液体饱和蒸汽压测量.docx

1、1液体饱和蒸汽压测量一、 实验目的1、测定去离子水在不同温度下的饱和蒸气压。2、求出所测温度范围内去离子水的平均摩尔气化焓。二、实验原理在一定温度下，纯物质气液相达到平衡时的蒸气压为纯物质的饱和蒸气压。纯物质的饱和蒸气压与温度有关。将气相视为理想气体时，对有气相的两相平衡（气-液、气-固） ，可用 Clausius-Clapeyron 方程表示为：(/) =2如果温度范围变化小 可近似看做常数，对上式积分得：(/)=+由上式可知， 与 为直线关系：由实验测出 p、T 值，以（ /）1对 1/T 作图得一直线，从直线斜率可求出所测温度范围内液体的平均（ /）摩尔气化焓。本实验使用等压计来直接测定

2、液体在不同温度下的饱和蒸气压。等压计是由相互联通的三管组成。A 管及 B，C 管下部为待测样品的液体，C 管上部接冷凝管并与真空系统和压力计相通。将 A，B 管上部的空气驱除干净，使 A，B 管上部全部为待测样品的蒸气，则 A，B 管上部的蒸气压为待测样品的饱和蒸气压。当 B，C 两管的液面相平时，A，B 管上部与 C 管上部压力相等。由压力计直接测出 C 管上部的压力，等于 A，B 管上部的压力，求得该温度下液体的饱和蒸气压。 三、实验仪器及药剂 数字式温差计、玻璃缸恒温槽、真空泵、缓冲罐、等压计、大气压计图一 等压计2图二 纯液体饱和蒸气压测量示意图四、实验步骤1、 熟悉实验仪器和装置，按

3、上图所示组装仪器，水浴锅中去离子水不能低于刻度线，冷阱中加入冰水。2、 打开三通阀使得真空泵接大气，打开真空泵电源。3、 检漏：压力计上的冷凝管通冷却水。打开三通阀并通大气，打开真空泵。关阀1，开阀 2、3，使系统同大气，待差压计示数稳定后按置零按钮，示数变为零。关阀3，真空泵与系统相通，缓慢开阀 1，系统减压。当压力表读数为-40 -50kPa 时，关阀 1，封闭系统。观察压力表读数，如果压力表示数在 5min 中内基本不变或者变幅小于 0,2kPa/min 则可以判断系统没有漏气，否则系统漏气需要分段检查（此时不要打开恒温水浴锅的加热和搅拌装置，体系内气压对温度很敏感，这样很容易使得示数不

4、稳定而不利于判断。 ）实验现象：关阀 3，缓慢开阀 1 后，系统负压增大。完全关闭阀 1，封闭系统，压力表示数基本不变，体统没有漏气。4、 往等压计 C 管中加入适量的去离子水液体，可以通过真空装置使得去离子水在A、B、C 管中合适分布。等压计接口处涂抹真空脂，使之与球型冷凝管相接。等压计完全浸入水中。关闭阀 3，打开阀 1、2。一段时间后关闭阀 1，打开阀 3。现象：关闭阀 3，打开阀 1、2 之前，C 管中有气泡冒出，关闭阀 3，打开阀 1、2 之后，去离子水迅速进入 A 和 B 管。5、调节数字式温差仪为 45，开启搅拌器，使得玻璃缸中的水温均衡。6、 关闭阀 3，打开阀 2，观察等温计

5、的同时缓慢打开阀 1，使系统减压抽气。除去等压计 A 管中液体内溶解的空气和等压计 AB 管间的空气。继续缓慢减压，使等压计A 管中的液体气化，随空气一起逸出。关闭阀 1.实验现象：当阀 1 开启过大时，液体剧烈，呈“沸腾”状，液体冲到球形冷凝管中。调节阀 1 ，使 A 管中液体内溶解的空气和等压计 AB 管间的空气较平和的呈气泡状逸3出。关闭阀 1 之后依然有气泡平和溢出。原因是缓冲罐与等压计之间存在稳定压差。7、 抽气几分钟后，缓慢打开阀 3，使空气进入系统。多次调节阀 1、阀 3 的开闭，使得 BC 管中液面在同一水平面，从压力表上读取压力值。同样的方法，再次抽气，再调节等压计 BC 管

