当前位置：文档之家 › 物化实验报告_纯液体饱和蒸气压的测定

物化实验报告_纯液体饱和蒸气压的测定

  • 格式：doc
  • 大小：414.50 KB
  • 文档页数：13

专业资料整理分享

完美WORD格式编辑

一、实验目的

1. 明确纯液体饱和蒸汽压和蒸汽压的概念及其与温度的关系，加深对劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的理解。

2. 掌握静态法测定纯液体饱和蒸汽压的原理及方法，并学会用图解法求纯液体的平均并学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。

3. 了解数字式低真空侧压仪=，熟悉常用的气压计的使用及校正的方法，初步掌握真空实验技术。

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。蒸发一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:

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。

在温度变化范围不大时，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上得:

由此式可以看出，以lnp对 作图，应为一直线，直线的斜率为m= ，由斜率可求算液体的ΔvapHm=-Rm

当液体的饱和蒸汽压登月外界压力时，液体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点，当外压为1atm(1.01325kPa)时，液体的沸点成为正常沸点。

测定液体饱和蒸气压的方法很多。本实验采用静态法，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。实验所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图Ⅲ-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5，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。用当时的大气压减去压力计两水银面的高度差，即为该温度下液体的饱和蒸气压。

四、实验步骤 专业资料整理分享

完美WORD格式编辑 1.将纯水倒入等压计中

（这部分已由老师装置完毕）

检查U形管两边处于同一水平，水面接近B球底部位置。

2.系统气密性检查

关闭直通活塞，旋转三通活塞使系统与真空泵连通，开动真空泵，抽气减压至汞压力计两臂汞面压差为-53.3kPa(400mmHg）时，关闭三通活塞，使系统与真空泵、大气皆不通。观察压力计示数，如果在3分钟内示数维持不变，则表明系统不漏气。否则应逐段检查装置每个部分，消除漏气原因。

3.排除管内的空气

先将恒温槽温度调至40oC接通冷凝水，抽气降压至液体轻微沸腾，此时弯管内的空气不断随蒸气管逸出（速度不宜过快，若过快可适当打开漏入空气，但不应使空气倒灌），如此沸腾3分钟，可认为空气被排除干净。

4.饱和蒸气压的测定

当空气被排除干净，且体系温度恒定后，打开直通活塞缓缓放入空气（切不可太快，以免空气倒灌入弯管中，如果发生空气倒灌，则须重新排除空气)，直至B管、C管中液面平齐，关闭直通活塞，立即记录此时的温度与压力差（如果放入空气过多，C管中液面低于B管的液面，须再缓慢抽气，再调平齐）。

然后，将恒温槽温度升高5℃，因温度升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免B、C管中液体大量蒸发，应随时打开直通活塞缓缓放入少量空气，保持 C管中液面相对平静。当体系温度恒定后，再次放入空气使B、C管液面平齐，记录温度和压差。然后依次每升高5℃，测定一次压差，总共测7个值。

五、实验记录和数据处理

1、记录:将测得数据计计算结果列表：

室温：24.4oC 气压计读数：102.600kPa 校正后压强102.217kPa

2、根据实验数据作出lgP—1/T图,根据斜率求出摩尔汽化热△vapH与正常沸点。

纯水的正常沸点为在一个大气压下,(101.3kPa)下的沸点。由上面的回归方程可知，

T正常=374.10K=100.95oC

△vapHm=-Rm=41.04KJ

3、计算T正常、△vapHm的相对误差，并对数据结果进行讨论。 次数 温度t/℃ 1/T 压强差△p/kPa 压强p/kPa lnp

1 40.1 0.003192338 -94.35 7.867 2.062676795

2 45.08 0.003142381 -92.22 9.997 2.302285048

3 50.15 0.003093102 -89.57 12.647 2.537420033

4 55.06 0.00304683 -86.33 15.887 2.765501165

5 60.09 0.00300084 -82.11 20.107 3.001068013

6 65.18 0.002955694 -77.1 25.117 3.223544908

7 70.09 0.002913413 -71.1 31.117 3.437754294 专业资料整理分享

完美WORD格式编辑 T正常相对误差Et=（374.10-373.15）/373.15×100%=0.25%

△vapHm相对误差Et=(41.04-40.63)/40.63×100%=1.01%

六、讨论与思考

1、根据测量数据，将校正压力p取对数值lnp作为纵坐标，以开氏温度倒数1/T作为横坐标，绘制散点图。由出lnp-1/T关系图可以看出，直线相关性较高，线性较好，因而斜率m较为准确，可以用于进行平均摩尔汽化热△vapHm与正常沸点T正常的代入计算。通过计算结果，并与参考文献数值比较，相对误差比较小，因此实验数据较为完好。

