物理化学实验电子教案

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1、物理化学实验电子教案主讲：胡新根博士，教授联系电话：664485，13705884485祝大家学习愉快，天天进步！2021/7/1液体饱和蒸气压与温度的关系液体饱和蒸气压与温度的关系2021/7/1实验目的及要求1学习动态法测定液体饱和蒸气压与温度的关系。用等压计测定在不同温度下乙醇的饱和蒸气压。使用克劳修斯—克拉佩龙关系式计算水的汽化热。掌握气压计、U型管压差计的使用方法和真空泵的使用。学习Matlab处理实验数据。2021/7/1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

2、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。2021/7/1实验原理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。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就不同。我们把外压为1个标准压力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表示；（3-1）2021/7/1实验原理式中：p为液体

3、在温度T时的饱和蒸气压；T为绝对温度；ΔH气为液体摩尔气化热（J.mol-1）；在温度较小的变化范围内，ΔH气可视为常数，积分（3－1）式可得：（3-2）或（3-3）由（3-3）式可知，若用lgP对1/T作图应得一直线，斜率为；2021/7/1实验原理测定液体饱和蒸气压的方法主要有以下三种：1．饱和气流法在一定温度和压力下通过一定体积巳被待测液体所饱和的气流，用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的重量，便可计算蒸气的分压，这个分压就是该温度下被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较小的液体。2．静态法2021/7/1

4、实验原理在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。3．动态法利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，测定液体在不同外压时的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。这些方法中以静态法准确性较高，即使蒸气压只有1333Pa(10mmHg)左右也可测定。静态法以等位计的两2021/7/1实验原理臂液面等高来观察平衡较灵敏。对较高温度下的蒸气压测定，由于温度难以控制而准确度较差。动态法的优点是对温度的控制要求不高，对于沸点低于100℃的液体，如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙

5、酸等亦可达到一定的精确度。饱和气流法不仅可测液体的饱和蒸气压，亦可测定固态易挥发物质，如碘的蒸气压。它的缺点是通常不易达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。故这种方法通常只用来求溶液蒸气压的相对降低。由图解法求得直线的斜率即可由此得到液体的摩尔气化热（J.mol-1）：ΔH气=-2.303Rm(3-4)2021/7/1仪器和试剂图3-18动态法液体饱和蒸气压测定装置1-调压器，2-电热套，3-三颈瓶，4-沸石，5-纱布，6-温度计，7-温度计，8-冷凝管，9-压差计，10、11、12-三通阀，13缓冲瓶，14-接抽气装置如图3

6、-18装置一套，调压器（1kVA）1台，电热套（300-500W）1个，真空泵及附件1套。2021/7/1实验步骤1．准确读取实验时的大气压，实验结束时再读取一次，取平均值。2．先用洗液清洗三颈瓶，再用自来水冲洗，最后用蒸馏水洗两次。瓶内加约1/2的蒸馏水，加入少许沸石。测温的温度计头用纱布包裹，部分浸入水中。用橡皮筋将测环境温度的温度计与测体系温度的温度计绑在一起，但要能移动，作露茎校正。3．系统检漏：启动真空泵，系统减压400-500mmHg后，关闭真空泵，5分钟后系统压力不发生变化，则属正常。2021/7/1实验步骤否

7、则，检查各连接处是否漏气，可用少许真空酯涂在该处。4．测定水在不同外压下沸腾的温度：启动真空泵，让体系压力低于环境压力约300-400mmHg左右。加热，让水平稳地沸腾，调整测露茎的温度计水银球于测体系温度的温度计汞柱露出部分的中部。隔2-3分钟读数，两次读数基本没有变化时,记录t观和t环，同时记录压差计的读数。降低体系与环境的压差约20-30mmHg，同样测定。直到体系与环境无压差，测定不少于10次。2021/7/1数据处理1．数据记录被测液体室温大气压：开始读数结束读数平均值温度值t观t环t校1/Th左h右Δhplnp2

8、021/7/1数据处理2．绘p~T图3．用Matlab绘制lnp~1/T图（操作方法见附录2，p.118-119），求ΔH气化4．求水的正常沸点。本实验也可以测定其他各种纯液体，如乙醇、丙酮等的蒸气压和平均摩尔汽化热。2021/7/1实验注意事项1.整个实验过程中，应保持等位计I球液面上的