1、實驗4液體飽和蒸氣壓的測定化 53 盧巍 2005011871實驗同組人：須丹丹實驗日期：071030交實驗報告日期：071113實驗指導教師姓名：賈維杰1、引言：1.1實驗目的：1. 運用克勞修斯-克拉貝龍方程，求出所測溫度范圍內的平均摩爾氣化焓及正常沸點。2. 掌握測定飽和蒸汽壓的方法。1.2實驗原理在通常溫度下(距離臨界溫度較遠時)，純液體與其蒸氣達平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下 液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。蒸發1摩爾液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾 氣化熱。液體的蒸氣壓與液體的本性及溫度等因素有關。隨溫度不同而變化，溫度升高時，蒸氣壓增大；溫度降低時，蒸氣壓降低，這主要與分子的動

2、能有關。當蒸氣壓等于外界壓力時， 液體便沸騰，此時的溫度稱為沸點，外壓不同時，液體沸點將相應改變，當外壓為? p?(101.325kPa )時，液體的沸點稱為該液體的正常沸點。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系用克勞修斯(Clausius)-克拉貝龍(Clapeyron)方程式表示：Hln p _ 碎用曲dT " RT2式中，R為摩爾氣體常數；T為熱力學溫度；A/apHm為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱。假定AvapHm與溫度無關，或因溫度變化范圍較小，AzapHm可以近似作為常數，積分上式，得：,A丄rln pBT或,A丄rln pBTvapH m = -Rm式中：B積分常數。從上式可知：

3、若將ln p對1/T作圖應得一直線，斜率 m= -A - J： vapHm / R。由此可得vapHm二-Rm同時從圖上可求出標準壓力時的正常沸點。2、實驗操作：2.1實驗藥品、儀器型號及測試裝置示意圖 實驗藥品及儀器：等壓管1支、穩壓瓶1個、負壓瓶1個、恒溫槽1套、真空泵1臺、壓力計1臺。 乙醇（分析純）圖2-4-1純液體飽和蒸氣壓測定裝置：1、等壓管，2、冷凝管，3、攪拌器，4、加熱器,5、1/10° C溫度計，6、輔助溫度計，7、穩壓瓶，8負壓瓶，9、干燥管。2.2實驗條件（實驗溫度、濕度、壓力等）實驗前：室溫 T=15.6 C濕度47% 大氣壓 p=101.72kpa實驗后：

4、室溫 T=16.1 C濕度50%大氣壓 p=101.76kpa平均值：室溫 T=15.9 C濕度49% 大氣壓 p=101.74kpa2.3實驗操作步驟及方法要點：1、抽氣:將H活塞關上，打開活塞I、F和G,用真空泵抽氣到壓力計顯示的氣壓為2530kPa時，關上F和Go2、升溫：開動攪拌器，調節加熱器電壓在160V左右。3、排氣:當水浴溫度超過 50C時，等壓管內液體開始沸騰，即大量氣泡通過液柵由C管排出。沸騰3-5分鐘（每秒鐘約排出 3-4個氣泡）就可以除去 AB間的空氣及溶在液體中 的空氣。注意調節加熱器電壓，控制恒溫槽溫度在52 C附近。4、測定蒸汽壓：排氣完后，調節調壓器，改變加熱電壓

5、使溫度基本恒定。打開活塞H，使體系通過毛細管緩慢吸入空氣逐漸升高壓力，直到穩壓瓶中的壓力快接近蒸氣壓(BC液面基本相平)時為止。繼續調節壓力直到BC液面基本調平，穩定一分鐘左右，迅速記下此時溫度t,壓力計P的讀數。繼續用加熱器加熱水浴， 加熱過程中適當調節活塞 H，使液體不激烈沸騰，當溫度 升高3 4C時再重復上述步驟。 一直升溫到75C附近。總共測67個點即可。記錄數 據。5、結束實驗完后，將系統與大氣相通，關閉調壓器，整理實驗臺。最后，將實驗數據輸入計算機進行計算。3、結果與討論3.1原始實驗數據:次數12345678溫度t C52.7255.2958.0560.9463.7567.267

