异丙醇饱和蒸汽压的测定(精)

Kpapln宁 波 工 程 学 院

物理化学实验报告

专业班级 化工112 姓名 刘雨燕 序号 11402010243

同组姓名 赵应松 季森策 指导老师 付志强 姚利辉

实验日期 2012、3、22

实验名称 实验二 液体饱和蒸汽压的测定

一、 实验目的

1．掌握用等位计测定乙醇在不同温度下的饱和蒸汽压；

2．学会用图解法求乙醇在实验温度范围的平均摩尔蒸发焓与正常沸点。

二、 实验原理

在一定温度下，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下的饱和蒸气压（简称蒸气压）。

液体的蒸气压的大小与液体的种类及温度有关，它与温度的关系可以用克劳修斯—克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程来表示：

设蒸汽为理想气体，在实验温度范围内摩尔蒸发焓可视为常数，并略去液体的体积，将上式积分可得到克劳修斯—克拉佩龙方程

式中：C为积分常数。由上式可知以 对 作图的一直线，由直线斜率可以求得所测温度范围内的平均摩尔蒸发焓ΔvapHm。当外压为101.325kPa时，液体的蒸气压与外压相等时的温度成为液体的正常沸点。

本实验采用静态法测量异丙醇在不同温度下的蒸汽压。静态法是在一定的温度下，调节外压以平衡液体的蒸汽压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸mmvapVTHdTdpCTRHPaPmvap1lnmvapHKT1汽压。

实验装置图如下：

三、 实验仪器、试剂

仪器：DPCY-2C型饱和蒸汽压数字教学实验仪一套，HK-1D型恒温水槽一套，WYB-1型真空稳压包两个，稳压瓶一个，安全瓶一个。

试剂：无水乙醇（A.R）.

四、 实验步骤

1．读取室温及大气压。

2．将等位计内装有适量的待测无水乙醇，底部球管约2/3体积，U型管两边各1/2体积。

1 实验一 液体饱和蒸气压的测定

一、实验目的

1.掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。

2.了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义。

3.了解真空泵、恒温槽及气压计的使用及注意事项。

二、实验原理

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。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。

液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：

(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：

(2)

其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为 ，由斜率可求算液体的ΔvapHm。

静态法测定液体饱和蒸气压，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。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压， 2 有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图2-3-1所示：

平衡管由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，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。

《物理化学实验》

乙醇/环己烷饱和蒸气压的测定

1 实验要求

(1) 明确饱和蒸汽压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系——克劳修斯—克拉贝龙方程式。

(2) 会求不同温度下乙醇的饱和蒸汽压。初步掌握真空实验技术。

(3) 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。

(4) 回答本次实验需要讨论的4个问题。

2 注意事项

(1) 阀1和阀2是关系到实验成败的主要因素之一，因此不能有泄露现象。在实验时，阀1既是放气开关，也是压力微调开关，因此实验时一定要仔细，缓慢地调节，不可用力过猛，阀转到底后不可再转，以防扭断。同时，阀2一定要关紧，以免因阀泄露而影响实验的顺利进行和准确性。

(2) 升温时可预先漏入少量空气，以防止平衡管中的液体暴沸。

(3) 平衡管必须放置于恒温水浴的液面以下，以保证试液温度的准确度。

(4) 调节平衡阀1，平衡阀2时，压力计显示的压力值有时跳动属正常现象，待压力计上压力值稳定后方可工作。

3 问题讨论

(1) 克劳修斯—克拉贝龙方程式在什么条件下适用？

(2) 如果平衡管内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？

(3) 本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压？为什么？

(4) 测定装置中安置缓冲瓶起什么作用？

4 参考文献

(1) 东北师范大学.物理化学实验[M].北京:高等教育出版社,1982

(2) 北京师范学院化学系物化实验室教学小组.化学教育[M],1982

(3) 淮阴师范专科学校化学科.物理化学实验[M].北京:高等教育出版社,1986

(4) 印永嘉.物理化学简明手册[M].北京:高等教育出版社,1988

(5) 刘寿长,张建民,徐顺.物理化学实验[M].郑州:郑州大学出版社,2004

第一部分：思考题

实验七十四 纯液体饱和蒸气压的测量

1、简述由纯液体饱和蒸气压的测量求该液体平均摩尔汽化热的基本原理。

2. 在纯液体饱和蒸汽压测定实验中，测定装置中安置缓冲储气罐起什么作用？

3. 在纯液体饱和蒸汽压测定实验中，平衡管的U形管中的液体起什么作用？冷凝管又起什么作用？

4. 在纯液体饱和蒸汽压测定中，如何检查体系是否漏气？能否在热水浴中检查体系是否漏气？

5. 说明纯液体饱和蒸气压、沸腾温度、正常沸点和摩尔汽化热的含义。

6. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中，怎样根据数字式压力表的读数确定系统的压力？

7. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中，何时读取数字式压力表的读数？所得读数是否就是该纯液体的饱和蒸汽压？

8. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中，测定沸点的过程中，若出现空气倒灌，则会产生什么结果？

9. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中，测量过程中，如何判断平衡管内的空气已赶尽？

10. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中应注意些什么？

11. 若用纯液体饱和蒸气压测量装置测量易燃液体的饱和蒸汽压，加热时应注意什么？

12. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中，为什么ac弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎样防止空气倒灌?

13. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中，如果平衡管B、C内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？

14. 克－克方程式在什么条件下适用？

15. 用纯液体饱和蒸气压测量装置，可以很方便地研究各种液体，如苯、二氯乙烯、四氯化碳、水、正丙醇、异丙醇、丙酮和乙醇等，这些液体中很多是易燃的，在加热时应该注意什么问题？

16. 能否用纯液体饱和蒸气压测量装置测定溶液的蒸气压，为什么？

17. 液体饱和蒸汽压的测定实验中为什么要测定不同温度下样品的饱和蒸汽压？

18. 你所用的每个测量仪器的精确度是多少? 估计最后所得到的汽化热应有几位有效数字?

19. 若要测量当天大气压下纯液体的沸腾温度，该如何操作？