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![[摘要]静态法测定液体的饱和蒸气压](https://img.taocdn.com/s1/m/ad7ca63c3069a45177232f60ddccda38376be16a.png)
静态法测定液体的饱和蒸气压一、实验目的1. 掌握用静态法测定液体在不同温度下蒸气压的方法，并通过实验求出在所测温度范围内的平均摩尔气化热。
2．掌握真空泵和恒温槽的使用方法。
3．掌握福廷式大气压计的使用方法。
二、实验原理在一定温度下，与液体处于平衡状态时蒸气的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压。
密闭于真空容器中的液体，在某一温度下，有动能较大的分子从液相跑到气相；也有动能较小的分子由气相碰回液相。
当二者的速率相等时，就达到了动态平衡，气相中的蒸气密度不再改变，因而有一定的饱和蒸气压。
液体的蒸气压是随温度而改变的，当温度升高时，有更多的高动能的分子能够由液面逸出，因而蒸气压增大；反之，温度降低时，则蒸气压减小。
当蒸气压外界压力相等时，液体便沸腾。
我们把外压为 P 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的关系可用克劳修斯一克拉贝龙方程式dlnp/dt＝Δvap Hm/RT2式中： p 为液体在温度T时的饱和蒸气压：T为绝对温度；ΔvapHm 为液体摩尔气化热(J．mol-1)；R为气体常数即8.314 J．m01-1.K-l。
在温度较小的变化范围内，ΔvapHm可视为常数，积分上式可得：lnp＝－Δvap Hm/RT＋B’由此可知，若将lnp 对1/T作图应得一直线，斜率为负值。
直线斜率m＝－Δvap Hm/R ΔvapHm=-Rm本实验是在不同温度下测定乙醇的蒸气压，通常用等压计进行测量。
U型管等压计如图所示，I 球内储存液体，Ⅱ、Ⅲ管之间由U型管相连通。
当II、Ⅲ间U型管中的液体在同一水平时，表示 I、III管间空间的液体蒸气压恰与管II上方的体系压力相等；记下此时的温度和压力值，即为该温度下的蒸气压。
三、仪器设备精密数字压力计：于台；玻璃U型等压计：一支；不锈钢稳压包：一只；真空泵：一台；玻璃水浴：一套。
四、仪器的安装及调试1．如图连接实验装置。
2．精密数字压力计的使用：（1）预热：按下开关，通电预热半小时后方可进行实验，否则将影响实验精度。
&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。
液体饱和蒸气压的测定-静态法液体饱和蒸气压的测定是化学和物理领域中非常重要的实验方法之一，其对于工业生产、气体吸收和分离等领域具有至关重要的意义。
静态法是一种常用的测定液体饱和蒸气压的方法，其主要原理是通过测量液体在不同压力下的沸点来计算其蒸气压。
以下是关于静态法测定液体饱和蒸气压的详细介绍。
一、实验原理静态法是一种通过对比液体在不同压力下的沸点来计算其饱和蒸气压的方法。
在一定的温度下，液体会产生蒸气，随着压力的增加，液体的沸点会升高，而蒸气压则会降低。
因此，通过测量液体在不同压力下的沸点，可以确定其饱和蒸气压。
二、实验步骤1.准备实验器材和试剂。
需要准备的器材包括恒温水浴、压力计、温度计、接收瓶、搅拌器、胶管、注射器等。
试剂需要根据实验的需要而定，一般需要使用待测液体、惰性溶剂（如苯）以及连接胶管和注射器的硅酮橡胶密封件。
2.将恒温水浴加热到待测液体预计的沸点以上，同时将压力计和温度计连接到接收瓶上，并将其放置在恒温水浴中。
3.使用注射器抽取待测液体，并将其注入到惰性溶剂中。
在注入过程中，需要控制注射器的速度，以便使液体能够缓慢地释放到溶剂中。
4.将硅酮橡胶密封件安装在连接胶管和注射器的接口上，然后将接口连接到接收瓶上。
此时，需要确保接口处不漏气。
5.开启搅拌器，使待测液体和溶剂充分混合。
然后，将压力调整到预定值，并开始记录温度。
6.当温度达到预定值时，记录压力计和温度计的读数。
然后，将温度调整到下一个预定值，并重复上述步骤，直到获得足够的数据点。
7.将获得的数据点绘制成沸点与压力的关系图。
该图可以用来确定液体的饱和蒸气压。
三、实验注意事项1.在实验过程中，需要确保恒温水浴的温度稳定，并且压力计和温度计的读数准确可靠。
2.在注入待测液体的过程中，需要注意控制注射器的速度，以便使液体能够缓慢地释放到溶剂中。
3.在连接硅酮橡胶密封件时，需要确保其安装正确，并且接口处不漏气。
4.在绘制沸点与压力的关系图时，需要使用正确的数学模型来拟合数据点，并确定液体的饱和蒸气压。
101实验三 液体饱和蒸气压的测定——静态法一、目的要求1. 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。
2. 了解静态法测定液体饱和蒸气压的原理。
