液体饱和蒸气压的测定_物化实验报告
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液体饱与蒸汽压的测定一、实验目的1、明确液体饱与蒸汽压的意义,熟悉纯液体的饱与蒸汽压与温度的关系以及克劳休斯-克拉贝农方程。
2、了解静态法测定液体饱与蒸汽压的原理。
3、学习用图解法求解被测液体在试验温度范围内的平均摩尔蒸发焓与正常沸点。
二、实验原理1、热力学原理通常温度下(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与蒸气压,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101、325kPa 时,液体的沸点称为该液体的正常沸点。
液体的饱与蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示:2mvap d ln d RT H T p ∆= (1)式中,R 为摩尔气体常数;T 为热力学温度;Δvap H m 为在温度T 时纯液体的摩尔气化热。
假定Δvap H m 与温度无关,或因温度范围较小,Δvap H m 可以近似作为常数,积分上式,得:C TR H p +⋅∆-=1ln m vap (2)其中C 为积分常数。
由此式可以瞧出,以ln p 对1/T 作图,应为一直线,直线的斜率为 RH mvap ∆-,由斜率可求算液体的Δvap H m 。
2、实验方法静态法测定液体饱与蒸气压,就是指在某一温度下,直接测量饱与蒸气压,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与蒸气压,有升温法与降温法二种。
本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱与蒸气压,所用仪器就是纯液体饱与蒸气压测定装置。
平衡管由A 球与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 球的液面上纯粹就是待测液体的蒸气,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。
物化实验报告_液体饱和蒸气压的测定实验目的:1.掌握实验室中测定液体饱和蒸气压的方法和技巧。
2.通过实验测定液体的饱和蒸气压,并探究其与温度之间的关系。
3.了解饱和蒸气压与液体的物性参数之间的关系。
实验原理:液体饱和蒸气压指的是在一定温度下,液体与其蒸气相处于动态平衡的状态下,液体表面上的蒸气所产生的压强。
饱和蒸气压与温度有很强的相关性,通常随温度升高而增大。
可以通过测定液体在不同温度下的饱和蒸气压来获得液体的物性参数。
实验仪器和材料:1.水浴锅:用于控制温度。
2.温度计:用于测量温度。
3.压力计:用于测量蒸气压。
4.玻璃试管:装载液体和蒸气的容器。
实验步骤:1.准备工作:将水浴锅加热至初始温度。
选择一个合适的温度范围,使温度能够逐渐升高,但不要超过液体的沸点。
2.实验装置:将压力计安装在玻璃试管上,并将试管放入水浴锅中。
3.初始测量:将液体倒入试管中,待液面平稳后,记录此时的温度和蒸气压。
4.升温过程:将水浴锅的温度逐渐升高,每隔一定的温度间隔测量一次蒸气压和液体温度。
直到蒸气压达到液体的沸点为止。
5.数据处理:将实验所得的温度和蒸气压数据整理,并绘制出温度-蒸气压关系图。
6.结果分析:根据实验数据,分析液体饱和蒸气压与温度之间的关系。
实验注意事项:1.液体的选择应考虑其易蒸发性,并确保实验过程中容器的密封性。
2.实验过程中要保持试管的稳定,以防止压力计脱离试管。
3.升温过程中要逐渐升温,避免温度变化过快。
