25液体的饱和蒸气压的测定.docVIP

2．5 液体的饱和蒸气压的测定2．5．1 实验目的 1.用液体饱和蒸气压测定仪测定不同温度下液体的饱和蒸气压； 2.了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系； 3.理解克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义； 4.学会由图解法求环己烷平均摩尔气化热和正常沸点。 2．5．2 实验原理 在通常温度下，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。定压下，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pΘ(100kPa）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: (5-1) 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: ?(5-2) 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，常用的有两种：静态法和动态法。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。用静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压的实验方法，有升温法和降温法二种。 2．5．3 仪器与药品 真空泵；恒温装置一套；气压计一台；平衡管一支；冷阱一支；冷凝管一支；数字式 低真空测压仪一台；环己烷（分析纯）。 2．5．4 实验步骤 1.安装仪器装置 蒸气压测定装置如图5-1所示，平衡管与冷凝管通过玻璃磨口相连，接口要严密，以防止漏气和外部冷凝水渗入；冷凝管与冷阱相连，起到冷却低沸点有机物的作用。冷阱与数字式低真空测压仪的一个接口相连，数字式低真空测压仪的另一个接口与不锈钢稳压瓶相连，不锈钢稳压瓶与真空泵相连。 平衡管由3个相连的玻璃球a、b和c组成（如图5-2）。a球中储存液体。b和c球中液体在底部连通。当a、c球的上部纯粹是待测液体的蒸气，b球与c球中的液面在同一水平时，则表示加在c球液面上的蒸气压与加在b球液面上的压力相等，此时读取b球液面上的压力值，即为液体在该温度下的饱和蒸气压。 2.系统检漏 打开不锈钢稳压瓶的接真空泵阀，打开真空泵，开始抽气，当体系的压力低于外界大气压20KPa左右，即测压仪示数为-20KPa时，关闭接真空泵阀，观察测压仪上的内外压差示数，如果示数不变，则说明体系气密性很好，否则要分段检查，直到不漏气为止，才可以进行下一步操作。 3.测定不同温度下的液体的饱和蒸气压 (1)除去球a和球c之间的空气 恒温水浴设定在25±0.1℃，在正式测定之前，应先除去球a和球c之间的空气。在球a和球c内液面上的压力包括两部分，一部分是环己烷的蒸气压，一部分是空气的压力。在测定前，必须将球a和球c之间以及球a内环己烷溶解的空气排出后，才能保证球c和球a液面上的压力为纯环己烷的蒸气压，否则所测得的将是空气与环己烷的混合压力。为此可用下述方法将球a内的空气排出：如果温度在20℃附近，应减压至内外压差为90kPa左右，此时球a与球c之间的空气将不断随环己烷蒸气经球b逸出，注意通过控制接真空泵阀控制减压速度，不能使b球中环己烷上升高度过高，以致进入冷凝管。如此抽气1min至2min，可以认为残留的空气分压已降至实验误差以下，不影响测试结果。 (2)测定环己烷蒸气压 体系空气被赶净之后，关闭接真空泵阀，然后关掉真空泵，然后缓慢打开通大气阀，使空气缓慢进入体系，导致b球内液面上的压力增大，使b球内液面缓慢下降，同时c球内的液面缓慢升高当两液面相平时，读取测压仪上的内外压差值。同法再抽气，再调节b、c球内液面相平，重读压力差，直至两次的压力差读数相差不超过2mm汞柱，则表示a球液面上的空间已全被环己烷充满，记下压力测量仪上的读数。为避免空气再进入a球内，打开真空泵控制接真空泵阀，缓慢抽真空，以使b球内的液面始终高于c球。然后每次升高恒温水浴的温度2℃，待恒温后，按上述方法进行测量，直到测6个数据。 4.读取室内的大气压数据。 2．5．5 实验注意事项 1.等压计中球a与球c间的空气必须排净。 2.在操作过程中既要防止空气倒灌也应避免突然减压导致b球中环己烷上升高度过高，因此在旋转接真空泵阀时动作要缓慢，使体系缓慢进气，一