3. 掌握真空泵、恒温槽及气压计的工作原理和使用方法。
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。
二、基本原理在一定温度下，处于密闭的真空容器中的液体，一些动能较大的液体分子可从液相进入气相，而动能较小的蒸气分子因碰撞而凝结成液相，当二者的速度相等时，气液两相建立动态平衡，此时液面上的蒸气压力就是该温度下的饱和蒸气压。
纯液体的蒸气压是随温度的变化而改变的，当温度升高时，分子运动加剧，更多的高动能分子由液相进入气相，因而蒸气压增大；反之，温度降低，则蒸气压减小。
液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克拉贝龙—克劳修斯方程式来表示2RTH dT P ln d m∆= （3.1） 式中P 为液体在温度T 时的饱和蒸气压（Pa ），T 为热力学温度（K ），△H m 为液体摩尔气化热（J ·mol －1），R 为气体常数。
如果温度变化的范围不大，△H m 可视为常数，将上式积分可得θP Plg＝－RT .H m 3032∆＋C （3.2）式中C 为积分常数，此数与压力P 的单位有关。
由上式可见，若在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以θPP lg对T 1作图，可得一直线，直线的斜率为－R .H m 3032∆，而由斜率可求出实验温度范围内液体的平均摩尔气化热△H m 。
当液体的蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同，液体的沸点也不同，我们把液体的蒸气压等于101.325KPa 时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。
从图中也可求得该液体的正常沸点。
测定液体饱和蒸气压常用以下三种方法： （1）饱和气流法在一定的温度和压力下，让一定体积的空气或惰性气体以缓慢的速率通过一个易挥发的待测液体，使气体被待测液体的蒸气所饱和。
实验二液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的与要求：对液体饱和蒸汽压与温度的关系作实验上的研究。
根据建立起的经验方程式，求算液体的平均摩尔汽化热。
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：(2－1)D H：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，D H可视为为常数(实际上D H与温度有关)。
积分上式得：(2－2)或 (2－3)常数，。
(3)式表明与有线性关系。
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D H。
(2－4)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。
本实验利用第二种方法。
此法基于在沸点时液体的饱和蒸汽压与外压达到平衡。
只要测得在不同外压下的沸点，也就测得在这一温度下的饱和蒸汽压。
四、仪器和药品：液体饱和蒸汽测定仪1套抽气泵1台福廷式压力计1支加热电炉1个搅拌马达1台1/10°C温度计2支五、装置简介：图2--1中，平衡管由三个相连通的玻璃球构成，顶部与冷凝管相连。
冷凝管与U形压力计6和缓冲瓶7相接。
在缓冲瓶7和安全瓶11之间，接一活塞9，用来调节测量体系的压力。
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、明确液体饱和蒸汽压的定义及其实用意义。
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、通过实验数据处理，求得所测液体在不同温度下的饱和蒸汽压，并绘制出蒸气压温度曲线，计算出液体的平均摩尔汽化热。
二、实验原理在一定温度下，液体与其蒸汽达到平衡时的压力称为该温度下液体的饱和蒸汽压。
当液体的蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾。
静态法测定液体饱和蒸汽压是在一定温度下，直接测量处于平衡状态时的蒸汽压力。
假设被测量液体的蒸汽压为 p，实验装置中所加的外压为 p 外，当 p ＝ p 外时，液体发生沸腾。
此时，外压 p 外的大小就等于液体的饱和蒸汽压 p。
克劳修斯克拉贝龙方程表示了液体饱和蒸汽压与温度的关系：ln(p/p) ＝ΔvapHm/（R·T) ＋ C其中，p 为液体在温度 T 时的饱和蒸汽压，p为标准大气压，ΔvapHm 为液体的摩尔汽化热，R 为摩尔气体常数，T 为热力学温度，C 为积分常数。