4.在测量蒸气压时,要确保压力计显示稳定后再记录数据。
实验结果:根据实验数据,得到液体饱和蒸气压与温度之间的关系。
通过绘制出温度-蒸气压关系图,可以看出蒸气压随温度的升高而逐渐增大,并且增长速度逐渐加快。
实验结论:本实验通过测定液体在不同温度下的饱和蒸气压,探究了液体饱和蒸气压与温度之间的关系。
实验结果表明,液体的饱和蒸气压随温度的升高而增加。
这一结论与饱和蒸气压定义中的液体与蒸气相处于动态平衡的理论相符。
实验4 液体饱和蒸气压的测定丛乐2005011007 生51实验日期:2007年11月24日星期六提交报告日期:2007年12月8日星期六助教老师:叶逢春1 引言1.1实验目的1.运用克劳修斯-克拉贝龙方程,求出所测温度范围内平均摩尔气化焓及正常沸点。
2.掌握测定饱和蒸汽压的方法。
1.2 实验原理在通常温度下(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1摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。
液体的蒸气压与液体的本性及温度等因素有关。
随温度不同而变化,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pø(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(Clausius)-克拉贝龙(Clapeyron)方程式表示:式中,R为摩尔气体常数;T为热力学温度;Δvap H m为在温度T时纯液体的摩尔气化热。
假定Δvap H m与温度无关,或因温度变化范围较小,Δvap H m可以近似作为常数,积分上式,得:Aln p BT=-+或Aln p BT=-+vap mH Rm ∆=-式中:B——积分常数。
从上式可知:若将ln p 对1/T 作图应得一直线,斜率m=vap m -A H /R =-∆由此可得 vap m H Rm ∆=-,同时从图上可求出标准压力时的正常沸点。
2 实验操作2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图1.仪器等压管1支、稳压瓶1个、负压瓶1个、恒温槽1套、冷凝管1个、真空泵1台、自耦调压变压器1台(TDG1/250型)、搅拌器1个、压力计1台(LZ-PI 型)、温度测量控制仪1台(CK-1B 型)。
2.药品无水乙醇(分析纯;20℃时密度:0.789-0.791g/ml ;M r =46.07)2.2 实验条件 表1 实验条件记录实验前温度(℃) 实验前大气压(kPa ) 实验前空气湿度15.8 102.59 35%2.3 实验操作步骤及方法要点1. 装置与装样按图1安装好整套装置,并把乙醇装入等压管中,使液面在等压管的三分之二处。
液体饱和蒸汽压测定实验报告液体饱和蒸汽压测定实验报告引言:液体的蒸汽压是指在一定温度下,液体与其蒸汽之间达到平衡时的压强。
液体饱和蒸汽压是一个重要的物理性质,它与液体的性质、温度以及环境压强等因素密切相关。
本实验旨在通过测量液体饱和蒸汽压与温度之间的关系,探究液体的性质以及压力与温度的关系。
实验步骤:1. 实验器材准备:实验室提供的装置包括恒温水浴、温度计、玻璃管和压力计。
2. 实验液体选择:根据实验要求选择适当的液体,本实验选用甲醇作为实验液体。
3. 实验装置搭建:将玻璃管的一端连接到压力计上,另一端插入液体中,确保液体能够充满整个玻璃管。
4. 实验前准备:将恒温水浴加热至适当温度,待温度稳定后进行下一步。
5. 实验操作:将液体浸入恒温水浴中,使其与水浴达到热平衡。
同时观察液体内的气泡情况,当气泡停止产生时,即可进行测量。
