宁 波 工 程 学 院
物理化学实验报告
专业班级 化工102 姓名 序号
同组姓名 指导老师 实验日期 3.1
实验名称 实验二 纯液体饱和蒸汽压的测定
实验目的
1．理解液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，了解克劳修斯-克拉贝龙方程式
2．了解真空泵、气压计、真空表的构造，掌握其使用方法
3．学会用动态法测定液体的饱和蒸气压并求平均摩尔气化热
实验原理
饱和蒸气压是指在一定温度下纯液体处于平衡状态时的蒸气压力。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，当两者达到平衡时，气相中该分子具有的压力就称为饱和蒸气压。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：
式中的 p* 即为饱和蒸气压，Δvap Hm 为液体的摩尔气化热。对该式进行积分，可得：
此式表示在一定温度范围内，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，在坐标系中以 ln p* 对 1/T 作图，可得一条直线，根据直线斜率可求出液体的摩尔汽化热。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。本实验采用动态法进行测量。
用于动态法测定的仪器称为饱和蒸气压测定仪，它是由真空系统、平衡管、蒸馏装置、真空表等部分组成。在蒸馏装置中加入要测定饱和蒸气压的液体后，将系统抽真空，对液体加热。当液体沸腾时，同时读出体系的真空度和液体的温度（液体的饱和蒸气压为大气压读数值加真空度表的表压读数值，液体的温度即为沸点）。通过放气阀放入空气使体系真空度减小，此时液体将不再沸腾，继续加热至沸腾，又可读出一组沸点-饱和蒸气压数据。如此不断提高系统压力可得到一系列温度-压力数据。
实验五 液体饱和蒸汽压的测定
一、实验目的与要求：
对液体饱和蒸汽系作实验上的研究。根据建立起的经验方程式，求算液体的平均摩尔汽化热。
饱和蒸汽压与温度的关系
二、预习要求：
1. 明确蒸气压、正常沸点、沸腾温度的含义；了解动态法测定蒸气压的基本原理。
2. 了解真空泵、气压计的使用及注意事项。
3. 了解如何检漏及实验操作时抽气、放气的控制。
三、实验原理：
在封闭体系中，液体很快和它的蒸汽达到平衡。这时的蒸汽的压力称为液体的饱和蒸汽压。蒸发一摩尔液体需要吸收的热量，即为该温度下液体的摩尔汽化热。它们的关系可用克拉贝龙～克劳修斯方程表示：
dlnp/dTt=ΔvapHm/RT2 (1)
ΔHm：摩尔汽化热(J·mol-1) R：气体常数(8.314J·mol-1·K-1)
若温度改变的区间不大，ΔH可视为为常数（实际上ΔH与温度有关）。积分上式得：
lnp=A’-ΔHm/RT (2)
或 logP=A-B/T (3)
常数 A=A’/2.303 ，B=ΔvapHm/2.303RT 。
(3)式表明logP与1/T有线性关系。作图可得一直线，斜率为－B。因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热ΔHm。
ΔHm=2.303RB (4)
当外压为101.325kPa(760mmHg)时，液体的蒸汽压与外压相等时的温度称为液体的正常沸点。在图上，也可以求出液体的正常沸点。
液体饱和蒸汽压的测量方法主要有三种：
1. 静态法：在某一固定温度下直接测量饱和蒸汽的压力。
2. 动态法：在不同外部压力下测定液体的沸点。
3. 饱和气流法：在液体表面上通过干燥的气流，调节气流速度，使之能被液体的蒸汽所饱和，然后进行气体分析，计算液体的蒸汽压。
液体饱和蒸气压的测定