6、0.3573.25蒸汽壓kpa34.0938.1043.4049.2255.5864.4873.3682.603.2計算的數據、結果：1將測得的數據列表，計算 lnP,1/T 值。次數12345678溫度t/K325.87328.44331.2334.09336.9340.41343.5346.4蒸汽壓kpa34.0938.1043.4049.2255.5864.4873.3682.60lnp10.4367610.5479710.6782110.8040610.9255811.0741111.2031311.321761/T0.0030690.0030450.0030190.0029930.0

7、029680.0029380.0029110.0028872.作InP/ Pa 1/T圖，從直線斜率求平均摩爾蒸發焓。將直線延長到p=101 . 325kPa處，求無水乙醇的正常沸點。文獻值禮apHm =42.6jLmoL , Tb= 351.54K(78.34 C )(摘自本實驗文獻3)乙醇飽和蒸汽壓隨溫度的變化關系圖示3. 計算:B設該直線方程為ln pA由擬合結果：A=25.39988 , B=4877.216 , R=1.000052即直線方程為ln p廠25.39988由公式厶vapHm二-Rm得vapHm 二-R* m =-8.314*(4877.216) = 40549.17(

8、J / mol)令p =101.325KPa，代入上述直線方程得:T =351.54168K即乙醇的正常沸點Tb = 78.39168C，乙醇正常沸點的文獻值為Tb= 351.54K(78.34 C )二者誤差 U1= 0.065969 %文獻值：二vapHm = 42.6KJ /molTb= 351.54K(78.34 C)4參考文獻1傅獻彩，沈文霞，姚天揚編。物理化學上冊。第四版。北京：高等教育出版社，1990:1442清華大學化學系物理化學實驗編寫組.物理化學實驗。北京：清華大學出版社.19913 Ed.by Robert C.Wcast Handbook of Chemistry an

9、d Physics,58 th ed Ohio CRC Press,19774朱文濤編著物理化學清5附錄5.1思考題1. 說明飽和蒸氣壓、正常沸點、沸騰溫度的含義。答：飽和蒸汽壓：在一定溫度下，液體與其自身的蒸氣壓達到氣液平衡時蒸氣的壓力，稱為該液體的飽和蒸氣壓。正常沸點：在一個標準大氣壓下，液體沸騰時的溫度。沸騰溫度：液體處在一定的外界壓力環境下，其內部發生強烈的汽化現象時的液體的溫度。2. 克一克方程在什么條件下才能應用？為什么本實驗測得的只是平均蒸發焓？答：克一克方程適用于純物質汽液平衡時，忽略液體體積，并將蒸汽按理想氣體處理時的情況。本實驗中首先假設乙醇的摩爾蒸發焓不隨溫度變化，然后用

10、克一克方程進行理論求解。忽略了摩爾蒸發焓隨溫度的變化對計算結果造成的影響。因此，本實驗測得的只是平均蒸發焓。3.穩壓瓶、負壓瓶的作用是什么？什么時候需用活塞 H與G?答：穩壓瓶的作用是減少操作時由于壓力改變而造成體系內壓力的波動，穩定C處氣壓與大氣壓平衡，從而有利于壓力計準確的測出壓力讀數。負壓瓶的作用是在實驗前抽真空時減少穩壓瓶下降至負壓的速率，同時起到調節降低等壓管與穩壓瓶體系壓力，以及避免操作中等壓管內液體被吸入穩壓瓶內。在本實驗中，H , G用于調節BC液面平衡。當溫度穩定時微調活塞 H , C液面下降使 BC相平。而當由于調節活塞 H不當時，致使 C管內的液面下降較多，低于 B管。此時應 該關閉活塞H而打開活塞G,降低穩壓瓶內壓力，使 C管內的