6. 测量液体温度:使用温度计测量液体的温度,记录下来。
7. 测量液体饱和蒸汽压:读取压力计上的压力数值,记录下来。
8. 重复实验:根据实验要求,重复以上步骤,测量不同温度下的液体饱和蒸汽压。
实验结果与分析:根据实验数据,我们可以绘制出液体饱和蒸汽压与温度之间的关系曲线。
通常情况下,该曲线呈现出逐渐上升的趋势,即随着温度的升高,液体饱和蒸汽压也随之增加。
这是因为温度的升高会增加液体分子的动能,使其更容易从液相转变为气相,从而增加了蒸汽的压强。
根据实验结果,我们可以得出一个重要的结论:液体饱和蒸汽压与温度之间存在着一定的函数关系。
这个关系被称为液体的饱和蒸汽压方程,通常用来描述液体的性质。
不同液体的饱和蒸汽压方程可能不同,这取决于液体的分子结构和相互作用力。
此外,实验还可以通过对不同液体的测量,比较它们的饱和蒸汽压。
这样可以得出不同液体的性质差异,例如分子间力的强弱、分子大小等。
这对于研究液体的物理性质和化学性质具有重要意义。
实验误差与改进:在实验过程中,可能会存在一些误差,例如温度计的读数误差、压力计的精度等。
姓名: 班级: 学号: 实验日期:课程名称: 物理化学实验实验题目: 液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的①了解用静态法测定异丙醇在不同温度下蒸气压的原理。
②学会用图解法求解其所在测温度范围内的平均摩尔蒸发热。
③了解真空泵、恒温槽及气压计的构造并掌握其使用方法。
二、实验原理一定温度下, 在一真空的密闭容器中, 液体很快与其蒸气建立动态平衡, 即蒸汽分子向液面凝结和液体分子从表面上逃逸的速度相等, 此时液面上的蒸汽压力就是液体在此温度是的饱和蒸汽压液体与其蒸气达到平衡时蒸气的压力, 称为这种液体在该温度时的饱和蒸气压。
饱和蒸汽压与温度的关系可用克劳修斯—克拉贝龙方程式来表示。
2ln RT H dTpd m vap ∆=式中ΔvapHm 是该液体的摩尔蒸发热, 在温度变化范围不大时, 它可以作为常数。
积分上式得:1.C 为积分常数。
如果以为纵坐标, 1/T 为横坐标作图可得一直线, 此直线的斜率即为 ,, 直接测量液体的饱和蒸气压。
测量方法是调节外压与液体蒸汽压相等, 此法一般用于蒸汽压比较大的液体。
动态法是在不同外界压力下, 测定液体的沸点。
本实验采用静态法测定乙醇的饱和蒸汽压与温度的关系, 实验装置见图 3.1.通常一套真空体系装置由四部分构成:一是机械泵、缓冲储气罐部分, 用以生产真空;二是正空的测量部分, 包括DP-A 精密数字压力计;三是蒸馏瓶部分;四是温度测量部分, 包括SWQ 智能数字恒温控制器、SYP 玻璃恒温水浴。
三、仪器与试剂1.仪器DP-A 型精密数字压力计一台;SWQ 型智能数字恒温控制器一台;缓冲储气罐一台;SYP 型玻璃恒温水浴一台;U 型等压计一个、球形冷凝管一支。
实验装置如图3.1所示。
2.试剂无水乙醇。
四、实验步骤(一)缓冲储气罐的气密性检查及使用方法1.缓冲储气罐的气密性检查2.缓冲储气罐的使用方法(二)精密数字压力计的气密性检查及使用方法1.预压及气密性的检查2.采零3.测试4.关机(三)实验仪器的链接(四)静态法测乙醇的饱和蒸汽压1.装样2.检漏3.测定五、注意事项1.先开启冷却水, 然后才能抽气。
液体饱和蒸汽压的测定-实验报告液体饱和蒸汽压的测定实验报告一、实验目的1、深入理解液体饱和蒸汽压的概念以及其与温度的关系。
2、掌握静态法测定液体饱和蒸汽压的原理和方法。
3、学会使用气压计和恒温槽等实验仪器。
4、通过实验数据的处理,绘制出液体的蒸气压温度曲线,并求出液体的平均摩尔汽化热。
二、实验原理在一定温度下,液体与其自身的蒸汽达到平衡时,蒸汽所产生的压力称为该液体在该温度下的饱和蒸汽压。
