纯液体饱和蒸气压的测定静态法.ppt
纯液体饱和蒸气压的测定静态法,李 国 良物理化学研究所,一、实验目的,掌握静态法测定纯液体饱和蒸气压的原理及方法，学会用图解法求纯液体的平均摩尔气化热和正常沸点。,明确纯液体饱和蒸气压的概念及其与温度的关系，加深对克克的理解。,了解数字式低真空测压仪，熟悉常用气压计的使用及校正方法，初步掌握真空实验技术。,二、实验原理,在一定温度下，纯液体与其自身的蒸气达到气液平衡时，蒸气的压力称为该温度下该液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。,蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下该液体的摩尔气化热。,当液体的饱和蒸气压等于外界压力时，液体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点。当外压为一个标准大气压时，液体的沸点称为正常沸点。,二、实验原理,T为热力学绝对温度，K,将蒸气视为理想气体，饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯克拉贝龙方程式表示:,p为纯液体在温度T时的饱和蒸气压，Pa,vapHm为纯液体在温度T时的摩尔气化热，Jmol-1,R为摩尔气体常数，8.314 Jmol-1K-1,二、实验原理,二、实验原理,静态法 在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较大的液体。本实验采用静态法测定纯水的饱和蒸气压。,测定液体饱和蒸气压的方法主要有三种：,饱和气流法 在一定温度和压力下通过一定体积巳被待测液体所饱和的气流，用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的重量，便可计算蒸气的分压，即该温度下被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较小的液体。,动态法 利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，测定液体在不同外压时的沸点，从而求出不同温度下的蒸气压。此法对温度控制要求不高，对于沸点较低的液体，用此法测定蒸气压与温度关系是比较好的。,三、仪器与试剂,液体蒸气压测定装置，如下图所示：,1-平衡管2-搅拌器3-温度计4-缓冲瓶5-恒温水浴6-三通活塞7-直通活塞,液体蒸气压测定装置1套；真空泵（共用）1台；电炉1台；100（1/10）水银玻璃温度计1根；纯水,四、实验步骤,1、将纯水装入等压计中,将等压计从液体蒸气压测定装置中卸下。往等压计中倒入少许纯水，倾倒等压计，并不断改变其倾斜度，使纯水由球C流经U型管、球B、最后到达A。反复上述操作次数，直至球A中装入的2/3体积的纯水为止。将等压计竖直，向球C倒入纯水，至U型管两边处同一水平时，水面接近球B的底部为止。最后将等压计小心装回装置中。,四、实验步骤,2、检查系统是否漏气,关闭直通活塞7，开动真空泵，慢慢旋转三通活塞6使系统与真空泵连通，抽气减压至压力计示数约为-53.3 kPa（-400 mmHg）时，关闭三通活塞6，使系统与真空泵、大气皆不相通。观察压力计示数，如果在3-5 min内维持不变，则系统不漏气。否则，说明系统漏气，这时应仔细检查装置各个部分，特别注意检查各部分的连接处，设法排除漏气故障。,四、实验步骤,3、排除球A和球B间的空气,打开直通活塞7，让系统与大气相通，关闭三通活塞6，接通回流水，开启电炉对水浴加热，搅拌。当水浴温度升为96时，停止加热，关闭直通活塞7，开动真空泵，慢慢打开三通活塞6抽气，使系统减压至液体轻微沸腾，此时AB管内的空气不断随蒸气经C管逸出。如此持续3-5 min，可认为空气排除干净，关闭三通活塞6。,四、实验步骤,4、不同温度下纯水饱和蒸气压的测定,球A中的蒸气经球B从球C上方逸出，U型管中的水面，右边降低，左边升高。随着水浴温度的下降，U型管两边液面高差不断减小，至两边处于同一水平时，迅速记下此时的温度和压力。开动真空泵，细心而快速地打开活塞6使系统与真空泵微微连通，抽气减压至压力计示数减小约5.3 kPa时，关闭活塞6，待U型管两边的液面处于同一水平时，又迅速记下此时的温度和压力。重复上述操作直至水浴的温度降至60-70时为止。最后打开活塞7，关闭活塞6，关闭回流水、真空泵、电源。,五、实验记录及数据处理,1、将测得数据列成下表：室温：；气压计读数：；校正后的大气压值：。,五、实验记录及数据处理,2、作lnp1/T图，求纯水的正常沸点T正常。,4、计算T正常、vapHm的相对误差，并对实验 结果进行讨论。,3、依据lnp1/T直线的斜率，求纯水在实验 温度区内的平均摩尔气化热vapHm。,六、实验注意事项,（1）测定前必须将平衡管A、B中的空气驱净，使B管液面上方只含待测液体的蒸气分子。整个实验过程中，要严防空气倒灌。,（2）及时开动冷凝水管，防止液体的蒸气来不及冷凝，冲到冷凝管上端。抽气速度要适中，以免等压计内液体沸腾过剧使球B、C内液体被抽尽。,（3）当管B、C中液面平齐时要立即读数，包括压力及温度，读毕还要快速抽气减压。因此，同组人员必须注意力集中，密切配合。,七、提问与思考,1、什么叫液体的饱和蒸气压？什么叫正常沸点？液体的沸点与外压有何关系？2、本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压？为什么？3、等压计U形管中的液体起什么作用？4、能否在加热情况下检查是否漏气？5、实验过程中为什么要防止空气倒灌？6、实验时抽气空气的速度应如何控制？为什么？7、实验时大烧杯中的水为什么一定要淹没等压计球A和球B间的U型管？,八、参考文献,1、顾月姝主编基础化学实验（III）物理化学实验北京：化学工业出版社，20042、复旦大学等编物理化学实验第三版北京：高等教育出版社，20043、刘寿长，张建民，徐顺主编物理化学实验与技术郑州：郑州大学出版社，20044、孙尔康，徐维清，邱金恒编物理化学实验南京：南京大学出版社，19985、吴子生，严忠主编物理化学实验指导书长春：东北师范大学出版社，1995,
