纯液体饱和蒸汽压的测量实验报告

基础化学实验

实验⼀纯液体饱和蒸⽓压的测量=+C

R ，由斜率可求算液体的?H。⼀、⽬的要求

1.明确纯液体饱和蒸⽓压的定义和汽液两相平衡的概念，深⼊了解纯液体饱和蒸⽓压与温度的关系公式——克劳修斯－克拉贝龙⽅程式。

2.⽤数字式真空计测量不同温度下环⼰烷的饱和蒸⽓压。初步掌握真空实验技术。3.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、实验原理

通常温度下(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1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔⽓化热。

液体的蒸⽓压随温度⽽变化，温度升⾼时，蒸⽓压增⼤；温度降低时，蒸⽓压降低，这主要与分⼦的动能有关。当蒸⽓压等于外界压⼒时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为1atm （101.325kPa）时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。

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为：d ln p?Hvapd T RT2m

式中，R为摩尔⽓体常数；T为热⼒学温度；?H为在温度T时纯液体的vap m

摩尔⽓化热。假定?H与温度⽆关，或因温度范围较⼩，?H可以近似vap m vap m

作为常数，积分上式，得：ln p=-?H1v ap mR T

其中C为积分常数。由此式可以看出，以ln p对1/T作图，应为⼀直线，直线的斜率为-?

v apHmvap m

三、仪器、试剂

蒸⽓压测定装置1套循环式真空泵1台精密数字压⼒计1台数字控温仪1只⽆⽔⼄醇（分析纯）四、实验步骤1.读取室内⼤⽓压

2.安装仪器：将待测液体（本实验是⽆⽔⼄醇）装⼊平衡管，之后将平衡管安装固定。3.抽真空、系统检漏

4排⽓体：先设定温度为20℃，之后将进⽓阀打开，调压阀关闭，稳定后，

。 ln P * = -4620.71 + 17.7230 .

关闭进⽓阀，置零，打开冷却⽔，同时打开真空泵和调压阀（此时调压阀较⼤） 抽⽓减压⾄压⼒计显⽰压差为-80kpa 左右时，将调压阀调⼩。待抽⽓减压⾄压 ⼒计显⽰压差为-97kpa 左右，保持煮沸 3-5min ，关闭真空泵。4.测定不同温度下纯液体的饱和蒸⽓压：当温度保持 20 o c 不变时，调节进

⽓阀使液⾯趋于等⾼。当液⾯等⾼时，关闭进⽓阀，记录压⼒表值。之后重新设 置温度，重复操作。5.测量温度

分别测定在 26℃，31℃，36℃，41℃，46℃，51℃,56℃，61℃，66℃，71℃， 76℃时的饱和蒸汽压。6.实验结束，整理仪器五、⽂献值

⽆⽔⼄醇在标准压⼒下的沸点为 78.3℃，标准摩尔⽓化热为 38.4 KJ/mol 。六、数据记录与数据处理

温度/K 299 304 309 314 319 324 329 334 339 344 349 压强/KPa -93.21 -90.68 -86.6 -82.62 -78.03 -72.5 -65.2 -56.16 -45.45-33.8 -17.06 P*/KPa 7.92 10.45 14.53 18.51 23.1 28.63 35.93 44.97 55.68 67.33 84.07 1/T

0.003344482 0.003289474 0.003236246 0.003184713 0.003134796 0.00308642 0.003039514 0.002994012 0.0029498530.002906977 0.00286533 lnP*

2.069391206 2.346601978 2.676215478 2.9183111273.139832618 3.354455119 3.581572601 3.8059956014.019621016 4.209605903 4.431649785求得回归直线⽅程为：1T

根据此式可求得平均摩尔蒸发焓为：H θ = 38.416 - 38.40

T ' 78.30

H = - k R =4620.71*8.314=38.416 KJ / mol .vap m相对误差：E = ? vap H m - Hθ38.40= 0.000416 .

当压强为 101.325KPa 时，代⼊可求得：T=79.6℃相对误差：T - T ' 79.60 - 78.30E = = = 0.0166 2七、注意事项

1. 阀的开启不能⽤⼒过强，以防损坏影响⽓密性。

2. 抽⽓速度要合适，必须防⽌平衡管内液体沸腾过剧，致使管内液体快速蒸发。

3.先开启冷⽔然后才能抽⽓。

4.⼄醇⽤量应充满试样球体积的三分之⼆和 U 型等压计的⼤部分。不能过少，也不能过多。

5.开启平衡阀的速度不能过快，防⽌空⽓倒吸⼊试样球上⽅空间。6.要先关闭调压阀后关闭真空泵。

7.必须让等压计 U 型管中液体缓沸 2~3 分钟后⽅可进⾏测定，以保证试样球 上⽅的空间全部为⼄醇蒸汽所充满。⼋、提问思考

（1）什么叫饱和蒸⽓压？

答：在⼀定温度下，与纯液体处于平衡状态时的纯蒸⽓压⼒，称为该液体该温度 下的饱和蒸⽓压。（2）实验开始前为什么要将压⼒计采零？ 答：选择压⼒计所测表压的相对零点。（3）如何调节恒温槽使其实控温度⾄指定温度？

答：先设定控温仪温度⽐实控温度低 2 度，观察加热指⽰灯熄灭时⼆者的差值， 再根据此差值进⼀步设定控温仪温度，直⾄⽔银温度计达到指定实控温度。 （4）如何正确控制等压计的抽⽓速率？为何要控制？ 答：⽓泡应间断逸出，否则⽆法将管内的空⽓抽尽。 （5）为什么要将试样球上⽅空间中的空⽓排⼲净？

答：试样球上⽅空间的空⽓不是该纯液体的纯蒸⽓。即上⽅压⼒有两部分，⼀部 分为纯液体的蒸⽓压，另⼀部分为空⽓压⼒，只有将试样球上⽅空间中的空⽓排 ⼲净，才能保证试样球上⽅空间的压⼒为纯液体的饱和蒸⽓压。（6）本实验⽅法能否⽤于测定溶液的饱和蒸⽓压？为什么？

答：不能，溶液不是纯净物，其沸点不稳定，实验操作过程中很难判断是否已达到其沸点。

（7）为什么实验完毕以后必须使系统和真空泵与⼤⽓相通才能关闭真空泵？答：如果不与⼤⽓相通，球管内液体可能会被吸⼊缓冲储⽓罐中。

（8）如果⽤降温法测定⼄醇的饱和蒸汽压，⽤该实验装置是否可⾏？答：分析实验操作可得降温法可⾏，原理⼤致相同。（9）将所测摩尔⽓化热与⽂献值相⽐较，结果如何？答：由于当地⼤⽓压和实验误差，结果与⽂献⽐较偏⼩。（10）产⽣误差的原因有哪些？

答：当地⼤⽓压，判断液⾯相平的标准，液⾯相平时数据的采集等。（11）静态法测蒸⽓压的原理是什么？

答：蒸⽓压随温度变化⽽变化，即克劳休斯-克拉贝龙⽅程式。（12）等位计与试样球之间的空⽓如未排尽，对实验结果有何影响？答：如果未排尽空⽓，实验结果偏⼤。（13）升温时如液体急剧汽化，应如何处理？答：重新进⾏抽真空处理。