液体的饱和蒸汽压与温度之间存在着一定的关系,克劳修斯克拉佩龙方程描述了这种关系:$\ln{P}=\frac{\Delta_{vap}H_{m}}{RT}+C$其中,$P$ 是液体的饱和蒸汽压,$\Delta_{vap}H_{m}$是液体的摩尔汽化热,$R$ 是气体常数,$T$ 是热力学温度,$C$ 是积分常数。
本实验采用静态法测定液体的饱和蒸汽压。
即在一定温度下,将被测液体放置在一个密闭的容器中,当液体的蒸发速度与蒸汽的凝结速度相等时,系统达到平衡,此时测量容器内的压力即为该温度下液体的饱和蒸汽压。
三、实验仪器与试剂1、仪器静态法饱和蒸汽压测定装置一套,包括恒温槽、冷凝管、压力计、缓冲瓶等。
真空泵。
精密温度计。
2、试剂乙醇(分析纯)。
四、实验步骤1、装置的安装与检查将恒温槽的温度调节至所需的初始温度(如25℃),并使其稳定。
按实验装置图连接好仪器,确保系统密闭性良好。
检查方法是关闭放空阀,打开真空泵,抽气至压力计读数为-50kPa 左右,关闭真空泵,观察压力计读数在 5 分钟内是否变化,若无变化则说明系统不漏气。
2、加样用移液管准确量取一定量的乙醇注入平衡管中,使液面在平衡管的A、B 两液面标记之间。
3、测量不同温度下的饱和蒸汽压开启恒温槽加热,当温度升高约3℃时,停止加热,待温度稳定后,读取压力计的读数。
继续加热,每次升温 3℃左右,重复上述操作,直至温度升至 75℃左右。
4、实验结束实验完毕后,先打开放空阀,使系统通大气,然后关闭恒温槽电源,整理好实验仪器。
实验四 液体饱和蒸汽压的测定姓名:曹峻华 学号:2010011970 班级:材03 同组实验者:李琦实验日期:2011.9.30 提交报告日期:2011.10.13实验老师:陈双龙1 引言1.1 实验目的1. 运用克劳修斯-克拉贝龙方程,求出所测温度范围内的平均摩尔气化焓及正常沸点。
2. 掌握测定饱和蒸汽压的方法。
1.2 实验原理在通常温度下(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1摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。
液体的蒸气压与液体的本性及温度等因素有关。
随温度不同而变化,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p ø(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(Clausius )-克拉贝龙(Clapeyron )方程式表示:式中,R 为摩尔气体常数;T 为热力学温度;Δvap H m 为在温度T 时纯液体的摩尔气化热。
假定Δvap H m 与温度无关,或因温度变化范围较小,Δvap H m 可以近似作为常数,积分上式,得:Aln p B T=-+ 或 Aln p B T=-+ vap m H Rm ∆=-式中:B ——积分常数。
从上式可知:若将ln p 对1/T 作图应得一直线,斜率m=vap m -A H /R =-∆ 由此可得 vap m H Rm ∆=-同时从图上可求出标准压力时的正常沸点2 实验操作2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图仪器:等压管1支,稳压瓶1个,负压瓶1个,恒温槽1套,真空泵1台,压力计1台,数显温度仪。
药品:乙醇(分析纯)装置图:2.2实验条件:温度:23℃湿度:32%大气压:102.09KPa2.3实验操作步骤及方法要点1.装置与装样按图一安装好整套装置,并把乙醇装入等压管中,使液面在等压管的三分之二处。
