液体饱和蒸汽压的测定.pdf

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1、液体饱和蒸气压的测定1引言本实验采用乙醇作为待测液体，利用等压装置指示气压平衡状态，通过克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程，求出待测温度范围内的平均摩尔蒸发焓及正常沸点。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。蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔汽化热。在其他条件一定的情况下，液体的蒸气压随温度变化，温度升高，蒸气压增大；温度下降，蒸气压降低。当外压为标准压力时，液体的沸点称为标准沸点。设在一定的压力和温度下，某物质的两个相呈平衡。若温

2、度改变dT，相应的压力改变dp后，两相仍呈平衡。根据在等温、等压下平衡时△G=0的条件，我们可以得到G1=G2[1]。因为G1=G2，所以dG1=dG2又根据热力学的基本公式，dG=−SdT+Vdp得−S1dT+V1dp=−S2dT+V2dp即???ଶ−?ଵ△?==???ଶ−?ଵ?△?对于气-液两相平衡，设有1mol物质发生了相的变化，则??△௩௔௣?௠=???△௩௔௣?௠若假定△௩௔௣?௠与温度无关，或因温度变化范围很小，△௩௔௣?௠可作为常数。积分上式，得△௩௔௣?௠1lnp=−∙+???其中C为积分常数，我们可以通过本实验中得

3、到的6~7组p~T数据,求出lnp和1/T，然后作图得到一条直线，将标准压力p0=101.325kPa代入到直线中即可求得标准沸点。2实验操作2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图实验药品：乙醇（分析纯）实验仪器：等压管、稳压管、负压瓶、恒温槽、真空泵、压力计、数显温度计，直形冷凝管，水。测试装置示意图2.2实验条件实验环境温度：17.9℃实验环境湿度：44%实验环境压力：102.15kPa实验温度：52.18~73.46℃实验压强：34.03~94.57kPa2.3实验操作步骤及方法要点2.3.1将乙醇装入等压管中，使液面在等压

4、管的三分之二处。2.3.2关闭旋塞H，打开旋塞I、F、G，将安全瓶活塞调至水平状态，用真空泵抽气到压力机显示的气压为25～30kPa时，关闭旋塞F和G。2.3.3开动搅拌器，调节加热器电压在160V左右。2.3.4当水浴温度超过50℃时，等压管内液体开始沸腾，继续用真空泵抽气一段时间。可以观察到大量气泡通过液栅由C管排出。沸腾3～5min（每秒钟约排出3～4个气泡）就可以除去AB间的空气以及溶在液体中的空气。调节加热器电压控制温度在52℃附近。（在温度达到51.50℃附近时，调节电压到80V）2.3.5排气结束后，缓慢打开旋塞H，使

5、体系通过毛细管慢慢吸入空气。逐渐升高压力，直到稳压瓶中的压力快接近蒸气压时为止。然后调节稳压器，适当改变加热电压，直到BC液面相对位置不变，此时表示温度已经恒定且合适。最后通过调节旋塞H，将BC液面基本调平，稳定1min左右，迅速记下温度t和压力p的读数。2.3.6继续调节加热电压，使得水温上升。加热过程中适当调节旋塞H，以免液体剧烈沸腾，同时注意防止旋塞H过长时间的打开造成的倒吸。一旦发生倒吸，需要重新排气。当温度升高3～4℃时重复2.3.5步，测定蒸气压。一直升温到75℃左右，测定6～7个点即可。2.3.7实验结束后，关闭调压器

6、和搅拌器，打开F、G旋塞，调安全瓶活塞至竖直状态，使得体系和大气相通。3结果与讨论3.1原始实验数据表3.1原始实验数据次数123456789t（℃）52.1854.9957.1759.9762.8565.8968.8371.7973.46p（kPa）34.0338.4542.8448.3755.0562.6879.6488.9594.573.2计算的数据、结果表3.2原始数据整理次数123456789t（℃）52.1854.9957.1759.9762.8565.8968.8371.7973.46p（kPa）34.0338.454

7、2.8448.3755.0562.6879.6488.9594.57T（K）325.33328.14330.32333.12336339.04341.98344.94346.61T-13.07383.04753.02743.00192.97622.94952.92412.89912.8851(10-3∙K-1)lnp3.52723.64943.75743.87894.00824.13804.37754.48814.5493通过观察数据，我们可以发现第6组和第7组数据存在一个明显的突越，这个突越可以通过p~t作图（图3.1）中看出，存

8、在这个突越的原因应为在升温的过程中需要缓慢打开H阀门，保证C和B中的液面出于合适的状态，但由于操作失误，我在减小加热电压的同时忘记关闭H阀门，导致B中液面发生了倒吸，我本以为我反应得足够及时，但从实验结果来看从第七组数据开始已经有空气