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1、实验三液体饱和蒸气压的测定静态法一、目的要求1.明确液体饱和蒸气压的定义，了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系。2.了解静态法测定液体饱和蒸气压的原理。3.掌握真空泵、恒温槽及气压计的工作原理和使用方法。4.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、基本原理在一定温度下，处于密闭的真空容器中的液体，一些动能较大的液体分子可从液相进入气相，而动能较小的蒸气分子因碰撞而凝结成液相，当二者的速度相等时，气液两相建立动态平衡，此时液面上的蒸气压力就是该温度下的饱和蒸气压。纯液体的蒸气压是随温度的变化而改变的，当温度升高时，分子运动加剧，更多的高动能分子由液相进入气相，因而蒸气压
2、增大；反之，温度降低，则蒸气压减小。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克拉贝龙克劳修斯方程式来表示d lnPHm（3.1）2dTRT式中 P 为液体在温度 T 时的饱和蒸气压（Pa），T 为热力学温度（K），Hm为液体摩尔气化热（Jmol1），R 为气体常数。如果温度变化的范围不大，Hm可视为常数，将上式积分可得lgHmPC（3.2）2.303RTP式中 C 为积分常数，此数与压力P 的单位有关。由上式可见，若在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lgHmP1对作图，可得一直线，直线的斜率为，而由T2.303RP斜率可求出实验温度范围内液体的平均摩尔气化热Hm。当液体的蒸气压与外界压力
3、相等时，液体便沸腾，外压不同，液体的沸点也不同，我们把液体的蒸气压等于 101.325KPa 时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。从图中也可求得该液体的正常沸点。测定液体饱和蒸气压常用以下三种方法：（1）饱和气流法在一定的温度和压力下，让一定体积的空气或惰性气体以缓慢的速率通过一个易挥发的待测液体，使气体被待测液体的蒸气所饱和。分析混合气体中各组分的量以及总压，再按道尔顿分压定律求算混合气体中蒸气的分压，即是该液体在此温度下的蒸气压。该法的缺点是：不易获得真正的饱和状态，导致实验值偏低。（2）动态法101当液体的蒸气压与外界压力相等时，液体就会沸腾，沸腾时的温度就是液体的沸点。即与沸点所对应的外
4、界压力就是液体的蒸气压。若在不同的外压下，测定液体的沸点，从而得到液体在不同温度下的饱和蒸气压，这种方法叫做动态法。该法装置较简单，只需将一个带冷凝管的烧瓶与压力计及抽气系统连接起来即可。实验时，先将体系抽气至一定的真空度，测定此压力下液体的沸点，然后逐次往系统放进空气，增加外界压力，并测定其相应的沸点。只要仪器能承受一定的正压而不冲出，动态法也可用以在 101.325KPa 以上压力下的实验。动态法较适用于高沸点液体蒸气压的测定。（3）静态法该法是将待测物质放在一个密闭的体系中，在不同温度下直接测量其饱和蒸气压。通常是用平衡管（又称等位计）进行测定的。平衡管由一个球管与一个U 形管连接而成（
5、如图31 所示），待测物质置于球管内，U 形管中放置汞或被测液体，将平衡管和抽气系统、压力计连接，在一定温度下，当 U 形管中的液面在同一水平时，表明 U 形管两臂液面上方的压力相等，记下此时的温度和压力，则压力计的示值就是该温度下液体的饱和蒸气压，或者说，所测温度就是该压力下的沸点。可见，利用平衡管可以获得并保持体系中为纯试样的饱和蒸气，U 形管中的液体起液封和平衡指示作用。静态法常用于易挥发液体饱和蒸气压的测量，也可用于固体加热分解的平衡压力的测量。本实验采用静态法。图31 液体饱和蒸气压测定装置图1.连冷凝管的等位计；2.搅拌器；3.温度计；4.冷阱；5.精密数字压差计；6.稳压瓶；7.
6、抽气活塞，接真空泵三、仪器与三、仪器与试剂恒温槽1 套温度计（分度值 0.1）1 支平衡管（带冷凝管）1 支冷阱1 套真空泵及附件1 套环已烷（A.R）数字式低真空测压仪 1 台102四、操作步骤1.按图31 装置仪器所有接口必须严密封闭，各接头所用的橡皮管要短，最好让橡皮管内的玻璃能彼此衔节上。为使系统通入大气或使系统减压以缓慢速度进行，可将活塞通大气的管子拉成尖口或连接一毛细管。2.装样从平衡管 R 处注入环已烷液体，使球管 A 中装有约 2/3 的液体，U 形管 B 的双臂大部分有液体。3.系统检漏将盛有液体的平衡管装置好，开通冷凝水，关闭进气活塞H，旋转三通活塞 G，使真空泵与大气相通
7、。开动真空泵抽气，待泵运转正常后，旋转三通活塞 G，使真空泵与体系相通，对体系抽气。当低真空测压仪上显示的压差为4000Pa5300Pa（300mmHg400mmHg）时，旋转三通活塞 G，使真空泵与大气相通，关闭真空泵。观察压力测量仪的数字的变化，若 5min后，压力测量仪的数字无变化，则证明系统不漏气。如果压力测量仪显示的数值逐渐变小，说明漏气，应仔细分段检查，并采取相应措施排除之。4.测定不同温度下环已烷的蒸气压调节恒温槽的温度至某一值后，开动真空泵，慢慢旋转三通活塞G，至适当位置，使真空泵与体系相通，对体系缓缓地抽气，使球管 A 中液体内溶解的空气和球管A 液面上方的空气呈气泡状一个一
8、个地通过B 管中液体排出。注意：抽气速度不能太快，否则平衡管内液体将急剧蒸发，致使U 形管内液体被抽尽。抽气若干分钟后，关闭三通活塞G。微微调节进气活塞 H，使空气缓慢进入测量体系，此时要谨防空气倒灌入球管A 中而使实验失败，直至U形管中双臂液面等高。从压力测量仪上读出压力差。依照上法，再抽气数分钟，再调节 U 形管中双臂等液面，重读压力差。若连续两次测得的压力差读数相差很小，则可以认为球管A液面上的空气已被排净，其空间已被环已烷充满。此时压力测量仪的读数即为该温度时的压力差。用上述方法，沿温度由低到高的方向，温度每间隔 5测定一次，连续测六个不同温度下的环已烷的蒸气压。五、数据记录和数据处理
9、被测液体实验时间实 验 开 始 时 室 温实 验 结 束 时 室 温实验开始时气压计读数实验结束时气压计读数纬度海拔高度校正后大气压的平均值103恒温槽温度t/1.绘制lg1103T/K测压仪读数P/Pa液体的蒸气压P/Pa104lgPPP1图，求出液体的平均摩尔气化热及正常沸点。TPPB A)中的 A、B 值。=TP2.环已烷的正常沸点为 80.75，气化热为 32.76KJ.mol-1，计算实验的相对误差。3.求出液体蒸气压与温度关系式（lg六、注意事项1.只有在三通活塞 G 使真空泵和大气相通时，才能开动或停止真空泵的运转。2.在整个实验过程中，应保持球管A 液面上空的空气被抽净。3.蒸气压与温度有关，故在测定过程中恒温槽的温度波动需控制在0.1K。七、提问思考1.怎样判断球管液面上空的空气被排净？若未被驱除干净，对实验结果有何影响？2.如何防止 U 形管中的液体倒灌入球管A 中？若倒灌时带入空气，实验结果有何变化？3.本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压，为什么？104