物化实验报告_纯液体饱和蒸气压的测定目录一、实验目的 (2)1. 了解饱和蒸气压的概念及其在物理化学中的重要性 (2)2. 学会使用液体饱和蒸气压测定仪进行实验操作 (3)3. 分析实验数据,计算纯液体的饱和蒸气压 (4)二、实验原理 (4)1. 饱和蒸气压是指在一定温度下,液体与其上方的蒸汽达到动态平衡时,蒸汽所具有的压力52. 纯液体的饱和蒸气压可以通过克劳修斯方程式计算得出 (5)3. 实验通过测量液体在一定温度下的蒸发量,结合已知的液体质量和温度,计算出饱和蒸气压6三、实验仪器与试剂 (7)1. 液体饱和蒸气压测定仪 (7)2. 玻璃器皿 (8)3. 温度计 (9)4. 蒸馏水或待测液体 (9)5. 实验室安全防护用品 (10)四、实验步骤 (11)1. 准备实验器材,确保设备正常运行 (12)2. 根据待测液体的性质,设置实验温度 (13)3. 将液体倒入测定仪的蒸发皿中,注意不要超过最大刻度 (14)4. 连接好实验装置,打开电源,开始加热 (14)5. 观察蒸发皿内的液体变化,记录蒸发量、液体质量和温度 (15)6. 当液体蒸发完毕后,关闭电源,停止加热 (16)7. 根据实验数据,计算纯液体的饱和蒸气压 (17)五、实验数据记录与处理 (18)1. 记录实验过程中的蒸发量、液体质量和温度数据 (18)2. 将数据整理成表格,便于后续分析 (19)3. 利用克劳修斯方程式计算纯液体的饱和蒸气压 (19)六、实验结果与分析 (20)1. 展示实验数据,分析纯液体饱和蒸气压的变化趋势 (20)2. 与其他已知数据进行对比,验证实验结果的准确性 (21)3. 分析影响实验结果的因素,提出改进建议 (22)七、实验总结与讨论 (23)1. 总结实验过程,回顾实验要点 (24)2. 讨论实验中遇到的问题和解决方法 (25)3. 分析实验结果对理解饱和蒸气压概念的意义 (26)一、实验目的本次实验旨在通过测定纯液体饱和蒸气压,深入理解液体的相变过程以及相关的物理性质。
精选全文完整版可编辑修改华南师范大学实验报告纯液体饱和蒸汽压的测定——静态法一、实验目的(1)理解克劳修斯-克拉贝龙方程,掌握饱和蒸汽压的概念,清楚纯液体饱和蒸汽压与温度的关系。
(2)学会用静态法测定纯液体饱和蒸汽压,掌握其原理和方法,并懂得用图解法求纯液体的平均摩尔汽化热和正常沸点。
(3)学会使用数字式真空测定仪和气压计。
二、实验原理2.1饱和蒸汽压与温度的关系纯液体的饱和蒸汽压指的是在一定的温度条件下,纯液体与其自身的蒸汽达到平衡时的蒸汽压力。
我们将蒸汽看做理想气体,则可用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示饱和蒸汽压与温度的关系:①式中,T为热力学温度,单位为K;p为纯液体在温度T时的饱和蒸汽压,单位为Pa;Δvap H m为纯液体在温度T时的摩尔汽化热,单位为J/mol;R为摩尔气体常数,其值为8.314J/(mol·K)。
在40℃~70℃范围内,我们可以把Δvap H m看做常数,将①式积分可得用lnp对1/T作图,得到一条直线,斜率为则可得Δvap H m= -Rm ④因此当测得一组不同温度下纯液体的饱和蒸汽压值时,可求得该温度范围内该纯液体的平均摩尔汽化热Δvap H m。
2.2正常沸点当液体的饱和蒸汽压等于外界压力时,液体沸腾,此时的温度即为该液体的沸点。
当外压为1atm(101325Pa)时,液体的沸点称为正常沸点。
2.3静态法测定纯水的饱和蒸汽压原理如图1的实验装置图所示所示,等压计由三个相连的玻璃管A、B、C组成,A中贮存的是本次实验的待测液体纯水,B管和C管则用U形管连通。
B、C管内也装有纯水。
测量时,当U形管两边的液面在同一水平面时,表示U形管两边上方的气体压力相等。