1 引言
1.1 实验目的
(1) 运用Clausius-Clapeyron方程，求出所测温度范围内的液体平均摩尔汽化焓及正常沸点 (2) 掌握测定饱和蒸气压的方法
1.2 实验原理
液体的蒸气压与液体的本性以及温度有关。温度升高时，液体分子平均动能增大，蒸气压上升，反之亦然。当液体在其温度下的蒸气压等于外界压力时，液体沸腾，这个温度称为液体的沸点。在外压为𝑝⊖=101.325 kPa下液体的沸点称为标准沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系由Clausius-Clapeyron方程给出： d(ln𝑝)d𝑇=Δvap𝐻𝑚𝑅𝑇2
式中R为摩尔气体常数；T为热力学温度，Δvap𝐻𝑚是温度T下纯液体的摩尔汽化热。 假定Δvap𝐻𝑚与温度无关，对上式积分，可得
ln𝑝=−Δvap𝐻𝑚𝑅𝑇+𝐶
若将ln𝑝对1/𝑇作图，应该得到一条直线，斜率𝑚=−Δvap𝐻𝑚/𝑅，于是 Δvap𝐻𝑚=−𝑅𝑚
在不同温度下测定纯液体的饱和蒸气压，可以推出该液体的摩尔汽化焓和正常沸点了。
2 实验操作
2.1 实验用品、仪器及装置
实验使用等压管1支，稳压瓶1个，负压瓶1个，恒温槽1套，真空泵1台，干燥管一套，搅拌器一台，压力计1台，数显温度仪。 乙醇（AR） 测试装置如图2.1所示（实验中使用数显温度仪）
图2.1
2.2 实验条件
实验过程中实验室内温度19.3 °C，相对湿度30%，大气压102.15 kPa
2.3 实验操作
(1) 装置与装样。此步骤已在课前完成； (2) 检漏。将H活塞关上，打开活塞I、F和G，用真空泵抽气到压力计显示的气压为25kPa时，关闭I、F和G。等片刻后，若压力读数不变说明系统气密性良好； (3) 升温。开动搅拌器，调节加热器电压在160V左右； (4) 排气。当水浴温度超过50 °C时，等压管内液体开始沸腾，大量气泡由C管排出。沸腾3~5 min就可以除去AB间的空气及溶在液体中的空气。注意调节加热器电压，控制恒温槽温度在50 °C附近； (5) 蒸气压的测定。排气完后，缓慢打开活塞H，使体系通过毛细管慢慢吸入空气升高压力，直到稳压瓶中的压力快接近蒸气压时为止。然后调节调压器，改变加热电压，直到BC液面相对位置不变，表示温度已恒定。最后将BC液面基本调平，稳定1 min左右，迅速记下温度t，压力计P的读数； 继续用加热器加热水浴，过程中适当调节活塞H，使液体不剧烈沸腾，当温度升高2 °C时再重复上述步骤。—直升温到75 °C附近。总共测13个点； (6) 结束。实验完后，将系统与大气相通，关闭调压器，整理实验台。最后，将实验数据输入计算机进行计算。
饱和蒸汽压的测定方法
饱和蒸汽压的测定方法通常包括静态法、动态法、饱和气流法和热重分析法等。
1. 静态法：这是一种经典的测定方法，通过在一定温度下直接测量液体与其蒸气相平衡时的压力来确定饱和蒸气压。此法适用于具有较大蒸汽压的液体。在实验中会使用到真空泵、恒温槽及气压计等设备。
2. 动态法：该方法通过测量沸点随施加的外压力变化来确定蒸汽压。液体上方的总压力可调，并用一个大容器的缓冲瓶维持给定值，使用汞压力计测量压力值，加热液体待沸腾时测量其温度。
3. 饱和气流法：在一定温度和压力下，用干燥惰性气体缓慢通过被测纯液体，使气流为该液体的蒸汽所饱和。然后通过吸收法测量蒸汽量，进而计算出蒸汽分压，即为该温度下被测纯液体的饱和蒸气压。这种方法适用于蒸汽压较小的液体。
4. 热重分析法(TGA)：利用热重仪在温度T (单位K)下和缓慢的惰性气流中测定样品在一定时间内的质量损失，得到蒸发速度。再根据兰格缪尔方程建立标准曲线，确定logPT对蒸发速度函数直线的斜率和截距，然后就可以通过相同的实验条件来测定未知物质的蒸汽压了。