通过测定不同温度下液体的饱和蒸汽压，并以 ln(p/p) 对 1/T 作图，可得一直线，其斜率为ΔvapHm/（R)，从而可求得液体的摩尔汽化热ΔvapHm。
三、实验仪器与试剂1、仪器饱和蒸汽压测定装置一套，包括等压计、稳压瓶、温度计、恒温槽、气压计。
真空泵及附件。
2、试剂无水乙醇（分析纯）。
四、实验步骤1、装置安装将等压计、稳压瓶、温度计等按实验装置图连接好。
检查装置的气密性，确保系统无漏气现象。
2、装样洗净等压计，烘干后在等压计的 U 形管内加入适量的无水乙醇。
3、排除系统内的空气打开真空泵，抽气至等压计内的液体沸腾 3 5 分钟，以排除系统内的空气。
关闭真空泵，观察等压计内的液面，若液面在数分钟内保持不变，则表明系统内的空气已排尽。
4、测定不同温度下的饱和蒸汽压开启恒温槽，调节温度至某一设定值，并保持恒温。
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气压。
2.学会用图解法求乙醇在实验温度范围内的平均摩尔蒸气焓与正常沸点。
二、实验原理一定温度下，液体纯物质与其气相达平衡时的压力，称为该温度下该纯物质的饱和蒸气压简称蒸气压。
纯物质的蒸气压随温度的变化可用克拉佩龙方程表示：dP/dT = ΔvapH m/(TΔV m)设蒸气为理想气体，在实验温度范围内摩尔蒸气焓ΔvapH m可视为常数。
并略去液体的体积，积分得：ln(P/pa) = -ΔvapH m/R*(1/T) +C本实验采用静态法直接测定乙醇在一定温度下的蒸气压。
三、仪器与试剂仪器： DPCY-2C型饱和蒸气压教学实验仪1套，HK-1D型恒温水槽1套，WYB-1型真空稳压包1个，稳压瓶1个，安全瓶1个。
试剂：无水乙醇。
四、实验装置图五、实验步骤1.读取室温及大气压。
2.装样。
将等位计内装入适量待测液体乙醇，A球管约2/3体积，U形管两边各1/2体积，然后按图装好各部分。
3.教学实验仪置零。
打开教学实验仪装置，预热5分钟，选择开关打到KPa,按下面板上的置零键，显示值为00.00数值（大气压视为0看待）。
4.系统气密性检查除了真空泵前的安全瓶活塞通大气外，其余活塞都关上，接通真空泵电源关闭与真空连接的安全瓶活塞，开始抽真空。
抽气减压至压力显示-40~-53KPa时，关闭三通活塞，使系统与真空泵，大气都不相通，观察压力示数。
5.排除球管上方空间内的空气。
打开HK-1D型恒温电源，设定温度为25℃，接通冷凝水，同时调节搅拌器匀速搅拌，其目的是使等位计内外温度平衡，用WYB-1型真空稳压包控制抽气速度，抽气减压气泡逸出的速度以一个一个地逸出为宜至液体轻微沸腾，此时AB弯管内的空气不断随蒸气径C管逸出，如此沸腾3-5min可认为空气被排出、除干净（压力显示约-94KPa）。
抽气结束后，先关闭真空稳压包上与稳压瓶相连的阀门，再关闭另一侧门，打开与真空泵连接的安全瓶活塞，使其通大气，最后关电源。
实验三 液体饱和蒸气压的测定——静态法
一、实验目的
1．了解用静态法测定无水乙醇在不同温度下蒸气压的原理，进一步理解纯液体饱和蒸气压与温度的关系。
2．掌握真空泵、恒温槽的使用及压力的测定。
3．学会用图解法求所测温度范围内的平均摩尔汽化热及正常沸点。
二、实验原理
一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快和它的蒸气建立动态平衡，即蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面逃逸的速度相等，此时液面上的蒸气压力就是液体在此温度时的饱和蒸气压，液体的蒸气压与温度有一定关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从液面逸出的分子数增多，蒸气压增大。
反之，温度降低时，则蒸气压减小。
当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同。
我们把外压为101325Pa 时沸腾温度定为液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯—克拉贝龙(Clausius —Clapeyron)方程式来表示:
2
ln RT
H dT p d m
∆= (2.1) 式中p 为液体在温度T 时的饱和蒸气压(Pa)，T 为热力学温度(K)，ΔH m 为液体摩尔汽化热，R 为气体常数。
在
温度变化较小的范围内，则可把ΔH m 视为常数，当作平均摩尔汽化热，将上式不定积分得：
A RT
H p m
+∆-
=303.2lg (2.2)
式中A 为积分常数，与压力p 的单位有关。
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，以lgp 对1/T 作图，可得一直线，而由直线的斜率可以求出实验温度范围的液体平均摩尔汽化热ΔH m 。