A管中纯水的饱和蒸汽压即等于C管上面所加的外压,此时要迅速记录下温度和压力。
图1.液体饱和蒸汽压测定装置图在测量前,我们在大气压条件下对仪器实施了置零操作,在测量时测压仪所显示的示数为相对大气压的差值。
因此,我们要用大气压值加上测压仪的示数,才可以得到对应温度下的实际饱和蒸汽压值。
物理化学实验(B)实验报告【实验名称】B.5 液体饱和蒸气压的测定【】J.N【班级】第4小组【学号】【组编号】5号【实验日期】2015年5月11日【室温】24.1 ℃【大气压】100.11 kPa【摘要】本实验通过静态法测得CCl4的lg(ppθ)与T的关系为lg(pp )=−1709.9T+4.9078,平均摩尔汽化热为3.274×104 J∙mol−1,气化熵为93.87 J∙mol−1∙K−1。
通过动态法测得水的lg(pp)与T的关系为lg(ppθ)=−2078.7T+5.5792,平均摩尔汽化热为3.980×104 J∙mol−1,气化熵为106.7 J∙mol−1∙K−1。
温度读数的不准确对实验的误差极小,实验误差的主要是由于静态法中肉眼判断液面平衡的不准确性以及动态法中金属测温探头在沸腾过程中并非一端位于液面下一端位于液面上等因素所引起的。
一、实验部分1.主要仪器药品和设备1.1 主要药品CCl4、二次水等1.2 主要仪器数字式温度-压力测定仪,循环水流泵,1/10刻度温度计,电磁搅拌器,电加热器,两口圆底烧瓶,真空缓冲瓶,安全瓶,直形冷凝管,搅拌磁子,真空脂,冷凝水循环系统2.实验步骤2.1 静态法测定饱和蒸气压2.1.1 仪器装置1-盛水大烧杯,2-温度计,3-搅拌,4-平衡管,5-冷凝管,6-开口U型水银压力计,7-缓冲瓶,8-进气活塞,9-抽气活塞,10-放空活塞,11-安全瓶,12、13-橡皮管,14-三通活塞。
实际仪器略有差异,压力温度数值从温度-压力测定仪中读出。
平衡管中加入CCL4至容量的2/3. 2.1.2 检验气密性打开油泵,再开缓冲瓶上连接油泵的活塞,使体系压力减少50 kPa。
关闭活塞,若5 min压强变化少于0.3 kPa,则装置气密性良好。
2.1.3 测大气压下沸点使体系与大气相通,水浴加热至78 ℃,停止加热不断搅拌。
当b、c液面达到同一水平时,立即记下此时的温度和大气压力。
重复测定,若连续两次测定沸点差小于0.05 ℃,则空气已排净,此时温度即为大气压下沸点。
2.1.4 测定不同压强下沸点关闭通往大气的活塞。
先开由泵,再开连油泵的活塞,使体系减压约6.7 kPa。
关闭接油泵活塞,搅拌,至b、c液面达到同一水平时,立即记下此时的温度和大气压力。
继续减压,测定其沸点。
至压力差为50 kPa,结束实验,读大气压力。
2.1.5 整理仪器打开所有活塞,关闭搅拌器、温度-压力测定仪、冷凝水进出口及油泵开关,将仪器放回原位。
2.2 动态法测定饱和蒸气压2.2.1 熟悉仪器熟悉测定装置各部分的结构与作用,特别注意真空系统的构成以及各个活塞的作用及调节方法。
2.2.2组装测量系统并检查气密性两口圆底烧瓶中加入二次水至温度探头恰好位于水面处(探头尖端位于液面上侧,另一端位于液面下)。
磨口处涂抹真空脂以防止漏气。
使系统与大气隔绝而与真空泵相同,打开油泵,至压力降低50 kPa,关闭连接油泵的活塞。
观察压力计读数变化,若5 min变化少于0.3 kPa,则装置气密性良好。
2.2.3调节外压,测量不同外压下的沸点保持系统负压在50kPa左右。
打开回流冷凝水,并调节流量适中。
加热并搅拌,当烧瓶中水沸腾且温度不再上升时,记下温度数值t,以及压力计数值。
停止加热。
微微开启缓冲瓶通大气的活塞,使少量空气进入系统,使外压差降低5 kPa 左右时,关闭活塞。
重新加热。
