物理化学实验饱和蒸汽压的测定.ppt

物理化学实验 饱和蒸汽压的测定 一、实验目的 1、掌握蒸气压测定的实验原理。 2、学会蒸气压的测量技术和压力计的使用。 3、学会图解法求摩尔气化焓。 二、实验原理 液体的饱和蒸气压是指在一定温度下，气液两相平衡时蒸气的压力。　 处于一定温度下的纯液体，其中动能较大的分子，要不断地从液体表面逸出变成蒸气，此过程称为蒸发；与此同时，也会有蒸气分子回到液体中，此过程称为凝聚。当蒸发与凝聚的速率相等时，就达到了动态平衡，此时的蒸气压力就是该温度下液体的饱和蒸气压。温度越高，能逸出液面的分子数越多，因此，达到动态平衡时，液面上的饱和蒸气压就越高。当液体的饱和蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，此时的温度称为液体的沸点。液体的沸点随外压的变化而变化，若外压为标准压力（取100KPa），则液体沸点就称为正常沸点。 单位物质的量的液体蒸发过程的焓变，即为该液体的摩尔气化焓 。 * * 由热力学理论我们知道，液体饱和蒸气压随温度变化的定量关系，可由克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程给出： = 　　 式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压，R为气体常数，R＝8.314J·K-1·mol-1。 在温度较小的变化范围内，可视为与温度无关，积分上式可得： 　 由上式可知，若以 对 作图应得一直线，直线的斜率 由此得到  　　由实验测定几个不同温度下饱和蒸气压，用图解法求得直线的斜率m，根据上式即可求出 。  测定饱和蒸气压的常用方法有动态法和静态法两种，本实验采用后者。即在一定的温度下，直接测定体系的压力，测定时要求体系内无杂质气体。为此用一个球管与一个U型管相连，构成了实验测定的装置，其外形如图3-1所示。 图3-1 等压计示意图 球a中盛有被测液体，故a称之为样品池，U 形管bc部分以被测液体作为封闭液，这一部分称为等压计。 　　测定时先将a与b之间的空气抽净，然后从c的上方缓慢放入空气，使等压计b、c两端的液面平齐，且不再发生变化时，则ab之间的蒸气压即为此温度下被测液体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压与c上方的压力相等，而c上方的压力可由压力计直接读出。温度则由恒温槽内的温度计直接读出，这样可得到一个温度下的饱和蒸气压数据。当升高温度时，因饱和蒸气压增大，故等压计内b液面逐渐下降，c液面逐渐上升。同样从c的上方再缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当恒温槽达到设定的温度且在bc 两液面平齐时，即可读出该温度下的饱和蒸气压。用同样的方法可测定其它温度下的饱和蒸气压。 三、仪器与药品 饱和蒸气压测定组合装置（饱和蒸气压计、缓冲瓶、冷阱及管路连接盒）一套（图）　　 恒温槽　　　　　　　　　　　　　　　一套（图）　　 精密数字压力计（低真空压力计）　　　一台（图）　　 真空泵　　　　　　　　　　　　　　　一台（图）　　 吸耳球　　　　　　　　　　　　　　　一个　　 无水乙醇（AR）　　　　　　　　　 实验测量装置如图3-2所示。向冷阱的杜瓦瓶内加入冰水。取下磨口活塞，用滴管向等压计内加入无水乙醇，再用吸耳球挤压进样品池内，使其中的无水乙醇约为样品池的五分之四即可，盖好磨口活塞。 动态法测定液体饱和蒸气压的装置　　　　1. U型水银压力计，2. 水银温度计，3. 连冷凝管的等压计，4. 搅拌器，　　　　　　　 5. 电炉，6. 缓冲瓶，7. 干燥瓶，8. 三通活塞，9. 真空泵 2、接通等压计上部的冷凝水，将恒温槽的水温调节到20℃，打开低压真空压力计6的开关，由精密数字压力计（绝压气压计）读取当天的大气压（使用“福丁式气压计”也可）。 　　3、将真空泵接到活塞8上，关闭二通活塞10，打开活塞9（在整个实验过程中活塞9始终处于打开状态，无需再动）。启动真空泵，打开活塞8使体系中的空气被抽出，同时将看到低压真空压力计6的读数发生变化。当等压计内的乙醇沸腾3—5分钟后，关闭活塞8和真空泵，旋转二通活塞10使空气缓慢进入体系中，当等压计U型管两臂液面平齐时关闭活塞10。若等压计液柱再变化，再旋转二通活塞10使液面平齐，待液柱不再变化时，记下恒温槽温度和低压真空压力计6读数。若液柱始终变化，说明空气未被抽干净，应重新抽气。 4、由上面的操作，得到了20℃时乙醇的饱和蒸气压。在该温度下，重复操作步骤3，再进行一次测定，若两次测定的结果相差不小于0.27 Kpa（即2 mmHg），即可进行下一步测定。注意：在第二次测定时，等压计内的乙醇可能