乙醇饱和蒸汽压的测定

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1、化学实验报告纸液体饱和蒸气压的测定1.实验目的（要求）(1)掌握等压管测定液体饱和蒸气压的原理和方法。(2)了解蒸气压的概念和影响因素。(3)学会应用克－克方程，求得乙醇的摩尔气化热。(4)学会温度计露出校正方法。2.实验原理（概要）在一定温度下，纯液体与其蒸气达到相平衡状态时的压力，称为该液体在此温度下的饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压与液体的本性及温度等因素有关，纯液体饱和蒸气压随温度上升而增加。根据热力学理论可以导出饱和蒸气压与温度的关系式，此式称克拉贝龙－克劳修斯方程，简称克－克方程。其微分

2、式如下：（S20-1）式中p为纯液体饱和蒸气压，T为绝对温度，△vapHm为液体的摩尔气化热，R为通用气体常数。当上述各物理量用SI制单位时，R＝8.314Jmol－1K－1。在一定外压下，纯液体与其蒸气达到气液平衡时的温度称为沸点。因此，克-克方程也表示纯液体的外压p与沸点T的关系。在101325Pa的外压下，纯液体的沸点称为正常沸点。纯液体的气化热随温度上升而降低。通常温度下，气化热随温度变化较小，在临界温度附近，气化热急剧下降。在临界温度时，纯物质气化热为零。当远离临界温度，而且温度变化较

3、小时，气化热△vapHm可视为常数。对式（S20－1）不定积分，得：（S20-2）式中，C为不定积分常数。由此式可知，lnp与1/T成直线关系。以1np与1/T的实验值作图，应得直线，若直线斜率为m，则：△vapHm＝-mR（S20-3）7化学实验报告纸此△vapHm为实验温度范围内的平均摩尔气化热。根据热力学推导，液体气化热与温度的关系式为：（S20-4）式中，Cp,m（g）及Cp,m（l）分别为纯物质饱和蒸气及饱和液体的恒压摩尔热容。如果此热容差与温度成直线关系，Cp,m（g）－Cp,m（l

4、）＝△a＋△bT，则代入式（S20-4），可积分得气化热与温度的关系式如下：（S20－5）式中△H0，△a及△b均为常数。将式（S20－5）代入式（S20－1）进行不定积分，得：（S20－6）式中A为不定积分常数，合并常数得：1np＝A＋BT－1＋C1nT＋DT（S20－7）根据实验测得不同温度T时的饱和蒸气压p，按最小二乘法可求出式（S20－7）中各常数A、B、C、D。根据式（S20－6）中各常数与式（S20－7）中各常数的对应关系可求得气化热与温度关系式为：△vapHm＝－BR＋CRT＋DR

5、T2（S20－8）热容差与温度的关系式为：Cp,m(g)－Cp,m(l)＝CR＋2DRT（S20－9）本实验采用等压管法测定乙醇的蒸气压。等压管如图S20－1所示。在管a处装有乙醇，其上方为乙醇蒸气和空气。如在管b中气相为纯乙醇蒸气，具有实验温度下的饱和蒸气压，液体乙醇与管a相通。当改变图S20－1中P外，使管a、b中的液面相平时，乙醇的饱和蒸气压p*和等压管外的压力P外相等，p*＝P外。如用水银压差计测量P外，则P外＝P大气-Ph式中Ph为压差计上左右水银柱的高度差所代表的压力差，P大气为外界

6、的大气压力。所以：7化学实验报告纸p*＝P大气－Ph（S20-10）1.实验操作过程概述1.将洗净烘干的等压管a、b处各装入适量的无水乙醇。将管b放入管a中，注意勿使空气进入管b。2.装好等压管，打开通入冷凝器3的冷却水。检查好管线后启动真空泵，转动考克10，使真空泵接通装置。当U型压差计上汞高差达600mm左右时，转动考克10，使真空泵接通大气并隔绝装置，停止真空泵。检查系统真空度是否稳定。若一分钟内水银面变化小于1mm，可认为系统不漏气，可进行实验。如果真空度下降较快，说明系统漏气。要检查系

7、统的漏气位置，进行处理后，重新试漏。3.启动真空泵，接通装置，使等压管a内不断有气泡冒出（此时压差计上水银柱差为700mm左右）。转动考克10，切断系统，把真空泵通大气，然后停泵。管b内乙醇仍不断气化，乙醇蒸气带着b管中的空气冒出。排气3—5分钟，管b处的空气基本排净。上述赶空气过程需在水浴温度为25℃左右时进行。温度太低，可先升温至此温度。4.启动恒温槽搅拌器、电子继电器及电加热器，调节恒温槽温度至30.0℃。此步可与上步试漏同时进行。把手指堵在进气口上，打开考克9，慢慢放入空气，使管b液面逐

8、渐下降，当等压管b和a内液面相平时，记下精密温度计读数T和辅助温度计读数Ts及压差计读数，同时记下精密温度计水银柱露出水面部分温度示值n（不作温度计露出校正时，可不记Ts及n）。5.升高恒温槽温度，每隔5℃重复步骤4，测定蒸气压。测完70.0℃蒸气压后，再测乙醇在常压下的沸点（即饱和蒸气压等于实验时大气压力的温度）。在实验过程中，随水浴温度升高，要移动辅助温度计，使其水银球位于精密温度计露出水面的水银柱中部。实验过程中要保持等压管全部浸没于水浴中。实验开始和结束时各读取大气压一次（大气压力计使用