本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸汽压？为什么？答：不能。减压时低沸点组分排出量大于高沸点组分，使溶液组成发生变化。4. 试说明压力计中所读数值是否是纯液体的饱和蒸气压？答：当温度恒定，两液面相平时读取压力计读数，所读数值为室压与液体饱和蒸气压的差值。