重复上述两个步骤,读取相应的几组数据。
最后一次使系统与大气完全相通,继续加热,记下沸腾时的温度。
大气压下的沸点最好平行测量3次。
从实验室的气压表上读取大气压值和室温度。
2.2.4 整理仪器打开所有活塞,关闭搅拌器、温度-压力测定仪、冷凝水进出口及油泵开关,取下圆口烧瓶并倒出烧瓶的水,将仪器放回原位。
3.实验条件待测液体通过加热控制温度,通过油泵来控制其蒸气压。
冷凝管处于冷水冷凝回流的环境中。
二、实验数据处理1. 静态法1.1 将温度、压力数据列表,做温度、压力校正,算出不同温度的饱和蒸气压计算举例,以压强为-7.61 kPa,温度72.89 ℃为例:蒸气压p=100.11+0.12-7.61=92.61 kPap/pθ=92.61/100.11=0.9251,lg (p/pθ)=lg0.9251=0.03382沸点T=76.53+273.15=349.68 K,1/T=1/349.68=0.0028598 K-11.2 作蒸气压-温度的光滑曲线1.3 作lg(ppθ)−1/T图,求出斜率-A及截距B。
将p和T的关系写成如下的形式lg(ppθ)=−AT+B,求在此图中当外压为100.0 kPa或101.3 kPa(1 atm)时的沸点。
由图得,A=1709.9,B=4.9078,lg (pp θ)=−1709.9T+4.9078当外压为100.0 kPa 时,lg (100.0100.11)=−1709.9T+4.9078,解得T=348.37 K ,即在100.0 kPa 外压下四氯化碳的沸点为348.37 K 。
当外压为101.3 kPa 时,lg (101.3100.11)=−1709.9T+4.9078,解得T=348.77 K ,即在101.3 kPa 外压下四氯化碳的沸点为348.77 K 。
1.4 计算平均摩尔气化热,计算气化熵并与褚鲁统规则比较。
∆l gH m =A ∙2.303R =1.7099×103 K ×2.303×8.314 J ∙mol −1∙K −1=3.274×104 J ∙mol −1正常沸点:当P=101.3 kPa , T b =348.77 K 则摩尔气化熵:∆S =∆l gH m T b =32740 J ∙mol −1348.77 K=93.87 J ∙mol −1∙K −1与褚鲁统规则相比,相对误差:(93.87−88)J∙mol −1∙K −188J∙mol −1∙K −1×100%=6.7%2. 动态法2.1 将温度、压力数据列表,做温度、压力校正,算出不同温度的饱和蒸气压2.3 作lg(pp)−1/T图,求出斜率-A及截距B。
将p和T的关系写成如下的形式lg(ppθ)=−AT+B,求在此图中当外压为100.0 kPa或101.3 kPa(1 atm)时的沸点。
由图得,A=2078.7,B=5.5792,lg (pp θ)=−2078.7T+5.5792当外压为100.0 kPa 时,lg (100.0100.11)=−2078.7T+5.5792,解得T=372.55 K ,即在100.0 kPa 外压下四氯化碳的沸点为372.55 K 。
当外压为101.3 kPa 时,lg (101.3100.11)=−2078.7T+5.5792,解得T=372.92 K ,即在101.3 kPa 外压下四氯化碳的沸点为372.92 K 。
2.4 计算平均摩尔气化热,计算气化熵并与褚鲁统规则比较。
