纯液体饱和蒸气压的测定

&实验 纯液体饱和蒸气压的测定一、 实验目的 1、 掌握静态法测定不同温度下纯液体饱和蒸气压的方法 2、 根据克-克方程计算被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热和正常沸点 3、 加深对纯液体饱和蒸气压、正常沸点、气液平衡概念的理解 4、初步掌握真空实验技术二、 实验原理1、 基本概念（1） 液体饱和蒸气压：在一定温度下，纯液体与其蒸气达到两相平衡时，气相的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压。

（2） 正常沸点：当液体饱和蒸气压等于一个标准大气压的外压时的气液平衡温度称为该液体的正常沸点。

2、 基本原理（1） 液体饱和蒸气压与温度的关系：克-克方程2ln RTH dT p d mv ∆= （2） 利用克-克方程的不定积分式计算m v H ∆c RTH p mv +∆-=ln 图解法、最小二乘拟合法求直线斜率R H m v /∆- （3） 图解求出正常沸点当p=760mmHg 时，从图中查出1/T 值，推算出T 正常 动态法：又叫沸点法，测定待测液体在指定外压下的沸点。

静态法：又叫等压计法，测定待测液体在指定温度下的蒸气压。

三、 仪器装置（略）四、 实验步骤 1、 检漏 2、 赶空气3、 读取大气压值4、 测定正常沸点（平行测定三次）5、 测定不同温度下饱和蒸气压6、 再次读取大气压值五、 数据处理2、 作图：lnp ~ 1/T3、 计算斜率：RH tg mv ∆-=θ 4、 求出正常沸点T 正常5、验证楚顿规则（Trouton’s Rule ）：1188--⋅⋅≈∆mol K J T H mv 正常六、 误差分析 1、系统误差：克-克方程推导过程中引入了假设条件 克拉贝龙方程：mv mv V T H dT dp ∆∆= （气液平衡） 假设：（1） 液相的体积跟气相比可以忽略不计 （2） 气相可视为理想气体则pRTg V l V g V V m m m m v =≈-=∆)()()( 2ln RTH dT p d mv ∆= 2、随机误差：压力和温度的测量都有随机误差，误差传递表达式为))ln (()(ln ln p c p pT T H H pRT cRT H c RTHp -∆+∆±=∆∆∆∴-=∆+∆-=3、图解法求斜率θtg m =的误差)22()()()22(11ln ln 1212121212122212h h h L L L m m H H m dmH H d m R H h h hL L L m m L L h h T T p p m -∆+-∆±=∆=∆∆∆=∆∆∴=∆-∆+-∆±=∆∴--=--=则4、 最小二乘法拟合的误差mmH H Rm H x x n y x y x n m RH m T x py cm x y i i ii i i ∆=∆∆∆-=∆--=∆-===+=∑∑∑∑∑)()(1ln 22。

纯液体饱和蒸气压的测定一、实验目的1．用平衡管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，即克劳修斯-克拉贝龙方程式的意义，并学会用由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。

3．掌握用静态法测定液体饱和蒸气压的操作方法，了解真空泵、恒温槽气压计的使用。

二、实验原理本实验采用的静态法，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压。

平衡管A球和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。

此时体系气液两相平衡，该温度称为液体在此外压下的沸点。

用当时的大气压减去数字压力计的读数（压差△P），即为该温度下液体的饱和蒸气压。

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：dlnp∕dT=△H∕RT2式中R为摩尔气体常数；T为热力学温度,△H为在温度T时纯液体的摩尔气化热。

假定△H与温度无关，可近似为常数。

积分上式得：dlnp=-△H∕RT+C式中C为积分常数，，由此式可以看出，lnp对 1∕T作图应为一直线，直线的斜率为-△H∕R,由斜率可求算液体的△H。

三、仪器和试剂纯液体饱和蒸气压测定装置一套；真空泵一台；数字压力计一台；数字温度计；乙醇四、实验步骤装置仪器将待测液体装入平衡管，A球约2/3体积，B和C球各1/2体积，如下图。

排除A、B弯管空间内的空气将恒温槽温度调至45错误!未找到引用源。

，接通冷凝水，抽气减压至液体轻微沸腾观察温度槽上的实际温度与设定温度接近且稳定时，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管溢出，可认为空气被排除。