6、液面达同一水平，读取压力值。直至两次的压力值相同或者相差很小，则表示等压计 AB 管上面的空间完全被去离子水的蒸汽充满。记录此温度下的压力值。8、 调节恒温水浴升高至第二个温度，与上一个温度间隔为 2。同样的方法测定第二个温度下的压力值。重读操作，取 6 组数据。9、 实验结束，使系统也大气相通，切断数字式温差仪，搅拌器，压力表电源，断开冷凝水。10、 整理试验台。五、实验数据处理大气压 1:100.05kpa 大气压 2：99.99kpa 平均大气压：100,02kpa 室温：23.2 序号 压力表读数/kPa 饱和蒸汽压/kPa p/kPa ln（ /） 水浴温度（K）1/(T/K)1 -

7、87.47 9.56 12.55 9.437 318.15 3.143e-32 -85.35 10.59 14.67 9.594 320.15 3.124e-33 -84.76 11.71 15.26 9.633 322.15 3.104e-34 -83.80 13.53 16.22 9.694 324.15 3.085e-35 -82.00 14.26 18.02 9.799 326.15 3.066e-36 -81.12 15.69 18.90 9.847 328.15 3.047e-3从表格可以看出，饱和蒸汽压与温度呈现正相关。以 ln(p/Pa)对 1/(T/K)作图，从斜率求得乙酸乙

8、酯平均摩尔气化焓及正常沸点。利用 Oringin 作图得到图像：40.3040.3060.3080.3100.3120.3140.3169.49.59.69.79.89. ln? （ p/Pa） Liear Fit ofln? （ p/Pa） ln?（p/Pa） 1/(T/K)Equationy =a +b*xWeight No WeightiRsidual Sum of qares0.385Adj. R-Squar0.95623ValueStandr Erln?p/PaIntercpt 2.19841.936l/Slo-40.05385.245由数据得到:-4.049 = 103解得:4.0

9、49 = 1038.314 J-1= 3.366104J-1即 实验得到的去离子水的平均摩尔气化焓为 33.66 kJ1ln()=40491+22.20当饱和蒸气压 p 为一个大气压时，此实验条件温度即为纯物质乙酸乙酯正常沸点。令 p = 101.32510 3Pa 解得 T= 379.34K 即 实验测得乙酸乙酯的正常沸点为 379.34K。理论数据值为 373.15K。相对误差= 379.34373.15373.15100%=1.659%六、实验误差分析1、乙酸乙酯的平均摩尔气化焓与理论值存在偏差。首先，实验原理的近似处理引入误差。该实验本身就采用了近似的方法，假设在实验温度范围内乙酸乙酯

10、的焓不随温度发生改变；但实际上，摩尔气化焓是随温度发生变化的。5其次，水浴温度的不精确引入误差。实验采用恒温水浴缸，电热丝只是在水缸底部的外围上，即使是有搅拌器的搅拌也不能使得水缸中水的温度足够的均匀，从而引入误差。温度传感器所处的位置处温度和等压计处温度存在偏差。再者，调节 B、C 管液面相平时存在误差，不能保证 100%相平。 2、乙酸乙酯的正常沸点与理论值存在偏差。沸点的温度比理论值稍小，可能的原因是乙酸乙酯中含有少量挥发性杂质。因为杂质蒸气压的存在，使得总压大于乙酸乙酯的饱和蒸气压。由蒸气压与温度的关系可知乙酸乙酯的沸点低于正常沸点。七、思考题1、实验装置中缓冲罐的作用是什么？答：缓冲

11、作用，通过压缩压缩罐内的压缩空气，缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳，它还可以起到保护罐前系统的作用，防止意外停泵造成真空泵的倒吸。加入缓冲罐之后再调节 B、C 液面高度是也能起到缓冲作用，便于较快调节至平衡。2、为什么要将等压计中的空气驱除干净？如何判断等压计中空气已经被驱除干净？为什么要防止空气倒灌？答：将等压计中的空气驱除干净后，AB 管上部气体仅为乙酸乙酯的蒸气，AB 管上部的压力才为乙酸乙酯在该温度下的饱和蒸气压。当在球形冷凝管中看到液体回流时，说明等压计中的空气完全驱除干净。如果空气倒灌，AB 管上部气体不是纯乙酸乙酯蒸气，压力为乙酸乙酯在该温度下的饱和蒸气压以及倒灌进去空气的压力之和。此时需要重新抽真空。