∆l gH m =A ∙2.303R =2.0787×103 K ×2.303×8.314 J ∙mol −1∙K −1=3.980×104 J ∙mol −1正常沸点:当P=101.3 kPa , T b =372.92 K 则摩尔气化熵:∆S =∆l gH m T b =39801 J ∙mol −1372.92 K=106.7 J ∙mol −1∙K −1与褚鲁统规则相比,相对误差:(106.7−88)J∙mol −1∙K −188J∙mol −1∙K −1×100%=21%三、思考与讨论1. 思考题1.1 为什么平衡管中空气要赶净?如何判断空气已全部排出?如未排尽空气,对实验有何影响?怎样防止空气倒灌?答:若空气不赶净,则测得的压力不是纯液体的饱和蒸气压,而是与空气的混合压力,不能通过克拉贝龙-克劳修斯方程计算沸点;在大气压下重复多次赶气并测定沸点,若连续三次测定值在误差围之(≤0.05℃)则可认为空气已被赶净;未排尽空气,则会使得沸腾时液体上方的饱和蒸气压小于所测压强,从而使得测得的沸点偏低;防止空气倒灌, 在做完大气压下实验读取数据后,立即关闭通大气活塞,并开启油泵以及接油泵活塞,或立即重新加热,迅速使体系减压。
1.2 升温时如液体急剧气化,应作何处理?答:停止加热,同时缓缓放入空气,使体系压力慢慢升高,通过提高液体沸点及减少热源来避免液体急剧气化。
1.3 每次测定前是否需要重新抽气?答:不需要。
因为不同温度其饱和蒸气压也不同,而且饱和蒸气压随着浓度梯度升高而升高,即压力计的测量值在减小,设计温度升高梯度,可以避免每次测定前重新抽气这一步骤。
2. 讨论2.1 实验系统误差来源(1)方法误差在由克拉贝龙方程导出克劳修斯-克拉贝龙方程的过程中有3个近似:将蒸气看做理想气体,设Vm=RT/P;与气体摩尔体积相比,忽略液体的摩尔体积;在不太大的温度间隔,将摩尔汽化热看作常数。
(2)温度的测量不作校正(3)四氯化碳和二次水不纯等。
2.2 关于褚鲁统规则测定CCl4的摩尔气化熵为93.87 J∙mol−1∙K−1,与褚鲁统规则相比,有6.7%的相对误差;测定水的摩尔气化熵为106.7 J∙mol−1∙K−1,与褚鲁统规则相比,有21%的相对误差。
=0.31440%,与实验计在1 atm下,CCl4的沸点为349.87 K,349.87−348.77349.87算值有约为0.3%的误差,误差较小;在 1 atm下,水的沸点为373.15 K,373.15−372.92=0.61637%,与实验计算值有约为0.6%的误差,误差较小。
373.15由上述计算可知,实验数据与褚鲁统规则数据的误差主要是由于褚鲁统规则应用到水时的不准确性引起的:褚鲁统规则适于非缔合型液体,而CCl4是非极性分子,分子间作用力弱,几乎没有缔合作用,所以测得的气化熵符合褚鲁统规则;水存在氢键,缔合度很高,在气化时要破坏氢键,气化熵增大,因此褚鲁统规则不能应用于水的计算。
2.3温度读数不稳定的影响实验过程中,在温度较稳定时仍有温度仍在缓慢上升。
为防止爆沸导致测得温度的偏高,实验中当温度在45 s无变化时即记为该压强下的沸点。
不妨设温度=0.2%,即测定中存在0.05 ℃的误差,则测定CCl4的沸点引起的误差为0.05327.81=0.1%,温度引起的误差小于0.2%,误差极小;测定水的沸点引起的误差为0.05354.30即温度引起的误差小于0.15%,误差也是极小的。
因此,实验过程中温度读数不稳定的影响可忽略不计。
2.4 实验仪器的改进图六改进后平衡管图七改进后的实验装置仪器图该装置具有以下优点:①卫结构简单,便于装样、拆御和清洗;②调节外两管液面相平时易于观察判断,且F管下端细小,容易控制F管液面上升的速度而防止出现放人过量空气的情况;③调节系统真空度时,空气不会倒灌人待测空间,只会使待测空间变小,因此即使操作不熟练,也不会发生空气倒灌而必须重新装样、抽气等情况,使操作变得简单;⑤装样时可事先在F管中装满待测液体,然后倒插人E管的液体中,这样可使得待测空间无空气或只有极少量空气,使驱气的时间缩短。