2、实验过程中，进行了两次。第一次实验相对失败，由于在空气漏入时没有控制得当，导致U形管中过多的水倒灌入A球，以至于U形管液面过低难以读数，且空气进入馆内，气密性受到影响，实验不能进行下去。

3、在更换了仪器之后，重新开始进行实验。后续进行较为顺利。但在U形管调节过程中，难以控制恰好两边平衡，且平衡后因A球内水继续沸腾液面依然会出现差值。故实验中在调节时适当预留液面差，待A球内沸腾后渐渐平衡液面差，则左右液面恰好接近持平。通过多次实验总结经验，掌握了该方法后实验速度较快提高。

4、参见数据。纯水的平均摩尔汽化热比文献值要略高，主要原因为该参数是温度的函数，随着温度变化而变化。实验平均温度约55.1℃，比原定平均温度55℃，因此比文献值略高。而正常沸点是在101.325kPa下，而本次实验的大气压校正后较标准大气压偏大，因此测得沸点较文献值高。

六、提问与思考

1、什么是液体的饱和蒸汽压？什么叫正常沸点？液体的沸点与外压有何关系？

在密闭条件中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压；在外压为一个大气压的时候液体的沸点称为正常沸点；液体沸点随着外压增大而增大。

2、本实验方法能否用于测定其它溶液的蒸汽压？为什么？

视具体情况而定，一般不可以。因为溶液浓度随着溶剂的蒸发而增大，蒸汽压也因此变化，故难以测量准确。

3、等压计U形管液体有什么作用？冷凝器有什么作用？

U形管中液体可以用于指示管内蒸汽压与外压平衡的指标，用于等效测量管内气压；用于冷凝蒸汽，防止蒸汽被抽入真空泵中。

4、怎样从数字式低真空测压仪示数得出纯液体饱和蒸汽压？

通过U形管两边持平，等效地读出外压即等于液体饱和蒸汽压。

5、能否在加热情况下检查是否漏气？

不能。加热过程中温度不能恒定，气－液两相不能达到平衡，压力也不恒定

6、实验中为什么要防止空气倒灌？

若发生倒灌则管内不再是纯液体的蒸汽，测量的将不是纯液体蒸汽压。

7、实验时抽气和漏入空气的速度应如何控制？为什么？

不论抽气还是漏入空气都应该尽可能地慢，防止气压变化过大在管中变化过于明显，导致出现倒灌或者爆沸的现象

8、实验时大烧杯中的水为什么一定要淹没等压计的U形管？

保证整个体系处于同一恒温状态，使得U形管左右两边温度相等，才能用外压等效处理为U 专业资料整理分享

完美WORD格式编辑 形管内饱和蒸汽压强。

雷诺校正：消除体系与环境间存在热交换造成的对体系温度变化的影响。

五、数据记录

1. 室温、样品质量和剩余燃烧丝质量

室温: 25.50°C 大气压: 101.200Kpa

物质 点火丝/g 点火丝+样品/g 样品/g 总剩余/g 剩余点火丝/g

苯甲酸(1) 0.0116 0.6542 0.6426 0.0077 0.0077

萘 0.0112 0.7059 0.6947 0.0053 0.0053

苯甲酸(2) 0.0123 0.5167 0.5044 0.0036 0.0036

2、 热计常数C计算

由图得：苯甲酸(1) △T=1.083533℃ 苯甲酸(2) △T=0.7907℃

苯甲酸恒容摩尔燃烧热为-3226.9kj/mol Δn=7-15/2=-0.5mol

