1、河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 1 页实验 5 液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的1. 明确纯液体饱和蒸汽压的定义及气液两相平衡的概念，了解纯液体饱和蒸汽压与温度的关系克劳修斯克拉贝龙方程式。2. 采用静态法测定 CCl4 在不同温度下的饱和蒸汽压，掌握真空泵的使用。3. 学会用图解法求所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、实验原理饱和蒸汽压是指一定温度下与纯液体相平衡时的蒸汽压力。它是物质的特性参数。纯液体的蒸汽压是随温度变化而改变的，温度升高，蒸汽压增大；温度降低时，则蒸汽压减小。当蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同，通常把外压为 1
2、01325Pa 时沸腾温度定义为液体的正常沸点。液体饱和蒸汽压与温度的关系可用克-克方程式表示： CRTHpmV*ln由式可知，在一定外压时，测定不同温度下的饱和蒸汽压，以 ln 对 1/T 作图，可得一直线，由直线的斜率可求得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热 。当外压mV为 ，液体的蒸汽压与外压相等时，可从图中求得其正常沸点。Pa10325饱和蒸汽压的测定方法有两类：1. 动态法：其中常用的有饱和气流法，即通过一定体积的己被待测液体所饱和的气流，用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸汽的分压力。 2. 静态法：把待测物质放在一封闭系统中，在不同温度下直接测量蒸汽压，或在不同外
3、压下测液体的沸点，本实验采用静态法。本实验采用静态法，通过测定在不同外压下液体的沸点，得到其蒸汽压与温度间的关系。所采用的装置如图所示。实验采用压力平衡管测定 蒸汽压。其原理：平衡管由三个相连的玻璃管 a、b 和 c 组成，a 管中储存液体，b 和 c 管中液体在底部相通。当 a 和 c 管上部纯粹是待测液体的蒸汽，b 和 c 管的液体在同一水平时，则加在 b 管液面上的压力与加在 c 管液面上的蒸汽压相等，该压力就等于大气压减去汞高差，此时液体温度即系统的气液平衡温度。三、实验步骤河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 2 页1. 仪器安装平衡管的液体装入方法是：将干净的平衡管放入烘箱中或
4、在酒精喷灯上烘热，赶走管内部分空气，将液体从 b 管的管口灌入。管 a 冷却后，部分液体可以经 c 管流入 a 管。,然后将平衡管接在装置上。抽气减压，使 a 管中压力为 汞柱，借大气压力m403可将液体压入 a 管，反复 次，使液体灌至 a 管高度的三分之二为宜。322. 系统检漏首先关闭二通旋塞，旋转缓冲瓶上的三通旋塞使之与大气接通而与真空泵不通，然后开启真空泵，旋转三通旋塞使之与大气不通而与真空泵相通，而后缓慢旋转二通旋塞，使体系中压力减少至 U 型压差计压差达到 Hg 柱，关闭二通旋塞。隔 分钟后观m405察水银柱压力计压差是否有变化，以检查实验系统是否漏气。确认不漏气后，旋转缓冲瓶上
5、的三通旋塞使之与大气接通而与真空泵不通，待缓冲瓶恢复常压后，缓慢旋转二通旋塞，使系统恢复常压，进行下一步实验，若漏气，则需堵漏后，再检验气密性。3. 测定大气压下的沸点 使系统与大气相通后，开启搅拌，将水浴加热(注意一定要使平衡管全部没入水中)，平衡管中有气泡产生，空气开始被排出。直至水浴温度达 左右，恒温 34min，赶80净平衡管中的空气。然后停止加热（注意：不停搅拌） ，此时要特别注意观察平衡管液面变化，c 管液面上升，同时 b 管液面下降。当两管的液面达到同一水平面时，立即记下此时的温度( 即沸点) 和大气压数值。重复测定大气压下的沸点，至少两次结果在测量允许误差范围内即外压一定时沸点
6、读数误差在 0.1以内，可认为已将平衡管内空气赶干净，才可以进行下面的实验。为什么？因为对纯液体，外压一定，沸点一定。若系统混有空气，则沸点读数会偏低。4. 测定不同外压下纯液体的沸点在大气压下的液体沸点测定完后，为防止空气倒入 a 管，应立即关闭二通旋塞，旋转三通旋塞接通真空泵，并缓慢旋转二通旋塞使系统慢慢减压至压差约 汞柱，此m40时 b 管液面高于 c 管液面，关闭二通旋塞，在搅拌下让水浴继续冷却。当 b 和 c 管的液面如上述达到同一水平时，记录温度和压力计两臂之水银柱高度。再次转动二通旋塞，缓慢减压约 汞柱，再冷却至 b、c 管液面平齐，读取数据；重复这一操作直至水m40浴温度下降至