饱和蒸气压的测定：当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋转上图中的阀1缓缓放入空气，直至B、C管中液面齐平，关闭阀1，记录温度与压力。

然后将恒温槽温度升高5错误!未找到引用源。

，当待测液体再次沸腾，体系温度稳定后，放入空气使B、C管液面再次齐平，记录温度和压力。

纯液体饱和蒸气压的测量一.目的要求1.明确纯液体饱和蒸气压定义和气液两相平衡概念,掌握克劳修斯-克拉贝龙方程。

2.用精密数字真空计测定不同温度下纯液体饱和蒸气压。

初步掌握真空实验技术。

3.学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热和正常沸点。

二.基本原理一定温度下,与纯液体处于平衡态时的蒸气压力,称为该温度下的饱和蒸气压。

这里的平衡状态是指动态平衡。

在某一温度下,被测液体处于密闭真空容器中,表面层的液体分子逃逸成蒸气,同时蒸气分子因碰撞而凝结成液相,当两者速率相等时就达到了动态平衡，此时气相中的蒸气密度不再改变,因而具有一定的饱和蒸气压。

纯液体的蒸气压是随温度变化而变化的,它们之间的关系可用克劳修斯-克拉贝龙方(Clausius-Clapeyron)方程表示：2Pa]RT H dT p d mvap ∆=/*ln[ …………… (2-1)式中*p 为纯液体在温度T 的饱和蒸气压(Pa);mvap H ∆为液体摩尔气化热(J/mol)；R 为气体常数(8.3145 11K mol J --⋅⋅)。

若温度变化的范围不大,m vap H∆可视为常数，可当作平均摩尔气化热。

将(2-1)式积分得：CRTH p mvap +-=∆Pa]/*ln[ …………… (2-2)式中C 为积分常数。

由(2-2)式可知,在一定温度范围内,测定不同温度下的饱和蒸气压,作T p /~]/*ln[1Pa 图可得一条直线。

由该直线的斜率可求得实验范围内液体的平均摩尔气化热。

当外压为101.325kPa 时,液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。

从图中也可以求正常沸点。

三.仪器与试剂饱和蒸气压实验装置 1套 数显恒温水浴 1套 DP-AF 精密数字压力计 1台 射流式真空泵 1台 无水乙醇 若干 精密控温仪 1套 小烧杯 1个 胶头滴管 1支四.实验步骤1.准备工作（主要为检查恒温水浴内各个部件是否可以正常工作）：（1）检查U 型管和试液球间是否存在如图所示一段气体A ，若不存在请找老师。

实验四 纯液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的1. 掌握用静态法测定乙醇在不同温度下的饱和蒸汽压。

2. 学会用图解法求被测液体在实验温度围的平均摩尔汽化热与正常沸点。

二、实验原理在一定温度下，与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力，称为饱和蒸气压这里的平衡状态是指动态平衡。

在某一温度下，被测液体处于密闭真空容器中，液体分子从表面逃逸而成蒸气，蒸气分子又会因碰撞而凝结成液相，当两者的速率相同时，就达到了动态平衡，此时气相中的蒸气密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸气压。

当液体处于沸腾状态时，其上方的压力即为其饱和蒸气压。

温度不同，分子从液体逃逸的速度不同，因此饱和蒸气压不同。

饱和蒸气压与温度的关系可用克-克方程来表示：2ln{p }vap m H d dT RT *∆= （2-1）式中 p *——液体在温度T 时的饱和蒸气压，Pa ；T ——热力学温度，K ；Δvap H m ——液体的摩尔汽化热，J ·mol -1；R ——摩尔气体常，8.314 K -1·mol -1。

如果温度的变化围不大，Δvap H m 视为常数，可当作平均摩尔汽化热。

对式（2-1）进行积分得：ln vap mH p C RT *-∆=+ （2-2）式中c 为积分常数，此数与压力p *的单位有关。

此式表示在一定温度围，液体饱和蒸气压的对数值与温度的倒数成正比。

如果测定出液体在各温度下的饱和蒸气压，以lnp*对1/T作图，可得一条直线，根据直线斜率可求出液体的平均摩尔汽化热。

当外压为101.325kPa时，液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。

在图中，将该直线外推到压力为常压时的温度，即为液体的正常沸点。

测定液体饱和蒸气压的方法有三种，分别为动态法、静态法和饱和气流法。

动态法是指在连续改变体系压力的同时测定随之改变的沸点；静态法是指在密闭体系中改变温度而直接测定液体上方气相的压力；饱和气流法是在一定的液体温度下，采用惰性气体流过液体，使气体被液体所饱和，测定流出的气体所带的液体物质的量而求出其饱和蒸气压。