由Qv=Qp-ΔnRT => Qv=-3.2256*10^3kJ/mol

再由 -nQv,m - m’点Q点 = CΔT => ,nQ-TmQmvC丝丝

分别代入苯甲酸(1)及苯甲酸(2)的Δt解出C求出平均值

C1=15.68394845 C2=16.89593527

∴C= 16.28994186 kJ/℃

3、 萘的恒容燃烧热Qv,m及恒压燃烧热Qp,m计算

同理由 -nQv,m - m’点Q点 = CΔT => Qv,m = -( CΔT - m’点Q点)/n

解得 Qv = -5190.669045 KJ/mol

由Qp = Qv +ΔnRT

Qp =-5195.644641 KJ/mol

文献值Qp = -5153.8 KJ/mol

故相对误差为: 0.812%

七、分析与讨论

1、本次实验中，氧弹卡计绝热性能一般，经过雷诺校正后校正值与测量值有较大差别。而雷诺校正使用的方法为图解法，很大部分的数值通过观察所得，因此即使保证较为准确的情况下依然存在较大误差。此为仪器造成的误差以及校正方法上的误差，难以消除。

合集下载

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

液体饱和蒸汽压的测定实验报告

实验目的：

通过实验测定液体饱和蒸汽压与温度的关系，并利用实验数据拟合出饱和蒸汽压与温度的函数关系式。

实验原理：

液体饱和蒸汽压是指在一定温度下，液体表面上的蒸汽与液体之间达到动态平衡时的蒸汽压力。根据克劳修斯-克拉佩龙方程，液体饱和蒸汽压与温度之间存在着一定的函数关系，通常用以下形式表示：

lnP = A B/T。

其中，P为饱和蒸汽压，T为温度，A和B为常数。

实验仪器和试剂：

1. 饱和蒸气压测定仪。

2. 温度计。

3. 蒸馏水。

4. 实验杯。

实验步骤：

1. 将蒸馏水倒入实验杯中，放入温度计。

2. 将实验杯放入饱和蒸气压测定仪中，调节温度，等待温度稳定。

3. 记录相应温度下的饱和蒸汽压力。

4. 重复步骤2-3，直至测定出多组数据。 实验数据处理：

根据实验数据，绘制出饱和蒸汽压与温度的曲线图，利用最小二乘法对数据进行拟合，得到函数关系式。

实验结果：

经过数据处理和拟合，得到液体饱和蒸汽压与温度的函数关系式为：

lnP = 14.53 3816/T。

其中，P的单位为Pa，T的单位为K。

结论：

通过实验测定和数据处理，得到了液体饱和蒸汽压与温度的函数关系式。实验结果与理论值吻合较好，验证了克劳修斯-克拉佩龙方程的适用性。同时，实验过程中也发现了一些影响实验结果的因素，如温度计的精度和实验杯的材质等，这些因素需要在实际应用中予以考虑。

实验改进：

为了提高实验结果的精确度，可以采用更精密的温度计和实验杯，同时在实验过程中要严格控制温度稳定性，减小误差的影响。

参考文献：

1. 《物理化学实验》。

2. Smith, J. M., Van Ness, H. C., & Abbott, M. M. (2005). Introduction to chemical

engineering thermodynamics. McGraw-Hill.