7、 50左右（压差约 400mm 汞柱）时，停止实验，再次读取大气压力。5. 后处理旋转缓冲瓶上的三通旋塞使之与大气接通而与真空泵不通，待缓冲瓶恢复常压后缓慢旋转二通旋塞，使系统恢复常压。然后使真空泵与大气相通，最后令真空泵停止工作。四、实验注意事项1本实验的各个步骤都要求快速准确，因此应首先熟悉仪器尤其是三通旋塞的使用后再进行实验，而且各组同学要做好分工，看液面、看温度、读压差，各负其责；2先检漏再加热，两者不可同时进行。同时要练习缓慢均匀减压约 40mm 汞柱的河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 3 页操作；3大气压下的沸点，至少两次结果在测量允许误差范围内，才可以进行下面的实验。4在
8、大气压下的沸点测完后，必须赶快进行减压操作（应在 1015s 内完成） ，同时监控 b、c 管液面，防止空气倒灌。一旦发现气泡由 b 管进入 c 管，即空气倒入，需重新加热，赶走空气。五、数据记录与处理被测液体_CCl 4_，室温 _27.3_实验开始时大气压计读数_101.30 _kPa 校正值_Pa实验结束时大气压计读数_101.26 kPa， 校正值_pa校正后之大气压平均值_101.28_kPa。1. 将温度压力数据列表，计算出不同温度下的饱和蒸汽压。实验数据记录与处理温 度 U 形压力计读数/mmHg CCl4 饱和蒸汽压t/C T/K 103(K/T) 左支 右支U 形压力计压差/
9、mmHg /mmHg*p/Pa*pln( /Pa)*p74.5172.4970.5068.5566.4564.6062.4260.6158.1655.05347.66345.64343.65341.70339.60337.75335.57333.76331.31328.202.87642.89322.90992.92652.94462.96082.98002.99623.01833.046927525823322120018116214812810832234636238240342244145547149547881291612032412793073433876266.211732.417
10、198.621464.927064.432130.737196.940930.045729.651595.895013.889547.684081.479815.174215.669149.364083.160350.055550.449684.211.4611.4011.3411.2911.2111.1411.0711.0110.9310.812. 绘制 对 的直线图，由直线斜率计算出被测液体在实验温度区间内的平均*lnpT1摩尔汽化热。由图可知直线斜率为-3832.9K，则 1.87kJ/molVmHR河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 4 页y = -3.8329x + 22.49
11、4R2 = 0.999410.7010.8010.9011.0011.1011.2011.3011.4011.5011.602.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.101000K/Tlnp3. 由曲线求得样品的正常沸点。 ln103258.9/2.4T解得：T=349.46K，即 76.31六、思考题 1. 为什么平衡管 a 和 c 中的空气要赶净? 怎样判断空气己被赶净 ? 为什么大气压下的实验要做三次？ 实验中为什么要防止空气倒灌? 答：因为测定纯液体的饱和蒸汽压要求平衡共存的气体为纯蒸汽，因此要把空气赶干净。因为对纯 液体，外压一定，沸点一定，可通过沸点的差异判断，若系统混有空气，则沸点读数会偏低。若两次沸点 测定结果在误差允许范围内，可认为空气已经赶干净。在整个实验过程中防止空气倒灌同样是由于要保证纯蒸汽的原因。2. 你所用的每个测量仪器的精确度是多少? 估计最后所得到的汽化热应有几位有效数字? 答：精密温度计 0.1，U 型压差计 0.1mm。最后所得到的汽化热应有 4 位有效数字。