纯液体饱和蒸汽压的测定数据处理一、原理在一定温度下，与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。

这里的平衡状态是动态平衡。

纯液体的蒸气压是随温度变化而改变的，它们的关系可以用克劳修斯—克拉贝龙方程表示：dlnp*/dT=ΔvHm/RT2 （1）式中p*代表纯液体温度T时的饱和蒸气压；T为热力学温度；ΔvHm为液体摩尔气化热。

温度变化不大时，ΔvHm可视为为恒值。

将（1）式积分得：lnp*=-ΔvHm/RT+C （2）在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lnp*对1/T作图，可得一直线，由此直线的斜率可求出温度范围内ΔvHm的值。

当外压为标准大气压时，液体蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。

二．数据处理测量的数据如上表，先用P*对T作图。

具体方法是：用鼠标选定第一行和第二行数据，选“插入”中的“图表”，或单击工具栏中的“图表”符号。

出现一个对话框，选择“标准类型”中的“XY散点图”，在出现的对话框上单击“完成”。

出现一个图表。

在图中右击，选择“添加趋势线”。

再在趋势线上右击，选择“趋势线格式”，出现一个对话框，在“类型”中选择““图案”可以选择趋势线的样式，在“选项”中选择显示公式，此功能十分有用，程，减少人工处理的误差。

出现的方程字体可以调节大小。

在空白处右击，选择“图以标出图表名称以及坐标轴代表的含义和单位，还可以选择网格线的格式。

在两个右击，可以调节坐标轴的刻度，字体大小等。

在输入x轴单位时，可以通过调节字效果。

最后做出的图如下：图1 P*-T图由方程均匀取十组数T和P*的值，并求出对应的1/T和lnP*。

可以利用Excel的计方法是：在一行输入十个均匀的数据T，例如在第四行，在第五行输入公式=0.0238e0.0409为对应T值的位置，如B4，另外，指数幂需要用“插入”中的EXP函数。

最后公式“=0.0238*EXP(0.0409*B4)”用鼠标拖动，求出其他值。

实验四纯液体饱和蒸气压的测定一、目的要求1．明确液体饱和蒸气压的概念，了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系——克劳修斯-克拉佩龙方程式。

2．掌握用平衡管法测定不同温度下乙醇饱和蒸气压的方法，并利用图解法求其平均摩尔蒸发焓和正常沸点。

二、基本原理在一定温度下，气液平衡时的蒸气压叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。

纯液体的饱和蒸气压只是温度的函数，温度升高，其饱和蒸气压会增大。

当饱和蒸气压等于外压时，该液体开始沸腾。

本实验测定一系列不同温度下乙醇的饱和蒸气压。

在某一温度下，1摩尔液体转化为蒸汽的焓变为该液体在该温度下的摩尔蒸发焓Δv H m ，Δv H m 随温度而变化。

蒸气压随温度的变化率服从克拉佩龙方程：v m m,g m,L d d ()H p T T V V ∆=- (3-1) 式中：Δv H m 为摩尔蒸发焓，V m,g 为气体的摩尔体积，V m,L 为液体的摩尔体积。

和气体的体积相比较，液体的体积可以忽略，若再把气体看作理想气体，则（3-1）式可变换为：()v m2d ln Pa d p H T RT ∆= (3-2)上式称为克劳修斯-克拉佩龙方程式。

若在不大的温度间隔内，摩尔蒸发焓可以近似地看作常数，则上式积分可得：v m 212111ln()H p p R T T ∆=-- (3-3) 或()v mln Pa H p B RT∆=-+ (3-4) ()ln Pa Ap B T=-+ (3-5)式中R 为摩尔气体常数，B 为积分常数，A =Δv H m /R ，由（3-5）式可知，()ln Pa p 与1/T 是直线关系，直线的斜率为-A 。