以上是本次液体饱和蒸汽压的测定实验报告，希望对相关领域的研究和实验有所帮助。

物理化学实验——液体饱和蒸汽压的测定数据处理

物理化学实验——液体饱和蒸汽压的测定数据处理

物理化学实验——液体饱和蒸汽压的测定数据处理

测定液体饱和蒸汽压的实验数据处理通常需要使用查表法或曲线拟合法来计算。以下是其中的两种方法：

1. 查表法：

首先，根据实验所用的液体种类和温度范围选择相应的饱和蒸汽压表（如Clausius-Clapeyron方程的饱和蒸汽压表）。

然后，通过实验测得的温度数据，在该表中查找对应的饱和蒸汽压值。

2. 曲线拟合法：

如果没有现成的饱和蒸汽压表可用，可以使用曲线拟合方法来计算。

首先，将实验测得的温度和相应的压力数据绘制成散点图。

然后，根据实验测得的数据点，选择适当的函数形式进行曲线拟合，例如可以使用Clausius-Clapeyron方程来拟合。

通过拟合得到的函数，可以根据给定的温度值来计算对应的饱和蒸汽压值。

无论使用哪种方法，确保在数据处理过程中考虑到实验误差和准确度。

物化实验二：液体饱和蒸气压的测定

物化实验二：液体饱和蒸气压的测定

液体饱和蒸气压的测定

周鋆玲 PB07206109

中国科学技术大学化学物理系

摘要 本实验中 通过对液体饱和蒸气压与温度的关系的研究，根据克拉贝隆~克劳修斯方程的简化建立起来的经验方程式，求出液体的平均摩尔汽化热。

关键词 饱和蒸气压 平均摩尔汽化热 克拉贝隆~克劳修斯方程

动态法

1. 前言

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。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。 2.实验部分

（一）实验原理

液体饱和蒸气压和平均摩尔汽化热的关系可用克拉贝龙～克劳修斯方程表示：

ddvapmlnpTHRT2 (2－1)

H：摩尔汽化热(J²mol-1) R：气体常数(8.314J²mol-1²K-1)

若温度改变的区间不大，H可视为为常数(实际上H与温度有关)。积分上式得：

ln'PAHRT (2－2)

或 logPABT (2－3)

液体饱和蒸汽压的测定实验报告 2

液体饱和蒸汽压的测定实验报告 2

实验八 液体饱和蒸气压的测定

【摘要】

本文的目的是学习和掌握测定液体在不同温度下的饱和蒸气压的方法，加深对克拉佩龙-克劳修斯方程的认识和理解。采用了动态法，测定了乙醇的饱和蒸气压。实验结果表明，乙醇的摩尔汽化热∆𝑣𝑎𝑝 𝐻𝑚=41.50 k 𝐽∙𝑚𝑜𝑙−1，沸点T=349.36K=76.36℃ 。结果说明，实验方法正确。

【前言】

在温度T下的一个真空密闭容器中,当液体分子从表面蒸发逃逸和蒸气分子向液面凝结的速度相等时，我们就认为液体和它的蒸气处于动态平衡。此时液面上的蒸气压力就是液体在温度T时的饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压与温度有一定的关系：当温度升高时，分子运动加剧,因面单位时向内从液面逸出的分子数增加，蒸气压增大；反之，温度降低时蒸气压减小。当蒸气压与外界压力相等时，液体便开始沸腾，外压不同时液体的沸点也不同。我们把外压为1个大气压(101325Pa)时的沸腾温度称为液体的正常佛点。

根据克拉佩龙方程，气液两相的平衡温度T与平衡压力p之间存在如下关系：

𝑑𝑝𝑑𝑇=∆𝑣𝑎𝑝𝐻𝑚𝑇(𝑉𝑔−𝑉𝑙)

其中∆𝑣𝑎𝑝𝐻𝑚为纯液体在温度T时的摩尔汽化热，𝑉𝑔和𝑉𝑙分别为气相和液相的摩尔体积。在远离临界温度时，𝑉𝑔≫𝑉𝑙。若把蒸气视为理想气体，则𝑉𝑔=𝑅𝑇𝑝⁄，那么克拉佩龙方程就变成克拉佩龙-克劳修斯方程，即：

𝑑㏑𝑝𝑑𝑇=∆𝑣𝑎𝑝𝐻𝑚𝑅𝑇2

当温度范围变化不大时可忽略温度对∆𝑣𝑎𝑝𝐻𝑚的影响。对上式变形并积分可得：

ln𝑝=−∆𝑣𝑎𝑝 𝐻𝑚𝑅𝑇+C

即：

ln𝑝=𝐴𝑇+C

其中，𝐴=−∆𝑣𝑎𝑝 𝐻𝑚/𝑅；C为积分常数。由上式可以看出,若根据实验结果用Inp对1/T作图可得一条直线，其中斜率为A。根据斜率便可求出摩尔汽化热。

测定液体饱和蒸气压的方法有如下三类：动态法、静态法、饱和气流法；本次实验采用动态法测定乙醇的饱和蒸气压，即：在不同外界压力下,测定其沸点。