静态法测蒸气压的方法是调节外压以平衡液体的蒸气压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸气压。
其实验装置如图Ⅱ-2-1所示。
所有接口必须严密封闭。
图Ⅱ-2-1 静态法测定液体饱和蒸气压的装置
三、实验仪器和试剂
恒温装置1套；真空泵及压力缓冲控制罐l 套；气压计1台，等位计图II-2-2支，数字式低真空测压仪（DP-A 精密数字压力计）l 台。
无水乙醇(A.R.)。
四、实验步骤 1．装样
从等位计R 处注入无水乙醇液体，使A 球中装有2／3的液体，U 形B 管中的双臂大部分（三分之二左右）
有液体，若液面过高或过低，要做适当调整。
2．检漏
①将装妥液体的等位计，按图Ⅱ-2-1接好（要保持等压计垂直），打开冷却水。
②保持压力缓冲控制罐调节阀1、2、3开启（调节阀顺时针关闭，逆时针开启），低真空测压仪检零指示，数字显示为0.000。
打开真空泵抽气系统，关闭调节阀3，使低真空测压仪上显示压差4000Pa～5300Pa(300mmHg~400mmHg)。
关闭调节阀1、2，注意观察压力测量仪的数字的变化。
如果系统漏气，则压力测量仪的显示数值逐渐变小。
这时细致分段检查，寻找出漏气部位，设法消除。
3．饱和蒸气压测定
保证系统不漏气后，调节恒温槽至所需温度后，缓缓打开调节阀1、2，缓缓抽气，控制抽气速度，以B管中冒出气泡一个一个逸出为准，使A球中液体内溶解的空气和A、B空间内的空气呈气泡
状通过B管中液体排出，（抽气速度不宜过快，以防止无水乙醇冲出）。
抽气若干分钟后，
关闭活塞1、2和真空泵，保持管B中仍有气泡不断逸出（即无水乙醇是沸腾状态），几
分钟后，十分缓慢开启调节阀3，使空气缓慢进入测量系统，直至B管中双臂液面等高，
迅速关闭调节阀3，从压力测量仪上读出压力差。
同法再抽气，再调节B管中双臂等液面，
重读压力差，直至两次的压力差读数相差无几。
则表示A球液面上的空间已全被无水乙
醇充满，记下压力测量仪上的读数。
特别注意的是：开启调节阀3时，一定要非常小心，若不小心放入空气过多，使管C 中的液面比B中的低，但无空气透过液体进入A空间，可以打开调节阀2再稍微抽一下
气（因为缓冲罐中的压力比系统小），使管C中的液面等于或高于B管液面，若高于B面
则再打开调节阀3使其相平。
若有气泡倒冲入管A中，则应重新抽气测量。
用上述方法测定6个不同温度时无水乙醇的蒸气压。
(每个温度间隔为5K左右)。
4．测量结束后，要先缓慢打开调节阀2、3缓慢放入空气，消除压差。
在实验前后各从气压计读取一次当天的大气压，取其平均。
五、数据记录及处理
1、记录压力计读数，并对数据进行处理。
表1无水乙醇的饱和蒸气压和温度对应关系
t/℃T/K 压力计读数/kPa 饱和蒸气压p/ kPa1/T 103㏑p/kPa
16.05 289.25 -64.88 36.10 3.457 3.586
21.02 294.22 -62.13 38.85 3.399 3.660
26.00 299.20 -59.37 41.61 3.342 3.728
31.02 304.22 -56.53 44.45 3.287 3.794
36.08 309.28 -53.51 47.47 3.233 3.860
-ΔH m/R=K;ΔH m=1.11X8.314=9.23J .mol -1K -1
2、作㏑p ～1／T 图，进行直线拟合，求出无水乙醇蒸气压和温度关系式⎪⎭
⎫
⎝⎛+-
=A T B p lg 中的A 、B 值。
3、试求实验温度范围的平均摩尔汽化热，及正常沸点。
六、思考与讨论
1、为什么等压计中A 中的空气要赶尽? 怎样判断空气已赶尽？如何保证测量准确。
液体的饱和蒸汽压测得是液体中的气相与液相达到动态平衡时的状态，因此等压计A 中的空气要赶尽。
缓慢抽气使A 中溶解的气体及A,B 间的气体以气泡的形式从B 管液体中排出。
2、温度愈高测出的蒸气压误差愈大，为什么?
动能较大的分子从液相到气相的速率，等于动能较小的分子由气相回到液相的速率时，达到了动态平衡。
温度越高，液相到气相与气相到液相就越不易达到动态平衡，蒸汽压误差越大。
3、克劳修斯—克拉贝龙(Clausius —Clapeyron)方程式在什么条件下适用？ 这一公式可应用于任何纯物质（即单组份）的两相平衡系统。
4、测定蒸气压的方法除本实验介绍的静态法外还有动态法，气体饱和法等。
但以静态法准确性较高。
动态法是利用测定液体沸点求出蒸气压与温度的关系，即利用改变外压测得不同的沸腾温度，从而得到不同温度下的蒸气压，对于沸点较低的液体，用此法测定蒸气压与温度关系 是比较好的。
七、实验注意事项
1．整个实验过程中，应保持等位计A 、B 液面间的空气排净。
2．抽气的速度要合适。
必须防止等位计内液体沸腾过剧，致使B 管内液体被抽尽。
3．蒸气压与温度有关，故测定过程中恒温槽的温度波动需控制在1.0±K 。
4．实验过程中需防止B 管液体倒灌入A 球内，带入空气，使实验数据偏大。