若能得到直线的斜率，则由A =Δv H m /R 可求出平均摩尔蒸发焓Δv H m 。

本实验采用静态法测定乙醇的饱和蒸气压，即在不同温度下直接测量乙醇的蒸气压或在不同外压下测定乙醇的沸点。

具体的实验方法为平衡管法，装置如图1所示。

平衡管A 球内装待测液体，当A 球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，且B 管与C 管的液面处于同一水平面时，则表示C 管液面上的蒸气压（即A 球液面上的蒸气压）与加在B 管液面上的外压相等。

一、实验目的1.用静态法测定水在不同温度下的饱和蒸气压，了解静态法测定液体饱和蒸气压的原理。

2.明确液体饱和蒸气压的定义，了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系。

3.了解克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Claperyron）方程式的意义。

4.学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。

5.了解真空泵、恒温槽及气压计的使用。

二、实验原理在一定温度下（距离临界温度较远时），纯液体与其蒸气压达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。

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∆vap Hm 。

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，这主要与分子之间的动能有关。

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1atm （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关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：d ln p d T =Δvap H mRT2(1)式中，p为温度T时的纯液体的饱和蒸气压；R为摩尔气体常数；T为热力学温度；∆vap Hm为在温度T时的纯液体的摩尔气化热。

假定∆vap Hm与温度无关，或因温度范围较小，∆vapHm可以近似作为常数，几分上式，得：ln p=−Δvap H mR ⋅1T+C (2)其中C为积分常数。

由此式可以看出，以ln p对1/T作图，为一直线，直线的斜率为−Δvap H mR ，由斜率可求算液体的∆vapHm。

液体蒸气压的测量方法主要有三种：一是静态法，在某一固定温度下直接测量饱和的蒸气压；二是动态法，在不同外部压力下测定液体的沸点；三是饱和气流法，在液体表面上通过干燥的气流，调节气流速度，使之能被液体的蒸气压所饱和，然后进行气体分析，计算液体的蒸气压。

其中，静态法一般适用于蒸气压较大的液体。

静态法测量不同温度下的纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法两种。

实验三 纯物质液体饱和蒸气压的测定 一 实验目的1. 用动态法测定H 2O 在不同温度下的蒸气压, 并求出其平均摩尔蒸发焓;2. 了解真空泵、气压计的构造并掌握其使用方法.二 实验原理在一定温度下, 纯液体与其气相达平衡时蒸气的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压. 当蒸气压与外界压力相等时液体便沸腾. 因此在各沸腾温度下的外界压力就是相应温度下液体的饱和蒸气压. 外压为101.325 kPa 时的沸腾温度定义为液体的正常沸点.液体的饱和蒸气压与温度有关. 若将气体视为理想气体并略去液体的体积, 且忽略温度对摩尔蒸发热 ∆vap H m 的影响, 则液体的饱和蒸气压与温度的关系可用Clausius-Clapeyron 方程表示：2ln vap m H d p dTRT∆= (3-1)或 1lnP avap mH p A B B RTT∆=-⋅+=-+ (3-2)p 为液体的蒸气压; B 为常数; vap m H ∆为温度T 时液体的摩尔蒸发焓, 在小的温度变化范围可视为常数; R 为摩尔气体常数. 通过实验测得p 、T 数据, 以ln p 对1/T 作图可得一条直线; 由该直线斜率可得液体的摩尔蒸发焓：∆vap H m ＝ A·R三 预习要求1、了解有关真空泵、压差计的工作原理和使用等知识, 测定液体饱和蒸气压的方法;2、理解纯液体饱和蒸气压与温度的关系(克劳修斯-克拉贝龙方程);3、了解等位仪的在实验中的原理、作用和使用;4、了解实验温度范围内的平均摩尔气化热的计算方法.四 仪器和药品饱和蒸气压测定装置1套; 三颈圆底烧瓶1个; 球形冷凝管1个; 磁力加热搅拌器1台; 机械真空泵(公用); 数字温度计1台; 数字压力计1台.五实验步骤1. 熟悉仪器装置. 温度计, 压力计接通电源预热.2. 系统检漏(1)打开压力罐(稳压包)中调节阀2 (如图3.1所示).(2)关闭压力罐中通大气阀1(如图3.1所示).(3)打开压力罐中进气阀, 与真空泵连通, 抽气. 抽气前压力计在通大气下采零(以大气压做零点), 抽至真空度约400 mmHg表压时关闭抽气阀. 将真空泵通大气后关掉电源. 观察系统是否漏气. 若不漏气即可开始实验.3. 通冷凝水, 通电加热液体.4. 测定不同外压下液体的沸点.(1)在真空度约400 mmHg表压下加热液体, 当沸腾时, 且温度计读数稳定后, 同时记下温度和表压.(2)改变外压(缓缓开启通大气阀1, 让空气进入系统, 使表压每次减少约40 mmHg), 当液体重新沸腾时, 且温度计读数稳定后, 同时记下温度和表压. 重复以上步骤, 直到与大气相通, 测定大气压力下的沸点.图3.1压力罐(稳压包)示意图【注意事项】1. 抽气完毕, 应先拔掉真空泵与压力罐相连的真空皮管, 后关电源, 否则会造成倒吸, 损坏真空泵.2. 注意避免抽气时产生暴沸, 使液体进入装置.3. 调节阀不宜开得太大, 否则易漏气.4. 阀门关闭时不要太用力.【思考题】1. 在真空泵停止抽气时, 若先拔掉电源插头会有什么情况出现?2. 能否在加热情况下检查装置是否漏气? 漏气对结果有何影响?3. 压力计读数为何在不漏气时也会时常跳动?4. 克－克方程在什么条件下才适用?5. 本实验所测得的摩尔气化热数据是否与温度有关?6. 本实验主要误差来源是什么?六数据记录与处理1. 将测得数据及计算结果列表：室温大气压注意：p0为大气压, p测为压力测量仪上读数.2. 根据实验数据作出ln p～1/T图.3. 从直线ln p～1/T上求出水在实验温度范围内的平均摩尔蒸发焓, 将计算结果与文献值进行比较, 讨论其误差来源.七参考文献1. 吴肇亮主编, 物理化学实验, 北京：中国石化出版社, 19952. 高滋译, Experiments in Physical Chemistry物理化学实验(英文版) , 北京：高等教育出版社, 20053. 王洪业编, 传感器技术, 长沙：湖南科学技术出版社, 1985.。

纯液体饱和蒸气压的测定金材181 邓文龙一、实验原理在一定温度下(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1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热△vap H m。

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1atm( 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-克拉贝龙方程表示:式中，p为温度T时纯液体的饱和蒸气压; R为摩尔气体常数;T为热力学温度;△vap H m为在温度T时纯液体的摩尔气化热。

液体蒸气压的测量方法主要有三种:一是静态法，在某一固定温度下直接测量饱和的蒸气压;二是动态法，在不同外部压力下测定液体的沸点;三是饱和气流法，在液体表面上通过干燥的气流，调节气流速度，使之能被液体的蒸气压所饱和，然后进行气体分析，计算液体的蒸气压。

二、实验操作步骤1.读取室内大气压2.安装仪器:将待测液体(本实验是无水乙醇)装入平衡管，之后将平衡管安装固定。

3.抽真空、系统检漏4排气体:先设定温度为20°C，之后将进气阀打开，调压阀关闭，稳定后，关闭进气阀，置零，打开冷却水，同时打开真空泵和调压阀(此时调压阀较大)。

抽气减压至压力计显示压为（5-P）KPA，保持煮沸3-5min，关闭真空泵。

5.测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压:当温度保持20 ℃不变时，调节进气阀使液面趋于等高。

当液面等高时，关闭进气阀，记录压力表值。

之后重新设置温度，重复操作。

6.测量温度分别测定在25℃，30℃，35℃，40℃，45℃时的饱和蒸汽压。

7.实验结束，整理仪器三、数据记录与处理结果温度t/℃25.0030.0035.0040.0045.00压差△p/Kpa-84.31-81.68-78.38-74.30-69.26压强p1/Kpa7.3169.94613.24617.32622.366 1/T0.003360.003300.003250.003190.00314 lnp1 1.990064 2.297170 2.583696 2.852208 3.107542lnP~1/T的线性拟合图四、实验结果摩尔蒸发焓：-5070.5=-△H m/R △H m=-42.16KJ/mol 正常沸点：ln101.325-19.035=-5070.5/TT=351.7k=78.7℃。